[发明专利]一种耐超高压直流用交联聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐超高压直流用交联聚乙烯复合材料及其制备方法，所述复合材料按重量份数由100份低密度聚乙烯、2份交联剂、0.005～0.03份硅烷偶联剂及0.5～3份纤维状氧化镁‑铝酸镁复合而成，其中纤维状氧化镁‑铝酸镁复合材料是通过静电纺丝技术得到的，该复合材料作为添加剂加入到交联聚乙烯中能有效提高复合材料的耐电压击穿能力。本发明所制备的交联聚乙烯复合材料中，在纤维状氧化镁‑铝酸镁复合材料含量为1phr时所表现出的耐超高压直流能力最强，达到了519kV/mm，与纯交联聚乙烯材料的369kV/mm相比提升了40.6％。

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一种电气绝缘材料，具体涉及一种耐超高压直流用交联聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

高压直流输电技术经过几十年的发展正日臻成熟，正广泛用于远途高压输电中。高压直流输电与高压交流输电相对比，具有以下几个优点：直流输电传输容量大；长途输送电损耗低；便于不同电网间的连接；线路易于调控；直流输电无电容电流，输送功率不受限制。在高压远程直流输电应用领域中，聚合物的耐直流高压击穿能力受到影响，传统的低密度聚乙烯、聚丙烯是较好的绝缘材料，但由于低密度聚乙烯的机械性能以及耐高温能力有限，聚丙烯的易脆裂性等原因而使这两种材料的应用受到限制。交联聚乙烯因其具有良好的良好的绝缘性能、力学性能、电性能、耐环境应力以及优良的耐热性能而被广泛应用到高压电缆材料中。但在高压电场的作用，交联聚乙烯中易形成空间电荷而导致绝缘材料的击穿，使得它的使用价值有所降低。因此，通过改良交联聚乙烯的耐高压能力就显得尤为重要。

日本学者通过向交联聚乙烯中添加极性的无机填料或者导电无机填料，降低了空间电荷，并制备了250kV交联聚乙烯高压直流电缆。Yong-Jun Park在DC conduction andbreakdown characteristics of Al₂O₃/cross-linked polyethylene nanocompositesfor high voltage direct current transmission cable insulation，JapaneseJournal of Applied Physics中报道了在交联聚乙烯中Al₂O₃材料，有效提高了复合材料的耐直流击穿强度以及体积电阻率。Si-Jiao Wang等人(Distinctive electricalproperties in sandwich-structured Al₂O₃/low density polyethylenenanocomposites，Applied Physics Letters)通过在LDPE中掺入Al₂O₃，发现也能提升耐直流电击穿能力。中国专利CN103732677A表明在交联聚乙烯中添加纳米氧化镁能有效改善其电绝缘性能。Wang Yani在The effect of nano-MGO addition on grounded DC tree incross-linked polyethylene，IEEE Transactions on DielectricsElectricalInsulation中报道了纳米氧化镁能有效抑制电树枝的形成于生长。不少研究表明，氧化镁和氧化铝材料能有效提升交联聚乙烯材料的耐直流击穿能力，但对于这两种无机材料复合之后再与交联聚乙烯复合后材料的耐超高压直流能力却没有得到明确解决。

发明内容

为了填补现有技术方面的缺失，改善交联聚乙烯复合材料的耐超高压直流击穿能力，本发明提供一种耐超高压直流用交联聚乙烯复合材料及其制备方法，从氧化镁、氧化铝角度出发，通过静电纺丝和高温煅烧手段得到氧化镁-铝酸镁复合材料并与交联聚乙烯材料复合，从而达到能有效提高交联聚乙烯材料的耐超高压直流击穿能力的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：