[发明专利]一种高直流击穿强度的聚烯烃纳米复合绝缘材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高直流击穿强度的聚烯烃纳米复合绝缘材料，其特征在于，所述聚烯烃电介质绝缘复合材料以质量分数100％计，包括96～99.75％的聚烯烃电介质基体和0.25～4％的改性纳米粒子填料；

所述的改性纳米粒子填料为电压稳定剂功能化的纳米粒子；所述电压稳定剂选自二苯基乙二酮、对甲氧基二苯基乙二酮、对羟基二苯基乙二酮、对酰胺基二苯基乙二酮、对氨基二苯基乙二酮、9-噻吨酮、2-羟基-9-噻吨酮、2-羟基-4-甲氧基-9-噻吨酮、2-羟基-4-酰胺基-9-噻吨酮、2-氨基-4-甲氧基-9-噻吨酮的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的高直流击穿强度的聚烯烃纳米复合绝缘材料，其特征在于，所述的纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米钛酸钡、纳米氮化硼和石墨烯中的一种或者多种。

3.根据权利要求1或2所述的高直流击穿强度的聚烯烃纳米复合绝缘材料，其特征在于，所述的电压稳定剂功能化的纳米粒子的制备包括以下步骤：

A.电压稳定剂的活化：将电压稳定剂分散于酸溶液中进行羟基化反应，然后将得到的羟基化电压稳定剂与甲基丙烯酰氯反应，所得产物再与乙酸酐反应，得到活化的电压稳定剂；

B.硅烷偶联剂包覆纳米粒子：将纳米粒子与硅烷偶联剂反应，得到硅烷偶联剂包覆的纳米粒子；

C.电压稳定剂功能化的纳米粒子：将硅烷偶联剂包覆的纳米粒子、活化的电压稳定剂和引发剂反应，即得。

4.根据权利要求3所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，步骤A中，所述酸溶液包括体积比为1:1～5的醋酸和氢溴酸，所述电压稳定剂和酸溶液的固液比为1:10～50，羟基化反应10～48小时；所述羟基化电压稳定剂与甲基丙烯酰氯的质量比比为1:1，冰浴下反应2～5小时；所得产物与乙酸酐的质量比为1:1，60～100℃下反应10～48小时。

5.根据权利要求3所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，步骤A中，所述羟基化电压稳定剂溶于二氯甲烷后，再与甲基丙烯酰氯反应；所述产物溶于吡啶后，再与乙酸酐反应；

所述羟基化电压稳定剂和二氯甲烷的固液比为1:5-20；所述产物与吡啶的固液比为1:5-25。

6.根据权利要求3所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，步骤B中，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷，与纳米粒子的质量比为1:0.5～2；所述反应具体在80～100℃下反应12～60小时。

7.根据权利要求3所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，步骤C中，所述活化的电压稳定剂的用量为步骤B中纳米粒子质量的5～20％；所述活化电压稳定剂和引发剂的质量比为1：0.25～4；所述反应具体采用在氮气氛围下60～70℃反应12～60小时。

8.根据权利要求3所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，步骤B中，所述纳米粒子分散在溶剂中，然后与硅烷偶联剂反应；所述纳米粒子与溶剂的固液比为1:20-50；

步骤C中，所述反应在N,N-二甲基甲酰胺中进行；所述硅烷偶联剂包覆的纳米粒子与N,N-二甲基甲酰胺的固液比为1:5-25。

9.根据权利要求1所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料，其特征在于，所述的聚烯烃电介质基体为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙丙共聚物中的一种或多种。

10.一种如权利要求1所述的高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将部分聚烯烃电介质基体和改性纳米粒子填料熔融共混，得到母料；

S2、将母料和余下的聚烯烃电介质基体在熔融共混，得到高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料颗粒；

S3、将高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料颗粒热压成膜，经高温退火后，即得所述高直流击穿强度的聚烯烃电介质绝缘复合材料。