[发明专利]一种高压直流电缆用聚丙烯基绝缘材料改性方法

说明书

本发明公开一种高压直流电缆用聚丙烯基绝缘材料改性方法,将聚丙烯复合基料、有机溶剂、交联剂在具有耐压、加热、搅拌功能的反应釜中充分混合、反应得到纳米改性的聚丙烯基复合绝缘材料。首先将聚丙烯复合基料和有机溶剂投入到反应釜中；打开加热装置使反应釜中聚丙烯复合基料和有机溶剂升温并保持；搅拌；将占聚丙烯和八乙烯基POSS总质量的1％～3％的交联剂，投入到反应釜中，搅拌5～10min后，停止搅拌和加热装置；降温回收。本发明有机溶剂毒性低，密闭生产，而且可回收循环使用，经济及环境效益优异。

技术领域

本发明属于高压直流输电装备技术领域，具体讲，涉及一种聚丙烯基高压电缆绝缘材料的改性方法。

背景技术

近年来，高电压输电技术取得了举世瞩目的发展，高压直流电缆作为直流输电技术的关键装备，在海岛送电、海洋资源开发与利用、城市电网改造与升级、分布式能源并网输电等方面的发展具有重要战略意义。目前得到广泛应用的交联聚乙烯电缆，其工作温度仅达到70℃，且达到工作寿命后不可回收利用。近年来，可回收再利用的聚丙烯基电缆绝缘材料，受到国内外研究人员及电缆生产厂商的广泛关注。聚丙烯材料不仅具有优异介电性能，而且有较高的熔点，这两方面性能的开发与应用，有助于提高聚丙烯电缆运行温度及电压和线路载流量，应用前景巨大。

高压直流电场下，一方面电缆聚合物绝缘材料内空间电荷的注入和积聚会在绝缘介质引起局部电场的畸变、加速绝缘老化、降低介电强度，严重时可导致绝缘击穿故障。另一方面，高电压等级下通过电缆的电流很大，线芯产生的热量使电缆长期运行在较高温度下，高温下的绝缘材料的电导率变大进一步加重了空间电荷的注入、迁移和绝缘的老化。因此，改善绝缘材料的空间电荷特性，对于高压直流电缆的安全运行和大容量输电具有重要意义。

近年来，纳米材料迅速发展，纳米材料的尺寸效应及界面效应对纳米复合材料的性能影响重大。目前，改善聚丙烯绝缘材料空间电荷特性的方法，多采用将纳米颗粒直接与聚丙烯基体材料进行简单机械共混改性。但由于纳米颗粒本身易团聚、难均匀分散的特点，尤其在实际工业生产中存在投料量大、无法充分混合的弊端，更易导致聚丙烯纳米复合绝缘材料空间电荷性能劣化。因此，如何提高纳米颗粒在聚丙烯基体材料中的分散性及界面相容性，进而改善高压直流电缆用聚丙烯基绝缘材料空间电荷特性具有重要应用价值。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种高压直流电缆用聚丙烯基绝缘材料改性方法。

为此，本发明采用的技术方案是将聚丙烯复合基料、有机溶剂、交联剂在具有耐压、加热、搅拌功能的反应釜中充分混合、反应得到纳米改性的聚丙烯基复合绝缘材料。本发明一种高压直流电缆用聚丙烯基绝缘材料改性方法,将聚丙烯复合基料、有机溶剂、交联剂在具有耐压、加热、搅拌功能的反应釜中充分混合、反应得到纳米改性的聚丙烯基复合绝缘材料,具体包括如下步骤:

(1)投料：首先将聚丙烯复合基料和有机溶剂投入到反应釜中；

所述聚丙烯复合基料，由聚丙烯、八乙烯基POSS、抗氧剂混合而成，其中聚丙烯和八乙烯基POSS质量比例为4:1～5:1，抗氧剂占聚丙烯和八乙烯基POSS总质量的1％～5％；

(2)加热：打开加热装置使反应釜中聚丙烯复合基料和有机溶剂升温并保持；

所述升温温度选择低于所用有机溶剂的沸点5～10摄氏度；

(3)搅拌：打开搅拌装置使反应釜中聚丙烯复合基料充分溶解在有机溶剂中，搅拌速度恒定并保持；

(4)接枝反应：将占聚丙烯和八乙烯基POSS总质量的1％～3％的交联剂，投入到反应釜中，搅拌5～10min后，停止搅拌和加热装置；

(5)降温回收：反应釜内温度降温后，打开抽滤回收装置将反应釜内的有机溶剂抽滤、气化、冷凝回收后，分别得到纯净的有机溶剂和改性的聚丙烯基复合绝缘材料；

所述降温温度为低于所用有机溶剂的沸点20～30摄氏度。