[发明专利]基于高相容性原理的等规聚丙烯电缆绝缘增韧改性方法

说明书

本发明属于可回收电缆绝缘材料技术领域，公开了一种基于高相容性原理的等规聚丙烯电缆绝缘增韧改性方法，选用等规度≥96％的等规聚丙烯和美国埃克森美孚化学公司丙烯基弹性体PBE，先将iPP粒料和PBE粒料清洗并干燥，然后将iPP粒料和PBE粒料按照9:1～7:3的质量比搅拌混合均匀，以170～180℃的温度、20～30r/min的转速熔融共混5～10min后，获得高相容性的iPP/PBE共混物。本发明生产出的绝缘材料可回收利用，其机械性能可以满足电缆绝缘的要求，并且具有空间电荷积聚少、耐电树侵蚀、击穿强度高等优异的电气性能。此外，该技术工艺简单，丙烯基弹性体PBE价格便宜，有利于大规模生产。

技术领域

本发明属于可回收电缆绝缘材料技术领域，具体的说，是涉及一种丙烯基弹性体(PBE)增韧改性等规聚丙烯(iPP)的方法。

背景技术

随着我国综合国力逐渐增强、城市化进程不断推进，工业用电和居民用电量逐年增加。电力电缆作为电能传输和分配的重要载体，在电力系统中扮演着重要角色。交联聚乙烯(XLPE)因其具有优异的电气性能和机械性能，被广泛应用于电力电缆主绝缘材料。但是，随着高压直流(HVDC)输电系统的发展，电压等级和传输容量不断提高，XLPE材料因其较低的熔点不能满足HVDC输电系统对电缆绝缘的要求。此外，XLPE材料具有三维网状分子结构，属于热固性材料，在其临近运行寿命末期时，无法直接回收利用，只能通过填埋或者焚烧的方式处理，造成极大的资源浪费和环境污染。因此，从环境保护和传输容量及电压提高这两方面考虑，研发一种新型电缆绝缘材料变得十分重要。

聚丙烯(PP)原料丰富、价格便宜，具有良好的电气性能、耐热性能，在电力电容器等领域已获得了广泛应用。最重要的是，聚丙烯是热塑性材料，可回收利用。因此，自2000年以来，研究人员致力于研究以PP作为电缆主绝缘材料的可行性，一直亟待解决的问题就是聚丙烯材料的硬度较大，不能满足作为电力电缆绝缘材料的要求。为提高聚丙烯材料的韧性，国内外研究者进行了多种尝试：以丙烯单体为主要原材料嵌段共聚的方式合成嵌段共聚物(如丙烯-乙烯嵌段共聚物)，具有较为优异的电气性能和力学性能，但是合成难度较大，且合成所需单体的类型和最佳配比未曾确定；通过添加纳米材料(如经硬脂酸钙包覆的纳米碳酸钙CaSt-nano-CaCO₃)增韧PP，纳米复合材料的弯曲强度和弯曲模量较纯PP均得到提高，冲击性能明显改善，但是纳米材料与有机物共混需要进行表面处理，价格昂贵，不适合应用于电力电缆绝缘；增韧改性聚丙烯的最佳方式是添加热塑性弹性体，弹性体是有机物可以通过直接物理共混的手段制备PP/弹性体共混物，生产工艺简单且价格便宜。但是，弹性体与PP的相容性差异直接影响了共混物的力学性能、空间电荷特性、耐电树枝侵蚀性和击穿特性。研究表明，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、乙丙橡胶(EPR)、辛烯乙烯弹性体(POE)等多种弹性体均能有效的增韧聚丙烯，但是由于弹性体与PP的相容性不好引起的击穿强度下降、空间电荷积聚显著和大量浅陷阱出现的情况十分严重。因此，需要研究新的与PP相容性更好的弹性体增韧改性聚丙烯的技术，以此应用于可回收电缆绝缘。

发明内容

鉴于上述现状，本发明旨在提供一种基于高相容性原理的等规聚丙烯电缆绝缘增韧改性方法，该采用该方法生产出的绝缘材料是一种可回收利用的环保材料，其机械性能可以满足电缆绝缘的要求，并且具有空间电荷积聚少、耐电树枝侵蚀、击穿强度高等优异的电气性能。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种基于高相容性原理的等规聚丙烯电缆绝缘增韧改性方法，该方法是将iPP粒料和PBE粒料按照9:1～7:3的质量比搅拌混合均匀，以170～180℃的温度、20～30r/min的转速熔融共混5～10min后，获得高相容性的iPP/PBE共混物。

进一步地，所述的iPP为等规度≥96％的等规聚丙烯。

进一步地，所述的PBE采用美国埃克森美孚化学公司的丙烯基弹性体。