[发明专利]一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其包括：（a）100重量份的低密度聚乙烯；（b）2重量份交联剂；（c）0.005～0.04重量份硅烷偶联剂；（d）0.5～4重量份复配纳米粒子，所述复配纳米粒子为氮化硼纳米片和氧化铝纳米纤维；所述硅烷偶联剂与所述纳米粒子氮化硼纳米片和氧化铝纳米纤维的用量比均固定为1:100。

2.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述氮化硼纳米片是使用厚度为300~400 nm的氮化硼，采用液氮剥离的方法制得，该氮化硼纳米片直径在10~20 nm之间。

3.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述氧化铝纳米纤维是以异丙醇铝为原料，采用静电纺丝技术和高温煅烧手段制得，该材料的直径在200~400 nm之间。

4.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述氮化硼纳米片和氧化铝纳米纤维以2:3的重量份之比进行复配。

5.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的密度小于0.940 g/cm³，熔体流动指数在2.1~2.2g/10min，熔点在122～124 ℃。

6.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯，二亚乙基三胺，二叔丁基过氧化物，过氧化氢二异丙苯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种。

8.权利要求1～7任一项所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，通过氮化硼纳米片和氧化铝纳米纤维的制备、硅烷偶联剂处理氧化镁、溶液共混制得绝缘材料。

9.根据权利要求8所述的一种高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

第1步，剥离块状氮化硼：首先将氮化硼加热到300 ℃并保温1 h；然后将氮化硼立即浸入-196 ℃低温液氮中，使得氮化硼得以剥离；上述步骤重复多次制备超薄氮化硼纳米片；

第2步，制备氧化铝纳米纤维：将异丙醇铝置于无水乙醇中，超声处理后，在持续搅拌过程中添加冰醋酸和浓盐酸，不断搅拌直至异丙醇铝充分溶解得到透明澄清溶液；在所得溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，不断搅拌得到粘稠状溶液；用注射器取粘稠状溶液进行纺丝操作，得到的纺丝纤维经高温煅烧，即制得氧化铝纳米纤维；

第3步，用硅烷偶联剂处理纳米粒子：将第1步制得的氮化硼纳米片和第2步制得的氧化铝纳米纤维分别分散在异丙醇中，超声处理，取硅烷偶联剂于异丙醇中稀释搅拌处理，将添加有硅烷偶联剂的异丙醇溶液分别与含有氮化硼纳米片的异丙醇溶液和含有氧化铝纳米纤维的异丙醇溶液混合，所得混合溶液在受热条件下高速搅拌；将获得的悬浮液用异丙醇多次洗涤，最后于真空干燥箱干燥；

第4步，溶解低密度聚乙烯：将低密度聚乙烯用乙醇清洗后置于真空干燥箱中烘干，再将其溶于二甲苯溶剂中，直至低密度聚乙烯完全溶解；并且将交联剂溶解在上述溶液中；

第5步，采用溶液浇铸法制得复合材料：经第3步处理的氮化硼纳米片和氧化铝纳米纤维进行复配，将复配纳米粒子置于二甲苯中，超声分散，随后加热并使其溶入第4步制备的溶液中，然后将混合后的溶液转入115 ℃密闭真空干燥箱中的玻璃模具，将溶剂蒸干，得到的薄膜转移至180 ℃真空干燥箱中处理，随后使其自然冷却至室温，揭下薄膜；该薄膜即为所述高直流击穿场强的交联聚乙烯复合材料。