[发明专利]一种抗水树老化的复合材料及其制备、应用和性能测试方法

说明书

本发明公开了一种抗水树老化的复合材料及其制备、应用和性能测试方法。复合材料基于石墨烯和交联聚乙烯制成，其中石墨烯的层数为2层，其表面积为450～500m²/g。本发明采用溶液共混法以及掺杂的方式制备抗水树老化的复合材料。然后利用性能测试装置对其抗水树老化性能进行测试。本发明通过在交联聚乙烯中添加特定种类与含量的石墨烯，可抑制复合材料中的水树生长，水树尺寸大大减小，复合材料的抗水树老化性能显著提升。同时，采用本发明中的测试方法可以快速且准确的测定材料中的水树尺寸，为新一代抗水树老化材料的研发提供理论依据。

技术领域

本发明属于特种材料技术领域，具体涉及一种抗水树老化的复合材料及其制备、应用和性能测试方法。

背景技术

近年来我国电力事业飞速发展，安全可靠的供配电与国民生产生活密切相关，我国的输配电线路中交联聚乙烯电缆占有很大比重，而交联聚乙烯电缆在实际运行中由于运行环境的影响不可避免的会受到电、热和水的老化作用。各种老化因子随着时间积累导致交联聚乙烯电缆的绝缘层中水树枝频繁出现，致使电缆的绝缘性能下降，供电可靠性降低，因此研究交联聚乙烯电缆中的水树生长特性对研究抗水树电缆材料具有重大意义。但是现有的水树性能测试方法不仅耗时，而且测试结果与实际情况偏差较大，寻找一种新的性能测试方法很有必要。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种抗水树老化的复合材料及其制备、应用和性能测试方法，以解决现有材料抗水树老化性能差以及抗水树老性能测试困难的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种抗水树老化的复合材料，包括以下质量百分比的组分：

石墨烯0.002～0.01％，交联聚乙烯99.9～99.998％；所述石墨烯的层数为2层，其表面积为450～500m²/g。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，本发明中的抗水树老化的复合材料，包括以下质量百分比的组分：

石墨烯0.007％，交联聚乙烯99.993％。

本发明中的抗水树老化的复合材料经过以下步骤制得：

S1：将聚乙烯与二甲苯按40～50g:280～320ml的料液比混合，于90～120℃下搅拌至聚乙烯完全溶解，得初始溶液；

S2：将石墨烯加入到初始溶液中，超声振荡1～2h，得悬浮液；

S3：于75～85℃下将悬浮液烘干，得混合固体；

S4：将混合固体与交联剂按100:2～5的质量比混合，于120～130℃下搅拌均匀，然后在155～165℃、15～20MPa下交联30～35min，得初品；

S5：将初品置于真空环境中，脱气处理20～25h，得抗水树老化的复合材料。

抗水树老化的复合材料在上述制备方法的基础上还可以做如下进一步改进。

进一步，S1中聚乙烯与二甲苯的料液比为45g:300ml；溶解温度为100℃。

进一步，交联剂为过氧化苯甲酰，其与所述混合固体的质量比为4:100。

进一步，S4中交联在160℃、15MPa的条件下进行。

制备出符合材料后，本发明对复合材料的性能进行了测试，复合材料的性能测试方法包括以下步骤：

S1：将抗水树老化的复合材料制成边长为50mm、厚度为3mm的方形薄片，并在方形薄片上扎22～25个缺陷针孔；