一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法

2023-04-23 18:08:01

一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，屬於電力設備【技術領域】。該材料採用聚丙烯和聚烯烴彈性體以及抗氧劑、加工助劑和阻燃劑，通過熔融共混法製備而成。該方法製備的絕緣材料具有可回收再利用的特點，能夠有效保護環境，節約能源，是一種環境友好型電纜絕緣材料。該方法製備的絕緣材料可以有效改善聚丙烯材料的機械性能，並不降低其電氣性能和熱性能。該方法製備的絕緣材料能夠耐受該電場和高工作溫度，顯著提高絕緣材料的耐受溫度和耐受電場強度，可以有效應用在高壓直流電纜中。
【專利說明】-種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，屬於電力設備

【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 直流輸電技術相對於交流輸電技術具有很多優勢，能夠節省大量土地資源、無系 統安全問題、無交流系統大範圍連鎖故障風險。因此直流輸電技術將在遠距離、大容量、以 及分布式能源輸電方面被廣泛採用，這也是減小未來電網的環境影響、提高電網可靠性的 有效途徑。而塑料電力電纜由於價格低廉、加工方便、介電性能和機械性能好，被廣泛應用 於輸配電工程中。
[0003] 目前使用中的電纜絕緣材料一般採用聚乙烯樹脂作為基體材料，工作溫度通常在 70°C以下並且其電氣性能有限，所以一般應用於中低壓電纜中。而為了進一步提高絕緣材 料的工作溫度和工作電壓，對聚乙烯進行了交聯產生交聯聚乙烯。交聯聚乙烯具有較好的 熱性能和機械性能，能夠耐受較高的工作溫度和電場強度。但是交聯聚乙烯是一種熱固性 材料，不能夠在使用壽命到期後回收再利用且難以降解，容易造成環境汙染。同時交聯聚乙 烯在生產過程中耗能嚴重並且加工過程中會造成環境汙染。
[0004] 因此為了進一步提高絕緣材料的工作溫度和耐受電場強度，並提高絕緣材料與環 境的相容性，需要開發一種非交聯的熱塑性絕緣材料。聚丙烯相對於聚乙烯具有更高的工 作溫度和絕緣強度，但是常溫下聚丙烯的機械性能不好，非常容易脆斷，給電纜的運輸和安 裝過程帶來很大困難。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提出一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，採用 聚烯烴彈性體改善聚丙烯的機械性能，同時保持其良好電氣性能和熱性能，並且能夠回收 再利用。
[0006] 本發明提出的用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，包括如下步驟：
[0007] (1)將100份聚丙烯樹脂和25?40份聚烯烴彈性體加入到密煉機中，在180? 200°C下混煉5?10分鐘，得到混煉物，其中所述的聚丙烯樹脂為等規聚丙烯，等規聚丙烯 的密度為〇. 90?0. 94g/cm3,熔體流動速率為1. 7?3. lg/10min，等規度> 97%，所述的聚 烯烴彈性體為乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度為0. 85?0. 88g/cm3,熔體 流動速率為〇. 4?0. 6g/10min，辛烯含量為20?30% ;
[0008] (2)在步驟⑴的混煉物中加入0. 5?1份抗氧劑，2?5份阻燃劑和0. 5?1份 加工助劑，混煉5?10分鐘，混煉溫度為180?200°C，得到用於高壓直流電纜的可回收絕 緣材料，其中所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑2246或者抗氧劑264,所述的加工助劑為 硬脂酸甘油酯，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、低水硼酸鋅、氫氧化鋁或三氧化二銻。
[0009] 本發明提出的用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，採用了聚烯烴彈 性體，即在熔融混煉過程中添加了聚烯烴彈性體。採用聚烯烴彈性體的優點主要有兩個，一 是聚烯烴彈性體有很好的機械性能，二是聚烯烴彈性體與聚丙烯有很好的相容性。與傳統 的交聯聚乙烯絕緣材料相比，本發明方法製備的絕緣材料最大的優點在於可回收再利用， 是環境友好型材料。同時具有良好的機械性能、電氣性能和熱性能。

【具體實施方式】
[0010] 本發明提出的用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，包括如下步驟：
[0011] (1)將100份聚丙烯樹脂和25?40份聚烯烴彈性體加入到密煉機中，在180? 200°C下混煉5?10分鐘，得到混煉物，其中所述的聚丙烯樹脂為等規聚丙烯，等規聚丙烯 的密度為〇. 90?0. 94g/cm3,熔體流動速率為1. 7?3. lg/10min，等規度> 97%，所述的聚 烯烴彈性體為乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度為0. 85?0. 88g/cm3,熔體 流動速率為〇. 4?0. 6g/10min，辛烯含量為20?30% ;
[0012] (2)在步驟⑴的混煉物中加入0. 5?1份抗氧劑，2?5份阻燃劑和0. 5?1份 加工助劑，混煉5?10分鐘，混煉溫度為180?200°C，得到用於高壓直流電纜的可回收絕 緣材料，其中所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑2246或者抗氧劑264,所述的加工助劑為 硬脂酸甘油酯，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、低水硼酸鋅、氫氧化鋁或三氧化二銻。
[0013] 本發明將通過下面的具體實施例對本發明的技術方案進行更加詳細的說明，但是 本發明並不局限於以下提出的實施案例。
[0014] 以下實施例得到的用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料，其力學性能評價方法採 用GB/T 1408-2006標準，介電性能評價方法採用GB/T 1040-2006標準，熱性能評價方法採 用 GB/T 19466. 3-2004 標準。
[0015] 以下實施例中，聚丙烯採用遼寧盤錦乙烯有限公司的擠出級聚丙烯，牌號為F401， 其密度為〇. 91g/cm3,熔體流動速率為I. 7-3. lg/10min，等規度為97%。
[0016] 聚烯經彈性體採用Dupont Dow公司的乙烯-1-辛烯共聚物，牌號為8150,其密度 為0. 868g/cm3,熔體流動速率為0. 5g/10min，辛烯含量為25%。
[0017] 以下介紹本發明方法的實施例：
[0018] 實施例一：
[0019] 將45克的等規聚丙烯F401和15克的乙烯-1-辛烯共聚物8150加入到密煉機中， 在190°C下混煉6分鐘，轉速為60r/min，然後再加入0. 3克抗氧劑1010,0. 3克加工助劑硬 脂酸和1. 5克阻燃劑氫氧化鋁，再混煉5分鐘，混煉溫度為190°C，轉速為60r/min，得到一 種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料，其性能見表1.
[0020] 表1性能參數

【權利要求】
1. 一種用於高壓直流電纜的可回收絕緣材料的製備方法，其特徵在於該方法包括如下 步驟： (1) 將100份聚丙烯樹脂和25?40份聚烯烴彈性體加入到密煉機中，在180?200°C 下混煉5?10分鐘，得到混煉物，其中所述的聚丙烯樹脂為等規聚丙烯，等規聚丙烯的密度 為0. 90?0. 94g/cm3,熔體流動速率為1. 7?3. lg/10min，等規度> 97%，所述的聚烯烴彈 性體為乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度為0. 85?0. 88g/cm3,熔體流動速 率為0. 4?0. 6g/10min，辛烯含量為20?30% ; (2) 在步驟（1)的混煉物中加入0. 5?1份抗氧劑，2?5份阻燃劑和0. 5?1份加工 助劑，混煉5?10分鐘，混煉溫度為180?200°C，得到用於高壓直流電纜的可回收絕緣材 料，其中所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑2246或者抗氧劑264,所述的加工助劑為硬脂 酸甘油酯，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、低水硼酸鋅、氫氧化鋁或三氧化二銻。
【文檔編號】C08L23/08GK104292639SQ201410557927
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】何金良, 胡軍, 周垚, 郭寶華, 黨斌, 曾嶸, 餘佔清 申請人:清華大學