本發明涉及電纜用絕緣材料
技術領域：
，尤其涉及一種一種高壓直流電纜用絕緣材料及其制備方法。
背景技術：
：熱塑性聚烯烴是首選的環保型直流電纜絕緣材料，常見的有聚乙烯、乙丙橡膠、聚丙烯等聚合物材料。聚乙烯電氣性能優異，絕緣電阻和耐電強度較高，介電損耗小，但其較低的軟化溫度使其不適合在高溫下工作，同時存在機械強度不高和使用壽命較短的問題。聚丙烯是另一種潛在的環保型高壓直流電纜絕緣材料，根據其分子鏈結構，可分為等規聚丙烯、間規聚丙烯和無規聚丙烯。聚丙烯具有優良的絕緣性能和抗腐蝕性能，等規聚丙烯的熔點高達160℃以上，長期使用溫度達100-120℃。但是聚丙烯最大的缺點在于耐寒性能差，低溫下易脆斷。本發明綜合了聚乙烯和聚丙烯的優缺點，通過合理的組分配方和制備公司研制了一種綜合性能優良的高壓直流電纜用絕緣材料。技術實現要素：本發明提出了一種高壓直流電纜用絕緣材料及其制備方法，提高了絕緣材料的耐沖擊性能和耐候性，并進一步提高了材料的絕緣性能。本發明提出的一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯50-60份、乙烯和丙烯共聚物30-40份、丁腈橡膠20-30份、納米氧化鋅2-3份、短切碳纖維10-15份、高硅氧玻璃纖維20-30份，三烯丙基異氰脲酸酯1-3份、亞磷酸三苯酯2-3份、潤滑劑1-3份、防老劑0.5-1份、硫化劑1-2份。優選地，聚丙烯為間規聚丙烯和無規聚丙烯。優選地，間規聚丙烯和無規聚丙烯重量比為7-8：2-3。優選地，乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量為30-40wt％，丙烯的含量為60-70wt％。優選地，短切碳纖維的長徑比為2-5：1。優選地，高硅氧玻璃纖維為氧化硅-氧化鈉-氧化硼三元體系，軟化點為1600-1700℃。優選地，其原料按重量份包括：聚丙烯53-58份、乙烯和丙烯共聚物33-38份、丁腈橡膠22-28份、納米氧化鋅2.2-2.8份、短切碳纖維11-14份、高硅氧玻璃纖維22-27份，三烯丙基異氰脲酸酯1.5-2.5份、亞磷酸三苯酯2.2-2.8份、防老劑0.7-0.9份、硫化劑1.2-1.8份。優選地，其原料按重量份包括：聚丙烯55份、乙烯和丙烯共聚物35份、丁腈橡膠25份、納米氧化鋅2.5份、短切碳纖維13份、高硅氧玻璃纖維25份，三烯丙基異氰脲酸酯2份、亞磷酸三苯酯2.5份、防老劑0.8份、硫化劑1.5份。優選地，防老劑為防老劑4010、防老劑d、防老劑od、防老劑pdd中的一種或兩種以上混合物。本發明提出了一種高壓直流電纜用絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：s1、將聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡膠、三烯丙基異氰脲酸酯、亞磷酸三苯酯混合均勻，升溫至90-100℃密煉得到預混料；s2、向預混料中加入納米氧化鋅、短切碳纖維、高硅氧玻璃纖維混勻，升溫至120-140℃，密煉30-40min，加入防老劑、硫化劑升溫至180-190℃，硫化，經經雙螺旋桿擠出機擠出得到阻燃電高壓直流電纜用絕緣材料。優選地，s2中，雙螺旋桿擠出機的拉伸速率為拉伸速率100-120mm/min，推擠速度為85-95mm/min。本發明以聚丙烯為主料，調節間規聚丙烯和無規聚丙烯的配比，提高材料的絕緣和抗腐蝕性能，加入乙烯和丙烯共聚和丁腈橡膠對其改性，提高了材料的耐寒性能，加入納米氧化鋅，起到了異相成核劑的作用，誘導β晶型的形成，提高結晶度從而提高了材料的耐候性能和介電性能；三烯丙基異氰脲酸酯和亞磷酸三苯酯兩者配合作用有效控制聚丙烯的交聯度，抑制樹脂的副反應，有效降低了材料的介電常數，提高絕緣性；短切碳纖維能夠起到骨架的支撐以及固定炭化層的作用，高硅氧玻璃纖維中無定形二氧化硅經密煉形成熔融物，擴散滲入到炭化層內，與炭化層以及碳纖維發生反應，在炭化層孔隙內形成更加穩定結構，起到橋聯作用提高了材料抗沖擊強度和耐熱性能；本發明在合理的配方基礎上采用推擠-拉伸工藝，三烯丙基異氰脲酸酯和亞磷酸三苯酯兩者配合形成密度的樹脂組分，在優選方案中通過控制拉伸速率、推擠速度在材料形成微孔結構，增強空氣介導作用，進一步降低街道系數，提高絕緣效果。具體實施方式下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。實施例1一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯60份、乙烯和丙烯共聚物30份、丁腈橡膠30份、納米氧化鋅2份、短切碳纖維15份、高硅氧玻璃纖維20份，三烯丙基異氰脲酸酯3份、亞磷酸三苯酯2份、潤滑劑1份、防老劑0.5份、硫化劑2份。實施例2一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯50份、乙烯和丙烯共聚物40份、丁腈橡膠20份、納米氧化鋅3份、短切碳纖維10份、高硅氧玻璃纖維30份，三烯丙基異氰脲酸酯1份、亞磷酸三苯酯3份、潤滑劑1份、防老劑1份、硫化劑1份；其中，聚丙烯為間規聚丙烯和無規聚丙烯，間規聚丙烯和無規聚丙烯重量比為7：2；乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量為30wt％，丙烯的含量為70wt％；高硅氧玻璃纖維為氧化硅-氧化鈉-氧化硼三元體系，軟化點為1600℃；高壓直流電纜用絕緣材料，由如下步驟制得：s1、將聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡膠、三烯丙基異氰脲酸酯、亞磷酸三苯酯混合均勻，升溫至90℃密煉得到預混料；s2、向預混料中加入納米氧化鋅、短切碳纖維、高硅氧玻璃纖維混勻，升溫至120℃，密煉40min，加入防老劑、硫化劑升溫至190℃硫化，經雙螺旋桿擠出機擠出得到阻燃電高壓直流電纜用絕緣材料。實施例3一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯55份、乙烯和丙烯共聚物35份、丁腈橡膠25份、納米氧化鋅2.5份、短切碳纖維13份、高硅氧玻璃纖維25份，三烯丙基異氰脲酸酯2份、亞磷酸三苯酯2.5份、防老劑0.8份、硫化劑1.5份；其中，聚丙烯為間規聚丙烯和無規聚丙烯，間規聚丙烯和無規聚丙烯重量比為8：3；乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量為40wt％，丙烯的含量為60wt％；高硅氧玻璃纖維為氧化硅-氧化鈉-氧化硼三元體系，軟化點為1700℃；防老劑為防老劑4010；高壓直流電纜用絕緣材料，由如下步驟制得：s1、將聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡膠、三烯丙基異氰脲酸酯、亞磷酸三苯酯混合均勻，升溫至100℃密煉得到預混料；s2、向預混料中加入納米氧化鋅、短切碳纖維、高硅氧玻璃纖維混勻，升溫至140℃，密煉30min，加入防老劑、硫化劑升溫至180℃硫化，經雙螺旋桿擠出機擠出得到阻燃電高壓直流電纜用絕緣材料；其中，雙螺旋桿擠出機的拉伸速率為100mm/min，推擠速度為85mm/min。實施例4一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯58份、乙烯和丙烯共聚物33份、丁腈橡膠28份、納米氧化鋅2.2份、短切碳纖維14份、高硅氧玻璃纖維22份，三烯丙基異氰脲酸酯2.5份、亞磷酸三苯酯2.2份、防老劑0.9份、硫化劑1.8份；其中，聚丙烯為間規聚丙烯和無規聚丙烯，間規聚丙烯和無規聚丙烯重量比為8：3；乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量為40wt％，丙烯的含量為60wt％；高硅氧玻璃纖維為氧化硅-氧化鈉-氧化硼三元體系，軟化點為1700℃；防老劑為防老劑4010；高壓直流電纜用絕緣材料，由如下步驟制得：s1、將聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡膠、三烯丙基異氰脲酸酯、亞磷酸三苯酯混合均勻，升溫至95℃密煉得到預混料；s2、向預混料中加入納米氧化鋅、短切碳纖維、高硅氧玻璃纖維混勻，升溫至140℃，密煉30min，加入防老劑、硫化劑升溫至180℃硫化，經雙螺旋桿擠出機擠出得到阻燃電高壓直流電纜用絕緣材料；其中，雙螺旋桿擠出機的拉伸速率為120mm/min，推擠速度為95mm/min。實施例5一種高壓直流電纜用絕緣材料，其原料按重量份包括：聚丙烯53份、乙烯和丙烯共聚物38份、丁腈橡膠22份、納米氧化鋅2.8份、短切碳纖維11份、高硅氧玻璃纖維27份，三烯丙基異氰脲酸酯1.5份、亞磷酸三苯酯2.8份、防老劑0.7份、硫化劑1.2份；其中，聚丙烯為間規聚丙烯和無規聚丙烯，間規聚丙烯和無規聚丙烯重量比為8：3；乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量為35wt％，丙烯的含量為65wt％；高硅氧玻璃纖維為氧化硅-氧化鈉-氧化硼三元體系，軟化點為1700℃；防老劑為防老劑d、防老劑od和防老劑pdd；高壓直流電纜用絕緣材料，由如下步驟制得：s1、將聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡膠、三烯丙基異氰脲酸酯、亞磷酸三苯酯混合均勻，升溫至95℃密煉得到預混料；s2、向預混料中加入納米氧化鋅、短切碳纖維、高硅氧玻璃纖維混勻，升溫至140℃，密煉30min，加入防老劑、硫化劑升溫至180℃硫化，經雙螺旋桿擠出機擠出得到阻燃電高壓直流電纜用絕緣材料；其中，雙螺旋桿擠出機的拉伸速率為110mm/min，推擠速度為90mm/min。將實施3-5制得高壓直流電纜用絕緣材料進行性能測試，結果如下表所示：性能參數實施例3實施例4實施例5介電常數1.31.21.3抗拉強度/mpa216420691986缺口沖擊強度/(kj/m2)25.6423.4922.97從測試數據可以看出，本發明具有良好的電絕緣性，抗拉強度和缺口沖擊強度也滿足了實際使用要求。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12