[發(fā)明專利]一種低溫度敏感性的絕緣材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810191040.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN108530726A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維康;閆轟達(dá);張翀;李文鵬;于凡;陳新;盧剛;劉斌;康凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): C08L23/06
• 分類號(hào): C08L23/06;C08K9/06;C08K3/22;C08K5/375;C08J3/24;H01B3/44
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明提供了一種低溫度敏感性的絕緣材料及其制備方法，該絕緣材料包括按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下組分：聚乙烯樹脂100份；納米氧化鋁Al₂O₃粉體1.0?3.0份、抗氧劑0.15?0.25份，交聯(lián)劑1.2?1.4份和助交聯(lián)劑0.4?0.8份。本發(fā)明提供的絕緣材料，在高壓直流場(chǎng)和溫度場(chǎng)作用下，該納米改性聚乙烯絕緣料的直流電導(dǎo)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)具有較低的溫度敏感性，適用于高壓直流電纜領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種絕緣材料及其制備方法，具體涉及一種低溫度敏感性的高壓直流電纜用絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯(XLPE)高壓直流電纜成為了直流電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。XLPE直流電纜電壓等級(jí)和輸送功率的提高主要依賴于XLPE材料的絕緣性能。近年來，北歐化工和陶氏化學(xué)分別推出了新一代超純凈高壓直流XLPE絕緣料，并用于500kV直流電纜的研制。

在負(fù)載運(yùn)行過程中直流電纜的導(dǎo)體發(fā)熱產(chǎn)生的熱量向絕緣層擴(kuò)散，導(dǎo)致絕緣層內(nèi)外同時(shí)存在溫度梯度和場(chǎng)強(qiáng)梯度。在溫度梯度場(chǎng)下，XLPE絕緣材料的電阻率通常隨溫度的增加指數(shù)減小；絕緣電纜XLPE從內(nèi)層到外層，溫度逐漸降低，電阻率逐漸升高。因此，在XLPE絕緣層內(nèi)外存在電導(dǎo)率梯度，絕緣層各處場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，絕緣外層的電場(chǎng)強(qiáng)度高于內(nèi)層。這種電阻的負(fù)溫度特性加劇了載流子從高溫側(cè)到低溫側(cè)的遷移，使得載流子積聚于低溫側(cè)，造成電纜絕緣層外表面的電荷積聚和場(chǎng)強(qiáng)畸變，使低溫側(cè)場(chǎng)強(qiáng)明顯增強(qiáng)，在斷電或極性反轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)致絕緣失效。電壓極性反轉(zhuǎn)前最大場(chǎng)強(qiáng)出現(xiàn)在低溫側(cè)，而電壓反轉(zhuǎn)過程中瞬間最大場(chǎng)強(qiáng)出現(xiàn)在高溫側(cè)。此外，絕緣介質(zhì)的擊穿特性也會(huì)受到溫度效應(yīng)的影響。通常隨著溫度的升高，材料的擊穿場(chǎng)強(qiáng)將降低。

因此，隨著電壓等級(jí)和輸送容量的提高，對(duì)高壓直流電纜用絕緣介質(zhì)的絕緣性能提出了更高的要求。需提供一種電導(dǎo)率和擊穿場(chǎng)強(qiáng)對(duì)溫度依賴低的絕緣電纜材料，進(jìn)一步提高材料的絕緣性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在高壓直流場(chǎng)和溫度場(chǎng)下，直流電導(dǎo)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)具有較低的溫度敏感性的高壓直流電纜用絕緣材料。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了采用下述技術(shù)方案：

一種低溫度敏感性的絕緣材料，所述絕緣材料包括按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下組分：

聚乙烯樹脂100份；

納米氧化鋁Al₂O₃粉體1.0-3.0份；

抗氧劑0.15-0.25份；

交聯(lián)劑1.2-1.4份；

助交聯(lián)劑0.4-0.8份。

優(yōu)選的，所述聚乙烯樹脂包括超凈低密度聚乙烯。

優(yōu)選的，所述超凈低密度聚乙烯分子量為7～8、體積電阻率大于1×10¹⁶Ω·m。

優(yōu)選的，所述納米Al2O3粉體的表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理、粒徑分布D50為100-300nm、純度>99.9％。

優(yōu)選的，所述抗氧劑包括純度＞99.9％的4,4'-硫代雙。

優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑包括純度＞99.95％的過氧化二異丙苯晶體。

優(yōu)選的，所述助交聯(lián)劑包括分析純的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。

一種絕緣材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)熔融混煉聚乙烯、納米Al2O3和抗氧化劑的混合物；

(2)過濾熔融物料、造粒，經(jīng)干燥過篩后得聚乙烯粒料；