[發明專利]一種可回收的抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010080822.0
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111393572B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張城城;王婷婷;李春陽;趙洪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C08F255/02
• 分類號: C08F255/02;C08F222/40;C08F220/60;H01B3/30
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種可回收的抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法，屬于高壓直流電纜制備技術領域。本發明解決現有聚烯烴絕緣材料中的添加型抗氧劑在聚烯烴結晶過程中聚集在無定型區域，產生離子類空間電荷，以及在電纜的生產、儲存和使用過程中，容易遷移析出，降低抗氧化效果的問題。本發明將含有極性基團的反應型抗氧劑加入到熱塑性聚烯烴中，經引發劑引發，通過熔融接枝反應鍵合到聚烯烴分子鏈上，使小分子抗氧劑固定在聚烯烴分子鏈上，降低由于抗氧劑的加入引起的空間電荷，并調控材料內部的陷阱能級和分布特性，抑制材料內部空間電荷的積聚。同時采用熱塑性聚烯烴作為基體材料，并且不需要交聯，是一種可回收的熱塑性材料。

技術領域

本發明涉及一種可回收的抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法，屬于高壓直流電纜制備技術領域。

背景技術

聚烯烴絕緣直流電纜結構簡單而堅固，適合大規模應用于海底或路上的治理輸電電纜線路，然而，聚烯烴絕緣材料在直流電場作用下，其內部會積聚大量由電極注入和材料中抗氧劑等添加劑或雜質離化形成的空間電荷，引起絕緣材料內局部電場畸變，特別是當直流電纜極性反轉時，可能導致局部場強比平均場強高5-11倍，其對絕緣材料的電導特性、擊穿性能、老化性能等都有明顯的影響，進而影響直流電纜的長期可靠性和使用壽命。在聚烯烴絕緣材料中引入少量的極性基團可增加陷阱密度，使其空間電荷分布均勻，改善其直流介電性能，然而含有極性基團的小分子化合物易遷出、極性聚合物又與聚烯烴有較差的相容性，影響材料的性能。

聚烯烴電纜絕緣材料在生產和使用過程中極易在熱和氧的作用下發生老化，影響其介電性能、力學性能和熱穩定性，降低電纜的使用壽命。抗氧劑能延緩聚合物的氧化老化，是聚烯烴電纜絕緣材料必不可少的組分。聚烯烴電纜絕緣材料中所使用的抗氧劑主要有抗氧劑300，1076，1035，1010等，然而這些抗氧劑屬于添加型抗氧劑，聚烯烴在結晶過程中的作用導致這些含有極性基團的抗氧劑聚集在無定型區域，是材料中離子類空間電荷的重要來源。并且在電纜的生產、儲存和使用過程中，容易遷移析出損失，同時其與樹脂相容性較差，有效濃度低，從而降低了抗氧劑的抗氧化效果。因此，提供一種抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法是十分必要的。

發明內容

本發明為了解決現有聚烯烴絕緣材料中的添加型抗氧劑在聚烯烴結晶過程中聚集在無定型區域，使材料中產生離子類空間電荷，以及在電纜的生產、儲存和使用過程中，容易遷移析出損失，同時其與樹脂相容性較差，有效濃度低，從而降低了抗氧劑的抗氧化效果的問題，提供一種抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法。

本發明的技術方案：

一種可回收的抗氧劑接枝聚烯烴高壓直流電纜絕緣材料，該絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.02～3份引發劑和0.01～10份反應型抗氧劑制成；所述的反應型抗氧劑具有含烯不飽和取代基。

進一步限定，反應型抗氧劑為N-(4-苯胺基苯基)馬來酰亞胺或N-(4-苯胺基苯基)甲基丙烯酰胺。

進一步限定，絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.02～3份引發劑和0.1～5份N-(4-苯胺基苯基)馬來酰亞胺制成。

進一步限定，絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.02～3份引發劑和0.1～7.5份N-(4-苯胺基苯基)甲基丙烯酰胺制成。

進一步限定，引發劑為過氧化二異丙苯、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。

進一步限定，絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.02～1.5份過氧化二異丙苯和0.01～10份反應型抗氧劑制成；

所述的絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.15～2.5份偶氮二異丁腈和0.01～10份反應型抗氧劑制成；

所述的絕緣材料按重量份數由100份熱塑性聚烯烴、0.1～2份過氧化苯甲酰和0.01～10份反應型抗氧劑制成。