[發明專利]一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010088870.4
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111234345B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 高亮;林秀影;王昌文;于長興
• 申請（專利權）人: 綏化學院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K3/24;C04B35/49;C04B35/624
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料及其制備方法和應用。本發明提供了一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料，包括改性陶瓷和低密度聚乙烯；所述改性陶瓷的體積占所述改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料的體積的1～10％；所述改性陶瓷為CaCu₃Ti_3.95Zr_0.05O₁₂陶瓷。在本發明中，所述改性陶瓷中Zr元素對改性陶瓷的B位摻雜改性，能夠降低對改性陶瓷的本征介電損耗和電導率。實施例結果表明，本發明提供的改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料的介電常數高達3.45，介電損耗低至0.0013，電導率低至0.17×10^?13S/cm。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著電能傳輸技術在高電壓環境下的快速發展，電力電纜和電纜終端附件需要具備更高的柔韌性和更長的使用壽命。但是電場集中這一問題限制了電力電纜及其附件的使用壽命提升；尤其在電纜接頭處，電纜屏蔽層斷口處出現電場集中現象，導致電纜絕緣層至屏蔽層處承受較大的不均勻電應力分布。如果這種集中的電應力不及時被分散，集中電應力處將會被擊穿；進一步，靠近屏蔽層斷口處的絕緣層積累較多表面電荷，最終會導致電力電纜絕緣層失效，電纜接頭處被擊穿，電纜喪失使用價值。所以，如何降低電力電纜接頭屏蔽層斷口處集中的電應力對電力傳輸領域十分重要。

通過在電力電纜屏蔽層斷口處套上一種具有高介電常數和低介電損耗及低電導率的聚合物基復合材料電應力管，可有效降低電纜絕緣層至屏蔽層斷口處的集中電場。在眾多高分子聚合物材料中，因低密度聚乙烯具有優良的絕緣特性而被選作電力電纜絕緣層材料，為減少雜質引入及增加介電兼容性，選擇以此為電應力管的基體材料，引入具有高介電常數的陶瓷，使其構成具有高介電常數的陶瓷/低密度聚乙烯復合材料體系，是制備電應力管的方法之一。然而，現有陶瓷類填料形成的低密度聚乙烯復合材料，如鈦酸鋇/低密度聚乙烯復合材料、鈦酸銅鈣/低密度聚乙烯復合材料等，雖然可以獲得較高介電常數值，但是所得陶瓷/低密度聚乙烯復合材料往往表現出介電損耗高、材料體系內電場分布不均勻性提升的特點，使得該類復合材料絕緣性能較差，電纜接頭的使用壽命低。

因此，亟需尋求一種兼顧較高的介電常數、較低的介電損耗和電導率的復合材料，以滿足電力傳輸領域中對絕緣材料內電場強度分布均勻性提高和絕緣壽命延長的需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料及其制備方法。本發明提供的改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料具有介電常數高、介電損耗低和電導率低的特點，作為電應力控制材料時內電場分布均勻，絕緣壽命長。本發明還提供了一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料的應用。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料，包括改性陶瓷和低密度聚乙烯；

所述改性陶瓷的體積占所述改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料的體積的1～10％；所述改性陶瓷為CaCu₃Ti_3.95Zr_0.05O₁₂陶瓷。

本發明還提供了上述技術方案所述改性陶瓷/低密度聚乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將CaCu₃Ti_3.95Zr_0.05O₁₂陶瓷球磨后，得到CaCu₃Ti_3.95Zr_0.05O₁₂陶瓷粉末；