[發(fā)明專利]一種聚丙烯基電纜絕緣材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211014950.0
• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN115322483A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李凱;鄭曉永
• 申請（專利權(quán)）人: 江西滬昌電纜有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L51/10;C08K5/098;C08K5/134;C08F292/00;C08F230/08;C08F220/56;C08F220/06;H01B3/44
• 代理公司: 北京壹川鳴知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11765
• 代理人: 范慶國

本發(fā)明公開了一種聚丙烯基電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：(1)石墨烯粉體的制備；(2)表面修飾：用十八胺的乙醇溶液對(duì)石墨烯粉體進(jìn)行表面修飾，獲得表面修飾后的石墨烯粉體；(3)接枝改性：在表面修飾后的石墨烯粉體上進(jìn)行側(cè)鏈接枝改性，獲得石墨烯組分；(4)將所述石墨烯組分與聚丙烯、抗氧劑、硬脂酸鈣在擠出機(jī)中混合均勻，擠出造粒，再將粒料注塑成型，獲得所述絕緣材料。本發(fā)明所述方法制備的聚丙烯材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐熱性能，適用于需要承受較大應(yīng)力的工作場合或者較高溫環(huán)境下工作，綜合性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚丙烯基電纜絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚丙烯(Polypropylene，PP)絕緣材料具有絕緣性能優(yōu)良、無需交聯(lián)、可熔融再利用等優(yōu)點(diǎn)，是環(huán)保型高壓直流電纜絕緣的重要發(fā)展方向。但是聚丙烯材料具有很強(qiáng)的脆性和剛性，耐低溫沖擊性能較差，且導(dǎo)熱能力低。高壓直流電纜運(yùn)行工況復(fù)雜，絕緣介質(zhì)受極性不變的強(qiáng)電場、導(dǎo)體發(fā)熱產(chǎn)生的溫度場、介質(zhì)外部或內(nèi)部產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的共同影響，因此對(duì)聚丙烯基環(huán)保型絕緣材料的研究需滿足電性能、熱性能和機(jī)械性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種聚丙烯基電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)石墨烯粉體的制備：將炭黑粉末置于加熱爐內(nèi)，密封爐體，通入氬氣保護(hù)，并在氬氣氛圍中升溫加熱至1100℃保溫10～15min，然后停止通入氬氣，同時(shí)通入甲烷和氫氣，繼續(xù)1100℃保溫4～5h，其中甲烷和氫氣的流量體積比為甲烷：氫氣＝1:5～6，氣體總流量為120～140mL/min；然后停止通入甲烷和氫氣，再次向加熱爐內(nèi)通入氬氣，停止加熱，在氬氣保護(hù)下空冷至常溫，獲得所述石墨烯粉體；

(2)表面修飾：配置十八胺的乙醇溶液，將所述石墨烯粉體分散在乙醇中獲得懸濁液，懸濁液水浴恒溫至70±5℃，然后在攪拌狀態(tài)下將所述十八胺的乙醇溶液加入所述懸濁液中，加料完成后繼續(xù)攪拌懸濁液20h以上，然后空冷至常溫，固液分離，固相用乙醇洗滌，烘干，獲得表面修飾后的石墨烯粉體；

(3)接枝改性：將所述表面修飾后的石墨烯粉體分散在乙醇的水溶液中形成混合液，混合液在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下水浴恒溫至50±2℃，然后向所述混合液中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加料完成后恒溫4～5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下冷卻至常溫，將混合液取出，固液分離，固相用無水乙醇洗滌，烘干，獲得固相A；配置硫酸銨的水溶液，將所述固相A加入所述硫酸銨的水溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛超聲波環(huán)境下攪拌溶液50～60min，然后溶液水浴恒溫至60±2℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛超聲攪拌狀態(tài)下向溶液中加入丙烯酰胺和丙烯酸，加料完成后繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下超聲攪拌15～20min，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛超聲攪拌狀態(tài)下向溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，加料完成后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛超聲攪拌4h以上，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下冷卻至常溫，將混合液取出，固液分離，固相用無水乙醇洗滌，烘干，獲得石墨烯組分；

(4)將所述石墨烯組分與聚丙烯、抗氧劑、硬脂酸鈣在擠出機(jī)中混合均勻，擠出造粒，再將粒料注塑成型，獲得所述絕緣材料。

進(jìn)一步地，所述十八胺的乙醇溶液中，十八胺的的濃度為4～6g/L，所述石墨烯粉體分散在乙醇中獲得懸濁液的固液比為固/液＝5～8g/L，所述十八胺的乙醇溶液加入所述懸濁液中的體積比為1:1。

進(jìn)一步地，將所述表面修飾后的石墨烯粉體分散在乙醇的水溶液中形成混合液的固液比為固/液＝10～15g/L，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的加入質(zhì)量與所述表面修飾后的石墨烯粉體質(zhì)量比為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：表面修飾后的石墨烯粉體＝9～12g：10～15g。

進(jìn)一步地，所述硫酸銨的水溶液中，硫酸銨的濃度為5～8g/300mL，所述固相A加入所述硫酸銨的水溶液中的固液質(zhì)量比固/液＝2％～3％。