一种绝缘材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109438807A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811269712.8H01B3/44(2006.01)(22)申请日2018.10.29(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人查俊伟翟近涛(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C08L23/06(2006.01)C08L23/08(2006.01)C08K5/375(2006.01)C08K5/18(2006.01)C08K5/134(2006.01)C08K5/13(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种绝缘材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种绝缘材料及其制备方法和应用。本发明以低密度聚乙烯树脂为基料，利用少量不同支链的支化聚乙烯对低密度聚乙烯基料进行改性，两种材料相容性好，且引入了深能级陷阱，能够捕捉注入电荷形成空间电荷，在实际使用过程中，电极注入的电荷首先被电极-绝缘材料界面附近的深能级陷阱捕获，这些陷阱电荷积累形成陷阱电荷层，极大地降低了界面电场，从而大幅度降低了电荷注入速率并及时将注入的材料内部的少量电荷导出，因而抑制了材料体内同极性空间电荷的积累，并同时弱化了界面附近的杂质电离，从而抑制了电极界面附近异极性空间电荷的形成，达到有效抑制空间电荷积累的目的，可用作高压直流电缆绝缘材料。CN109438807ACN109438807A权利要求书1/1页1.一种绝缘材料，按质量份数计，包括以下组分的制备原料：低密度聚乙烯98～99份；支化聚乙烯1～2份；抗氧剂0.18～0.22份。2.根据权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的密度为0.92～0.93g/cm3、分子量分布指数为5.5～6.5、熔点为108～110℃、熔融指数为1.9～2.1g/min。3.根据权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述支化聚乙烯的熔点为95～97℃，拉伸强度>12Mpa。4.根据权利要求3所述的绝缘材料，其特征在于，所述支化聚乙烯包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。5.根据权利要求4所述的绝缘材料，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯结构单元、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中丙烯酸丁酯结构单元和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中丙烯酸乙酯结构单元的质量含量独立地为10～30％。6.根据权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述抗氧剂包括4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚或硫代双酚类抗氧剂。7.根据权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述硫代双酚类抗氧剂包括4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)或2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。8.权利要求1～7任一项所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：将低密度聚乙烯和支化聚乙烯进行第一混合，得到混合料；将所述混合料与抗氧剂进行第二混合，得到绝缘材料。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合在室温、100～200r/min搅拌条件下进行；所述第二混合在120～140℃、55～65r/min剪切条件下进行。10.权利要求1～7任一项所述绝缘材料或权利要求8或9所述制备方法制备得到的绝缘材料在高压直流电缆中的应用。2CN109438807A说明书1/6页一种绝缘材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种绝缘材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]近年来，高压直流输电技术迅速发展，已成为电力输送的一种重要方式，广泛用于海底电缆远距离输送电能。交联聚乙烯(XLPE)作为热塑性树脂的代表，由于其自身化学结构特点，具备优良的化学稳定性和电气绝缘性，同时具有良好的可加工性。目前交联聚乙烯的低介电损耗为长距离电力传输提供了最低的传输损耗，使得XLPE成为挤出型高压直流电缆绝缘材料的最佳选择。[0003]但聚合物绝缘材料长期在高压直流电场下运行过程中也面临诸多问题，其中最突出的问题是空间电荷在绝缘材料中的积累。积累的空间电荷会导致介质内局部电场畸变，介质中的最高场强会达到外加电场的数倍，从而导致绝缘介质击穿；同时由空间电荷积累带来的电场畸变效应使得高压直流电缆的绝缘层中实际电场的计算和设计变得困难。空间电荷的积累与消散是一个缓慢过程，所以当电缆以固定电压极性长期工作之后，若电压极性发生反转使外加电场与空间电荷积累所产生的电场叠加增强，电场应力极大