本發(fā)明涉及絕緣材料，尤其涉及一種抗水樹耐電樹電纜絕緣材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)絕緣材料的性能要求日益提高。傳統(tǒng)的絕緣材料主要有聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、天然橡膠(nr)等，成本低、易成型加工、應(yīng)用廣泛。在潮濕環(huán)境及制造工藝條件影響下，易導(dǎo)致水樹電樹等現(xiàn)象從而使電纜老化甚至失效，尤其在高壓直流輸電系統(tǒng)中更為顯著。普通交聯(lián)中壓及高壓電纜在實(shí)際運(yùn)行中受水樹作用后其絕緣的力學(xué)及電氣性能下降明顯，水樹的直徑可從零點(diǎn)幾微米至幾微米甚至更大。當(dāng)電纜處于不均勻工作電場(chǎng)條件下，或接觸的水分子中含有腐蝕的酸性離子后，水樹形成的空隙集合更易遷移，水樹的生長(zhǎng)速度更快，增長(zhǎng)速度高達(dá)通常情況的數(shù)倍。此外，電纜在干燥環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，聚合物絕緣劣化引起樹枝狀缺陷的引發(fā)和生長(zhǎng)，即形成電樹枝。它是指在聚合物的局部區(qū)域內(nèi)，由于雜質(zhì)、氣泡等缺陷造成局部電場(chǎng)集中所導(dǎo)致的局部擊穿，進(jìn)而形成樹枝狀放電破壞通道，因其形狀與樹枝相似而得名由于電纜運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，且長(zhǎng)時(shí)間在高電壓環(huán)境下運(yùn)行，導(dǎo)致其運(yùn)行壽命較短，如何提高電纜的運(yùn)行壽命一直是絕緣材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。

2、現(xiàn)有技術(shù)公開了一種將乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)加入交聯(lián)電纜絕緣配方中并控制其合理的比例，電纜料中的交聯(lián)聚乙烯大分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，其阻止水分子侵入的作用十分明顯，抵御水樹形成的效果良好，從而有效防止交聯(lián)電纜在電網(wǎng)中工作時(shí)絕緣性能的下降，提高其使用壽命，運(yùn)行安全得到改善。然而，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)只能減弱在潮濕環(huán)境下水樹引起的老化現(xiàn)象，但無法減少電樹帶來的危害，對(duì)環(huán)境本身限制性，無法更好的延長(zhǎng)其使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種抗水樹耐電樹電纜絕緣材料及其制備方法和應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的絕緣性能、耐水樹和耐電樹特性。

2、基于上述目的，本發(fā)明提供了一種抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，包括如下重量份的各原料：

3、聚乙烯60-65份、聚乙烯醇20-25份、聚丙烯酸15-20份、光敏劑2-5份和交聯(lián)劑5-10份；其中，聚乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯酸形成的混合溶液在紫外光下進(jìn)行光引發(fā)反應(yīng)，誘導(dǎo)聚乙烯醇和聚丙烯酸形成超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的溫度在60-70℃。

4、聚乙烯醇(pva)作為基體材料，具有良好的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度；含有羧基的聚丙烯酸(paa)具有優(yōu)良的耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，能有效提高絕緣材料的穩(wěn)定性；光敏劑能吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，促進(jìn)材料的交聯(lián)固化；交聯(lián)劑如n,n'-亞甲基雙酰胺酰胺(mbaa)等，能與pva和paa發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高材料的抗水樹和耐電樹特性。當(dāng)溫度為60℃時(shí)，paa和pva之間的共價(jià)鍵得到加強(qiáng)，使得絕緣材料在受熱時(shí)仍能保持穩(wěn)定的絕緣性能。這一特性使得本發(fā)明的絕緣材料在高溫環(huán)境下具有更好的應(yīng)用前景。

5、優(yōu)選的，所述光敏劑包括二苯甲酮。

6、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑包括n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺，過氧化二異丙苯，二月桂酸二丁基錫。

7、可選的，所述聚乙烯的分子量為10000-100000。

8、可選的，所述聚乙烯醇的分子量為1000-100000。

9、可選的，所述聚丙烯酸的分子量為10000-100000。

10、本發(fā)明還提供所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：

11、s1、按配方量將聚乙烯醇和聚丙烯酸溶于水中，之后加入光敏劑和聚乙烯攪拌混勻；

12、s2、向s1混勻后的溶液中加入配方量的交聯(lián)劑，溶解后形成混合溶液；

13、s3、室溫下，將所述混合溶液暴露于紫外光下進(jìn)行光引發(fā)反應(yīng)，誘導(dǎo)聚乙烯醇和聚丙烯酸之間形成超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵；

14、s4、將s3中所得材料進(jìn)行干燥，得到抗水樹耐電樹電纜絕緣材料。

15、步驟s3中將混合溶液倒入模具中進(jìn)行所述光引發(fā)反應(yīng)，光照的時(shí)間為2-4小時(shí)，干燥的溫度為50-60℃，時(shí)間為12-13小時(shí)。在溫度60-70℃時(shí)促進(jìn)共價(jià)鍵的形成，而在溫度低于40℃時(shí)促進(jìn)共價(jià)鍵的斷裂。

16、本發(fā)明還提供所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料在電動(dòng)汽車用電纜中的應(yīng)用，采用電纜絕緣材料形成電纜絕緣層的厚度為0.6-1.0mm，密度1.42-1.53g/cm3。這樣的設(shè)計(jì)既能保證電纜的絕緣性能，又能滿足電纜的機(jī)械強(qiáng)度要求。

17、制備過程中，通過溫度響應(yīng)型超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的調(diào)控，使材料在不同溫度下具有動(dòng)態(tài)調(diào)整性能。適應(yīng)不同電壓等級(jí)和環(huán)境條件的需求，實(shí)現(xiàn)高效率的電氣絕緣和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)電纜壽命。

18、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種抗水樹耐電樹絕緣材料，具有優(yōu)異的絕緣性能、耐水樹和耐電樹特性，特別適用于電纜絕緣層的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過特定配方設(shè)計(jì)和溫度響應(yīng)型超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)的形成，本發(fā)明提高了絕緣材料的穩(wěn)定性和耐熱性，為電纜行業(yè)提供了一種新型的、高效的絕緣材料。

技術(shù)特征：

1.一種抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，包括如下重量份的各原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，所述光敏劑包括二苯甲酮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑包括n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺，過氧化二異丙苯，二月桂酸二丁基錫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，所述聚乙烯的分子量為10000-100000。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量為1000-100000。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料，其特征在于，所述聚丙烯酸的分子量為10000-100000。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中將混合溶液倒入模具中進(jìn)行所述光引發(fā)反應(yīng)，光照的時(shí)間為2-4小時(shí)，干燥的溫度為50-60℃，時(shí)間為12-13小時(shí)。

9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述抗水樹耐電樹電纜絕緣材料在電動(dòng)汽車用電纜中的應(yīng)用，其特征在于，采用電纜絕緣材料形成電纜絕緣層的厚度為0.6-1.0mm，密度1.42-1.53g/cm3。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗水樹耐電樹電纜絕緣材料及其制備方法和應(yīng)用，包括如下重量份的各原料：聚乙烯60?65份、聚乙烯醇20?25份、聚丙烯酸15?20份、光敏劑2?5份和交聯(lián)劑5?10份；其中，聚乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯酸形成的混合溶液在紫外光下進(jìn)行光引發(fā)反應(yīng)，誘導(dǎo)聚乙烯醇和聚丙烯酸形成超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的溫度不低于60℃。該材料通過超分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵反應(yīng)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)能力和優(yōu)異的抗水樹和耐電樹性能。制備過程中，通過溫度響應(yīng)型超分子動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的調(diào)控，使材料在不同溫度下具有動(dòng)態(tài)調(diào)整性能。適應(yīng)不同電壓等級(jí)和環(huán)境條件的需求，實(shí)現(xiàn)高效率的電氣絕緣和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)電纜壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：陳祖培,徐靖,夏朝軍,朱琳琳,張士單,高德標(biāo),蔣雪康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州工業(yè)園區(qū)易佳納米新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17