一種耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力設備技術領域，具體設及一種耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)系統(tǒng)運行電壓等級不斷提高，網(wǎng)絡規(guī)模逐步 擴大。超高或特高壓輸電網(wǎng)絡是國家電網(wǎng)正在全力打造的智能電網(wǎng)的骨架和核屯、，建設特 高壓輸電網(wǎng)絡能夠大幅度提升我國電網(wǎng)的輸送能力，降低長距離電力輸送損耗，但是更高 的電壓等級及直流輸電對廣泛應用于電氣設備的絕緣材料的安全可靠性提出了重大挑戰(zhàn)。
[0003] 高性能絕緣材料是構成高壓、特高壓輸變電設備和網(wǎng)路的技術核屯、與關鍵，其電 氣性能的高低與穩(wěn)定直接關系到了整個輸電網(wǎng)絡的電壓等級與安全。低密度聚乙締具有優(yōu) 良的介電性能和機械性能，已被廣泛應用于超高壓塑料絕緣電力電纜中。隨著超高壓、特高 壓直流輸變電系統(tǒng)的發(fā)展，運行過程中的絕緣老化問題越來越嚴重，已成為絕緣電纜向超 高壓發(fā)展的主要障礙。當絕緣聚合物的工作電場強度達到擊穿電場強度的十分之一時，長 時間工作的電力設備絕緣中會引起樹枝化，降低電纜使用壽命。隨著超高壓、特高壓直流輸 變電工程的建設，電力設備正朝著電壓高、體積小、重量輕和高可靠性的方向發(fā)展。尋找高 效、耐久的抗老化添加劑，W便進一步減薄電纜的絕緣厚度，提高聚合物絕緣的擊穿強度和 延長電纜使用壽命，對降低電纜的制造成本具有明顯的經濟效益和實用價值。另外國內空 氣污染嚴重，氣候條件復雜，作為電力安全頭號大敵的輸變電設備污閃防護依然任務艱巨； 更高的電壓等級對絕緣材料的耐熱性能也提出了新的要求。
[0004] 發(fā)明專利CN103665525A公開了一種高壓直流電纜絕緣材料，該發(fā)明包括：100份 LD陽，1~2份CPE，0. 5~1. 5份BaTi〇3,0. 6~1. 5份導電鐵酸鐘晶須，1~2. 5份交聯(lián)劑，0. 1~0. 5 份抗氧劑。用該材料制備的半導電聚締控屏蔽材料，具有超光滑表面特性，物理性能好，綜 合性能優(yōu)異。發(fā)明專利CN101445627A公開了一種高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法，該 發(fā)明采用的技術方案是，將100重量份的低密度聚乙締，0. 1~1重量份的抗氧劑，0. 5~5重量 份的馬來酸酢，放入密煉機中混煉，然后再加入0. 1~5重量份的交聯(lián)劑混煉10~15分鐘，得 到高壓直流電纜絕緣材料，該發(fā)明制備的絕緣材料可W有效提高高壓直流電纜的力學性能 和電氣性能。但是運些材料不能很好的提高絕緣材料的防污閃性能和耐熱性能。
[0005] 因此，研制高性能絕緣材料，對建設安全可靠、穩(wěn)定高效的直流超高壓輸變網(wǎng)絡、 提升我國輸電水平和節(jié)省資源具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種抑制空間電荷分 布、提高材料抗老化性能的耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制備方法。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是： 一種耐熱防污的超高壓絕緣材料，包含的組分及其含量為：低密度聚乙締100重量份， 氣娃樹脂15~20重量份，聚四氣乙締20~30重量份，室溫硫化娃橡膠5~15重量份，納米蒙脫 石1~5重量份，十二烷基硫酸鋼0. 1~1重量份，蒸饋水10~30重量份，納米氮化棚、納米氧 化儀和納米氧化鋒混合物5~15重量份，相容劑0.8~6重量份，阻燃劑1~5重量份，抗氧劑 0. 5~2. 5重量份，交聯(lián)劑0. 5~5重量份。 陽00引優(yōu)選的，所述低密度聚乙締的密度為0. 895~0. 920g/cm3,烙融指數(shù)為 2. 3~15g/10min〇
[0009] 優(yōu)選的，所述聚四氣乙締為聚四氣乙締微粉，粒徑為0. 5~5μm。
[0010] 優(yōu)選的，所述納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒混合物的粒徑為25~60nm，所 述納米氮化棚：納米氧化儀：納米氧化鋒的質量比為3:5:2。
[0011] 優(yōu)選的，所述相容劑為馬來酸酢接枝聚乙締或馬來酸酢接枝聚丙締。
[0012] 優(yōu)選的，所述阻燃劑為氨氧化侶。
[0013] 優(yōu)選的，所述抗氧劑為抗氧劑300或抗氧劑BBM。
[0014] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為過氧化二甲酯、Ξ締丙基異Ξ聚氯酸醋或二亞乙基Ξ胺中 的一種。
[0015] 本發(fā)明還提供了上述耐熱防污的超高壓絕緣材料的制備方法，包括W下步驟： 1) 將0. 1~1重量份十二烷基硫酸鋼加入10~30重量份蒸饋水中，置于磁力攬拌器中，在 20~35°C條件下攬拌15~40min，然后加入1~5重量份納米蒙脫石，在60°C水浴中攬拌3~6h， 過濾、干燥，得到表面改性的納米蒙脫石； 2) 將步驟1)得到的表面改性的納米蒙脫石與100重量份低密度聚乙締依次加入到轉 矩流變儀中，在140~190°C下混合20~25min，得到低密度聚乙締/蒙脫石復合材料； 3) 將步驟2)得到的低密度聚乙締/蒙脫石復合材料，15~20重量份氣娃樹脂，20~30份 聚四氣乙締，5~15份室溫硫化娃橡膠，5~15重量份納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒 混合物，0. 8~6重量份相容劑放入密煉機中混煉30~40min，混煉溫度為140~180°C，得到混 合物料； 4) 在步驟3)得到的混合物料中依次加入0. 5~5重量份交聯(lián)劑、0. 5~2. 5重量份抗氧 劑、1~5重量份阻燃劑，在密煉機中混煉10~20min，混煉溫度為140~180。得到混煉物； 5) 將步驟4)得到的混煉物烙融擠出造粒，得到所述耐熱防污的超高壓絕緣材料。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是： 1、納米蒙脫石通過表面改性，與低密度聚乙締的相容性更好，增加了納米蒙脫石在有 機體中的分散性。采用納米蒙脫石改性低密度聚乙締，可W有效提高材料的擊穿強度，增加 低密度聚乙締初性，降低其對裂紋的敏感性，增加熱性能。
[0017] 2、室溫硫化娃橡膠是常用防污閃涂層的主要成分，其具有優(yōu)良的電氣絕緣性、憎 水性和憎水遷移性；聚四氣乙締乙締微粉的添加可W顯著降低環(huán)氧樹脂復合材料的介電常 數(shù)、介質損耗和吸水率，同時也提高了復合材料的熱分解溫度和抗污能力；氣娃樹脂具有優(yōu) 異的耐溫性、抗粘性、耐化學品性、防污性。通過W上材料的有機結合，可W有效提高材料的 耐熱性和防污能力。
[0018] 3、采用無機納米復合技術能夠大幅度提高材料的體積電阻率，減少表面電荷積 聚、優(yōu)化電場分布、避免沿面閃絡，同時提高材料絕緣、力學及熱學等綜合性能。納米復合材 料的局部放電W及耐壓性能具有明顯優(yōu)勢，納米復合材料還具有顯著的協(xié)同效應，可綜合 發(fā)揮各組分的協(xié)同效能。
[0019] 4、本發(fā)明通過各種材料的有機結合，制備得到的耐熱防污的超高壓絕緣材料，能 夠有效抑制電纜絕緣材料中的空間電荷積聚，耐熱性能高，防污能力強，具有良好的機械性 能、電氣性能和熱性能，物理性能好，綜合性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的闡述。
[0021] 一種耐熱防污的超高壓絕緣材料，包含的組分及其含量為：低密度聚乙締100重 量份，氣娃樹脂15~20重量份，聚四氣乙締20~30重量份，室溫硫化娃橡膠5~15重量份，納 米蒙脫石1~5重量份，十二烷基硫酸鋼0. 1~1重量份，蒸饋水10~30重量份，納米氮化棚、納 米氧化儀和納米氧化鋒混合物5~15重量份，相容劑0.8~6重量份，阻燃劑1~5重量份，抗氧 劑0. 5~2. 5重量份，交聯(lián)劑0. 5~5重量份。 陽02引所述低密度聚乙締的密度優(yōu)選為0. 895~0. 920g/cm3,烙融指數(shù)優(yōu)選為 2. 3~15g/10min，所述烙融指數(shù)在190°C/2. 16kg下測定，低密度聚乙締與高密度聚乙締相 比柔初性好，與線性低密度聚乙締相比，可W阻礙內部由于雜質離子解離形成的電荷的積 累。低密度聚乙締有成核劑作用，減小了球晶尺寸，改善了結晶完整度，從而降低了空間電 荷的產生。
[0023] 所述氣娃樹脂具有優(yōu)異的耐溫性、抗粘性、耐化學品性、防污性。
[0024] 所述聚四氣乙締優(yōu)選為聚四氣乙締微粉，粒徑為0.5~5μπι，聚四氣乙締具有優(yōu)異 的微波性能、化學穩(wěn)定性和力學性能，添加聚四氣乙締乙締微粉可W顯著降低環(huán)氧樹脂復 合材料的介電常數(shù)、介質損耗和吸水率，同時也提高了復合材料的熱分解溫度，采用聚四氣 乙締微粉，可W增加比表面積，減少用量。
[00巧]所述室溫硫化娃橡膠選用市售單組份室溫硫化娃橡膠。室溫硫化娃橡膠是常用防 污閃涂層的主要成分，其具有優(yōu)良的電氣絕緣性、憎水性和憎水遷移性。
[00%] 所述納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒混合物的粒徑為25~60nm，所述納米氮 化棚：納米氧化儀：納米氧化鋒的質量比為3:5:2,納米氮化棚、納米氧化儀、納米氧化鋒具 有良好的耐熱性能，可W提高絕緣材料的熱穩(wěn)定性，用納米粒子填充增強聚合物，填料與基 體接觸面積大，并且納米粒子表面活性中屯、多，可W和基體緊密結合，相容性較好，達到同 時增初和增強的作用。
[0027]所述相容劑優(yōu)選為馬來酸酢接枝聚乙締或馬來酸酢接枝聚丙締，馬來酸酢接枝的 相容劑比其它相容劑極性強，相容效果比較好。
[0028] 所述阻燃劑優(yōu)選為氨氧化侶，其添加量少、阻燃效率高。
[0029] 所述抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑300或抗氧劑BBM，適量抗氧劑的存在可延緩或抑制聚 合物氧化