[发明专利]一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，属于高压直流电缆制备技术领域。本发明解决现有交联聚乙烯绝缘材料中添加的抗氧剂在电缆的生产、储存和使用过程中，容易迁移析出损失，同时其与树脂相容性较差，有效浓度低，从而降低了抗氧剂的抗氧化效果的问题。本发明采用过氧化二异丙苯作交联剂与引发剂，抗氧剂采用反应型抗氧剂，制备得到抗氧剂接枝交联聚乙烯绝缘材料。由于反应型抗氧剂上含有极性基团，通过接枝反应，抗氧剂中的极性基团可均匀、致密地分布在材料中并引入深陷阱态，材料中的初始载流子可入陷，形成荷电层以及库仑力场，阻滞电极电荷的注入，从而抑制空间电荷的积聚，具有较高的耐受电场强度。

技术领域

本发明涉及一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，属于高压直流电缆制备技术领域。

背景技术

直流电缆线路具有损耗小、输电距离不受限制、运行稳定性高、可联接异步电网等优点，其应用日益受到重视，适用于长距离跨海输电、城市负荷中心增容、风电并网等。挤出型聚乙烯绝缘直流电缆由于价格低廉、传输容量大、重量轻、电缆和附件结构简单、安装和维护方便、无油泄漏风险以及较好的机械性能、介电性能和化学稳定性，被广泛应用于输配电工程中。然而，聚乙烯绝缘材料熔点较低，工作温度通常在70℃以下，电气性能及机械性能有限，且耐环境应力开裂性能差，为了进一步提高绝缘材料的工作温度和工作电压，可对聚乙烯进行交联生成交联聚乙烯。交联聚乙烯具有较好的耐热性能和机械性能，能够耐受较高的工作温度和电场强度。

交联聚乙烯作为电缆的主要绝缘材料，在生产、储存以及使用过程中极易在热和氧的作用下发生老化，导致交联聚乙烯微观分子结构的变化以及材料的降解，影响电缆绝缘材料的交联度、介电性能、机械性能和热稳定性，降低电缆运行的稳定性和使用寿命。抗氧剂能延缓聚合物的氧化老化，是交联聚乙烯电缆绝缘材料必不可少的组分。交联聚乙烯电缆绝缘材料中所使用的抗氧剂主要有抗氧剂300，1076，1035，1010等，然而这些抗氧剂属于添加型抗氧剂，在电缆的生产、储存和使用过程中，容易迁移析出损失，同时其与树脂相容性较差，有效浓度低，从而降低了抗氧剂的抗氧化效果。因此，提供一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有交联聚乙烯绝缘材料中添加的抗氧剂在电缆的生产、储存和使用过程中，容易迁移析出损失，同时其与树脂相容性较差，有效浓度低，从而降低了抗氧剂的抗氧化效果的问题，提供一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量份数由100份低密度聚乙烯、0.02～5份过氧化二异丙苯和0.01～10份反应型抗氧剂制成；反应型抗氧剂具有接枝基团、耐老化基团和极性基团。

进一步限定，反应型抗氧剂的接枝基团为双键基团，双键基团为乙烯基、马来酰亚胺基或丙烯酰基。

进一步限定，反应型抗氧剂的耐老化基团为受阻酚基团或受阻胺基团。

进一步限定，反应型抗氧剂的极性基团为具有抑制空间电荷作用的羟基、胺基、羰基、苯环、酯基或酰胺基。

进一步限定，反应型抗氧剂为2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)-4-甲基-6-叔丁基苯基丙烯酸酯、N-(4-苯胺基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(4-苯胺基苯基)马来酰亚胺、N-(3-甲基丙烯酰氧代-2-羟甲基)-N’-苯基对苯二胺、2,4,6-三烯丙基苯酚或3,5-二叔丁基-4-羟基苄基丙烯酸酯。

更进一步限定，过氧化二异丙苯为1.2～3份。

一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，使用低密度聚乙烯、过氧化二异丙苯和反应型抗氧剂进行混炼和造粒处理，获得粒料；