[发明专利]一种绝缘橡胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种绝缘橡胶及其制备方法与应用，该绝缘橡胶包括以下制备原料：三元乙丙橡胶、纳米填料改性剂Ⅰ、纳米填料改性剂Ⅱ、硫化剂、硫化促进剂Ⅰ和硫化促进剂Ⅱ；所述纳米填料改性剂Ⅰ包括纳米级氧化镁或者纳米氧化铝中的至少一种，所述纳米填料改性剂Ⅱ为导电炭黑。本发明的提供的绝缘橡胶通过三元乙丙橡胶作为基材，配方中添加导电炭黑作为纳米填料改性剂Ⅱ，增加了材料中的“陷阱密度”和“陷阱深度”，进一步抑制空间电荷积累，有效增强材料的击穿强度。

技术领域

本发明涉及绝缘橡胶技术领域，具体涉及一种绝缘橡胶及其制备方法与应用。

背景技术

超高压直流输电在远距离、大容量输电方面与传统的交流输电方式相比，具有功率范围变化灵活、功率控制简单、输电线路性能优、无功损耗小、线路压降少、输送成本低等优势，被广泛应用在远距离大功率输电、高海底电缆送电、电网非同步互联等方面，超高压直流输电是未来电网发展的主要趋势。若实现电力远程输送方式向超高压直流电缆输电的转变，超高压电缆及其附件制造技术是关键所在。

超高压电缆及其附件制造技术发展的重要点，其中就包括电缆附件绝缘材料的突破。

目前，应用在超高压直流电缆附件领域的绝缘材料，主要研究方向集中在对体积电阻率的控制。因为绝缘材料的体积电阻率，受直流场强和温度的双重影响，因此电场分布更为复杂。不适当的体积电导率，容易使电场应力集中在电缆绝缘层和应力锥界面，导致应力锥处的高压直流绝缘材料在运行中被击穿，所以在直流电缆附件中对体积电导率的控制尤为重要。

另一方面，电缆附件和电缆本体材料匹配过程中，因两种材料在不同温度下的收缩膨胀存在差异，导致界面错配，从而引发界面压力。当界面压力增大时，电缆附件材料扩张量大，可能会导致橡胶撕裂损伤。而传统的应用于高压直流电缆附件领域的绝缘橡胶，一般采用无机矿物，例如陶土作为补强剂，普遍存在机械性能偏低等问题。除此，无机矿物含有微量不确定性杂质，影响绝缘橡胶的空间电荷分布，会导致电性能不稳定。

因此，需要开发一种绝缘材料，该绝缘橡胶机械性能和电性能好。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种绝缘材料，该绝缘橡胶机械性能和电性能好。

本发明还提供了上述绝缘橡胶的制备方法。

本发明还提供了上述绝缘橡胶的应用。

本发明第一方面提供了一种绝缘橡胶，包括以下制备原料：三元乙丙橡胶、纳米填料改性剂Ⅰ、纳米填料改性剂Ⅱ、硫化剂、硫化促进剂Ⅰ和硫化促进剂Ⅱ；

所述纳米填料改性剂Ⅰ包括纳米级氧化镁或者纳米氧化铝中的至少一种，所述纳米填料改性剂Ⅱ为导电炭黑；

所述硫化促进剂Ⅰ包括三烯丙基异氰脲酸酯或氰尿酸三烯丙酯的至少一种；

所述硫化促进剂Ⅱ包括硫磺或者四甲基二硫代秋兰姆的至少一种。

纳米氧化镁能抑制空间电荷积聚，还能在温度梯度下抑制空间电荷积聚，提升了绝缘材料的直流击穿强度和体积电阻率。少量导电炭黑(0.1％～0.5％)增加了材料中的“陷阱密度”和“陷阱深度”，进一步抑制了空间电荷积累，有效增强了材料的击穿强度。

硫化促进剂Ⅱ采用硫磺或者硫磺给予体化合物，橡胶硫化体系中的少量硫磺，参与其中交联反应生成的单硫键或者多硫键，具有较好的柔性，在外力作用下可以延缓破坏，因此机械性能得到加强。

根据本发明的一些实施方式，所述绝缘橡胶，还包括以下制备原料：氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、补强剂和硅烷偶联剂。

根据本发明的一些实施方式，所述绝缘橡胶，包括以下重量份数的制备原料：

所述三元乙丙橡胶：100份；

所述氧化锌：4份～6份；