[发明专利]一种接枝改性聚丙烯作为绝缘材料的应用和绝缘材料

说明书

本发明属于新材料领域，涉及一种接枝改性聚丙烯作为绝缘材料的应用和绝缘材料。该接枝改性聚丙烯包括衍生自共聚聚丙烯的结构单元和衍生自丙烯酸酯类单体以及任选的丙烯酸类单体的结构单元；以接枝改性聚丙烯的重量为基准，所述接枝改性聚丙烯中衍生自丙烯酸酯类单体以及任选的丙烯酸类单体且处于接枝态的结构单元的含量为0.3～7wt％。本发明的接枝改性聚丙烯可在较高工作温度下兼顾机械性能和电性能。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体地，涉及一种接枝改性聚丙烯作为绝缘材料的应用，以及一种包含接枝改性聚丙烯的绝缘材料。

背景技术

绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机、电气工业的发展具有重要作用。绝缘材料的发展与进步，有赖于高分子材料的发展并直接制约和影响着电工产品的发展和进步。随着电力行业的迅猛发展，电网系统朝着更高电压等级与更大的电能输送容量迈进，对绝缘材料的性能提出了更高的要求。目前在运的高压直流电缆的主绝缘材料为交联聚乙烯。最高长期使用温度为70℃。若要满足更高的电压等级和更高的使用温度，单靠增加绝缘厚度的方式已经收效甚微。因此迫切需要开发新型的电力设备绝缘材料以适应更高工作温度和场强下的使用要求。

运行温度是直流电缆绝缘材料的重要指标。直流电缆在正常运行过程中，由于芯线导体存在电阻，因此在较大的输送电流下，导体电阻的热效应会导致芯线导体温度上升。而作为直流电缆绝缘层的聚合物绝缘材料的电气性能(包括体积电阻率、击穿场强、老化特性等)与运行环境温度密切相关，高温会造成聚合物绝缘材料电气性能的急剧下降，从而降低直流电缆的运行性能和工作寿命，因此提高直流电缆绝缘材料的运行温度对提升直流电缆的输送容量具有重要意义。

提高直流电缆绝缘材料的运行温度需要从两方面进行考虑：(1)提高直流电缆绝缘材料基体的运行温度，从而保证在高温下材料仍然保持一定的机械性能，而不至于发生软化、熔融等结构变化；(2)提高直流电缆绝缘材料在高温、高电场作用下的电气性能，改善聚合物绝缘材料的电气性能的温度特性，使得直流电缆绝缘材料在较高的运行温度下仍然能够保持相当的电气性能。

直流体积电阻率也是电缆绝缘材料的一个重要性能参数，其直接反映了材料绝缘性能的高低。较高的绝缘材料电阻率意味着电缆绝缘有着更高的电阻，在电缆正常运行时具有更小的泄漏电流，减少电能传输的损失。另一方面，空间电荷的注入与积聚一直是影响电缆正常运行的一个重要问题。较高的电阻率意味着绝缘体内载流子数量更低，从而能够减少电缆正常运行过程中电荷的注入与积聚，减少空间电荷导致的绝缘体内电场畸变，提升电缆运行可靠性并延长寿命。

电缆绝缘材料的体积电阻率与温度和电场强度都有关系。随着温度和电场强度的升高，体积电阻率会明显下降。目前随着电缆系统电压等级和输送容量的提高，为了保证绝缘水平不下降，只有将电缆绝缘做厚。但是这不仅会增加绝缘材料的用量及成本，同时又会因绝缘变厚而削弱其散热能力，使得电阻率进一步下降，绝缘水平提升有限。故唯有从提升绝缘材料的体积电阻率入手，才能从根本上解决该问题。

现有技术中公开了一些提升电阻率的方法，但大都是围绕交联聚乙烯开展的。聚丙烯相比聚乙烯具有更好的电气绝缘性能和更高的熔点，然而，由于聚丙烯的机械性能较差，尤其在低温下较脆，不能直接用作绝缘材料使用。因此，现有技术中鲜有针对聚丙烯进行改进以实现电气性能、机械性能和热性能综合调控的方案。如能开发一种绝缘性能调控能力明显并可兼顾机械性能和热性能，且贴合工程实际应用的新型改性聚丙烯材料，将开辟一个新的绝缘材料分支领域。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种接枝改性聚丙烯作为绝缘材料的应用，该接枝改性聚丙烯可在较高工作温度下兼顾机械性能和电性能，适用于高温、高运行场强工况，是非常理想的绝缘材料。