[发明专利]一种抗水树电缆绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗水树电缆绝缘材料及其制备方法，属于交流电力电缆绝缘材料及其制备技术领域。本发明将含有亲水性极性基团的可接枝抗氧剂加入到低密度聚乙烯中，经过自由基引发剂引发，在发生交联的同时进行熔融接枝，将抗氧剂接枝固定在交联聚乙烯大分子链上，减少抗氧剂的析出，提高绝缘材料的耐热老化性能，通过亲水性极性基团对水分的吸附作用，减缓水在绝缘中的迁移、扩散，并提高材料的结晶度，以减少水分子凝结成水滴的可能及其对交联聚乙烯无定型区大分子链的破坏，抑制绝缘中水树枝的引发与生长，同时，由于所采用的水树抑制剂是抗氧剂，无需添加或少添加额外的抗氧剂，降低交联聚乙烯电缆绝缘材料的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种抗水树电缆绝缘材料及其制备方法，属于交流电力电缆绝缘材料及其制备技术领域。

背景技术

交联聚乙烯绝缘电力电缆凭借其优异的介电性能、较大的传输容量、安装敷设方便、结构轻便等优点而被广泛应用于电网系统中，但是在交流电场作用下，交联聚乙烯绝缘中水分子在其缺陷处易凝结成小水滴，并在交变电场作用下沿电场方向发生形变，对绝缘材料无定形区的大分子链施加电机械应力，导致其疲劳断裂，从而引发水树枝。随着水树枝的生长，其缺陷处的电场愈加集中，局部的高电场会使水树枝转化为电树枝，电树枝一旦形成即以较快速度生长，导致电缆绝缘层在短时间内击穿，严重影响电缆的使用寿命。在交联聚乙烯绝缘材料中引入少量的极性基团可以提高材料的结晶度，减少无定型区面积，且其与水分子有较好的亲合性，能够吸附材料中的水分子，减缓其在交联聚乙烯中的迁移扩散，降低水分子在缺陷处凝结成水滴的可能，降低其对无定形区大分子链的损伤，然而含有极性基团的添加剂与交联聚乙烯相容性较差，小分子化合物易迁移析出，聚合物易形成不相容界面，影响材料的性能。

交联聚乙烯电缆绝缘材料在生产和使用过程中极易在热和氧的作用下发生老化，影响其介电性能、力学性能和热稳定性，同时形成的微孔隙和低密度区等缺陷可能成为水树枝产生的起始点，增加水树枝的数量，进而进一步降低电缆的使用寿命。抗氧剂能有效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是添加型抗氧剂，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交联聚乙烯抗水树电缆绝缘材料是十分必要的。

发明内容

本发明针对现有交联聚乙烯抗水树电缆绝缘材料中的添加型极性水树枝抑制剂以及抗氧剂与交联聚乙烯相容性较差，易迁移、析出损失以及形成不相容界面，降低其有效浓度，从而降低了电缆绝缘水树枝抑制效果以及抗氧剂的抗氧化效果问题，提供一种抗氧剂接枝交联聚乙烯抗水树电缆绝缘材料。

本发明的技术方案：

本发明的目的之一是提供一种抗水树电缆绝缘材料，该材料按重量份数由以下原料制成：100份低密度聚乙烯、1～5份过氧化二异丙苯和0.05～15份可接枝抗氧剂；可接枝抗氧剂具有含烯不饱和取代基、芳香胺/受阻酚抗氧化基团和亲水性极性基团。

进一步限定，可接枝抗氧剂的亲水性极性基团为羟基、亚氨基、羰基、酯基或酰胺基。

更进一步限定，可接枝抗氧剂为防老剂NAPM、防老剂MC、防老剂G1、抗氧剂3052中一种或几种混合。

进一步限定，可接枝抗氧剂为0.05～8份防老剂NAPM。

进一步限定，可接枝抗氧剂为0.3～15份防老剂MC。

进一步限定，可接枝抗氧剂为0.1～10份防老剂G1。

进一步限定，可接枝抗氧剂为0.2～15份抗氧剂3052。

本发明的目的之二是提供一种上述抗水树电缆绝缘材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将低密度聚乙烯、过氧化二异丙苯和可接枝抗氧剂进行混炼，得到共混物；