【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電線電纜料，尤其是一種聚丙烯電纜料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、聚丙烯絕緣材料已成為新興環保、可回收的電力電纜絕緣材料，此外還具有力學性能優良、化學性能穩定、價格便宜、耐熱性能和電氣絕緣性能好等優點。聚丙烯作為電纜絕緣材料，絕緣性能是影響它使用的重要因素，大多數聚丙烯材料基體20℃體積電阻率可以達到1015ω·m數量級，但基于使用環境和條件會進行不同程度的改性，如力學增韌，接枝和共混是最主要的改性方式，但聚丙烯接枝不同基團或引入其它物質共混均會造成材料極性變化或混合不均勻，進而影響到絕緣性能，表現為體積電阻率降低，下降到1015ω·m以下，大大限制了其使用。
2、專利技術專利cn113563666a公開的高耐溫等級聚丙烯電纜絕緣料及其制備方法，該方案通過研磨攪拌器、雙螺桿擠出機、切粒機將聚丙烯、抗氧化劑、分散劑和氮化硅等熔融共混來制備聚丙烯電纜料，填料中加入的云母、氫氧化鋁、氫氧化鎂和碳酸鈣等無機填料起到增加聚丙烯電纜料的絕緣性能，但增加效果有限，20℃體積電阻率僅有1014ω·m的數量級。專利技術專利cn117624774a公開的一種電力電纜用聚丙烯絕緣料及其制備方法，該方案通過高速共混機、雙螺桿擠出機、切粒機將聚丙烯、改性劑、潤滑劑、抗氧劑、抗銅劑等熔融共混來制備聚丙烯電纜材料，但20℃體積電阻率僅有1014ω·m的數量級。專利技術專利cn117467217a公開的一種改性聚丙烯電纜材料的制備方法及改性聚丙烯電纜材料，該方案通過扭矩流變儀將聚丙烯、氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐、
3、因此，提高聚丙烯電纜料的體積電阻率是一項很大的挑戰。
技術實現思路
1、基于此，本專利技術的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種高絕緣的聚丙烯電纜料及其制備方法與應用。
2、為實現上述目的，本專利技術所采取的技術方案為：一種聚丙烯電纜料，包括以下重量份的組分：均聚聚丙烯25-45份、共聚聚丙烯25-45份、乙烯-辛烯共聚物25-45份、改性tio2-zno復合納米粒子1-3份、助劑0.1-8份；所述改性tio2-zno復合納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
3、(1)將鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水溶于有機溶劑中進行溶劑熱反應，得到tio2-zno納米復合粒子；
4、(2)將所述tio2-zno納米復合粒子分散在有機溶劑中，得到混合物a，將硅烷偶聯劑溶解在有機溶劑中，得到混合物b，將混合物a和混合物b混合反應，回流、離心、洗滌、干燥后得到所述改性tio2-zno復合納米粒子。
5、本專利技術提供了一種聚丙烯電纜料，配方體系中含有自制的改性tio2-zno復合納米粒子，該納米粒子為硅烷偶聯劑改性的tio2-zno納米復合粒子。tio2-zno納米粒子能夠在高分子基體和納米粒子界面處中引入很多深陷阱，這些深陷阱使得注入電荷在電極界面附近入陷，大量空間電荷被束縛于介質與電極界面附近而無法注入介質內部，從而改善復合體系中電場畸變，降低電荷的移動能力，進而提升材料整體的體積電阻率、介電性能和電擊穿場強。而單純的tio2-zno納米粒子為無機粒子，與聚丙烯基體相容性較差，因此需對tio2-zno納米粒子進行相容性改性。通過硅烷偶聯劑的改性，tio2-zno表面會帶有烷基鏈，與聚丙烯基體界面相容性較高，可以使得tio2-zno納米粒子在基體中的分散性得到大幅度增強，提升復合材料體系中基體與納米粒子的相容性，進而提升材料整體的絕緣性能。
6、本專利技術制備的聚丙烯電纜料具有高絕緣性能、介電性能和擊穿場強。
7、本專利技術通過溶劑熱方式進行改性tio2-zno復合納米粒子制備，鈦酸異丙酯作為鈦源，醋酸鋅作為鋅源為產物提供鈦元素和鋅元素，氨水起到調節ph值的作用，本專利技術在制備改性tio2-zno復合納米粒子的過程中，上述原料不可取代。
8、優選地，所述步驟(1)中，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的摩爾比為鈦酸異丙酯：醋酸鋅：氨水＝(1.8-2.2)：(1.8-2.2)：1，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的混合物和有機溶劑的質量比為1：(5-10)；所述反應溫度為120-180℃，反應時間為12-36h；優選地，所述反應時間為12-24h。
9、專利技術人在實際實驗過程中發現，鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的配比范圍會進一步影響制備得到的改性tio2-zno復合納米粒子的粒徑，從而進一步影響制備的聚丙烯電纜料的絕緣性能、介電性能和擊穿場強。
10、專利技術人在實際實驗過程中發現，鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的反應時間會影響制備得到的改性tio2-zno復合納米粒子的粒徑，從而進一步影響制備的聚丙烯電纜料的絕緣性能、介電性能和擊穿場強。
11、優選地，所述步驟(1)中，所述有機溶劑包括甲醇、乙醇、甘油中的至少一種。
12、優選地，所述步驟(2)中，所述tio2-zno納米復合粒子、有機溶劑的質量比為1：(5-10)，所述硅烷偶聯劑、有機溶劑的質量比為1：(2-5)，所述混合物a和混合物b的質量比為1：(1-2)；
13、優選地，所述步驟(2)中，硅烷偶聯劑為甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷中的至少一種。
14、進一步優選地，所述硅烷偶聯劑為十八烷基三甲氧基硅烷。
15、優選地，所述步驟(2)中，回流的溫度為110-120℃，回流的時間為10-12h；干燥的溫度為60-65℃，干燥的時間為10-12h。
16、優選地，所述改性tio2-zno復合納米粒子的粒徑d50為150-300nm。
17、優選地，所述均聚聚丙烯的熔體流動速率≤3.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述共聚聚丙烯熔體流動速率≤2.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg。
18、優選地，所述乙烯-辛烯共聚物的α-烯烴質量分數為20％-35％。
19、進一步優選地，所述乙烯-辛烯共聚物為poe?8150、poe?6202、poe?3980、poe?2070中的至少一種。
20、優選地，所述助劑為紫外光吸收劑、光穩定劑、抗氧劑、白油中的至少一種。
21、優選地，所述紫外光吸收劑的重量份為0.1-1份，所述紫外光吸收劑為uv329、uv326、c81中的至少一種。
22、優選地，所述光穩定劑的重量份為0.1-1份，所述光穩定劑為uv?770。
23、優選地，所述抗氧劑的重量份為0.1-1份，所述抗氧劑包括主抗氧劑和輔助抗氧劑，所述主抗氧劑為β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯中的一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種聚丙烯電纜料，其特征在于，包括以下重量份的組分：均聚聚丙烯25-45份、共聚聚丙烯25-45份、乙烯-辛烯共聚物25-45份、改性TiO2-ZnO復合納米粒子1-3份、助劑0.1-8份；所述改性TiO2-ZnO復合納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的摩爾比為鈦酸異丙酯：醋酸鋅：氨水＝(1.8-2.2)：(1.8-2.2)：1，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的混合物和有機溶劑的質量比為1：(5-10)；所述反應溫度為120-180℃，反應時間為12-36h；優選地，所述反應時間為12-24h。
3.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(2)中，所述TiO2-ZnO納米復合粒子、有機溶劑的質量比為1：(5-10)，所述硅烷偶聯劑、有機溶劑的質量比為1：(2-5)，所述混合物A和混合物B的質量比為1：(1-2)。
4.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(2)中，硅烷偶聯劑為甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲
5.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(2)中，回流的溫度為110-120℃，回流的時間為10-12h；干燥的溫度為60-65℃，干燥的時間為10-12h。
6.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述改性TiO2-ZnO復合納米粒子的粒徑D50為150-300nm。
7.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔體流動速率≤3.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述共聚聚丙烯熔體流動速率≤2.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg。
8.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物的α-烯烴質量分數為20％-35％。
9.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述助劑為紫外光吸收劑、光穩定劑、抗氧劑、白油中的至少一種。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的聚丙烯電纜料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種聚丙烯電纜料，其特征在于，包括以下重量份的組分：均聚聚丙烯25-45份、共聚聚丙烯25-45份、乙烯-辛烯共聚物25-45份、改性tio2-zno復合納米粒子1-3份、助劑0.1-8份；所述改性tio2-zno復合納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的摩爾比為鈦酸異丙酯：醋酸鋅：氨水＝(1.8-2.2)：(1.8-2.2)：1，所述鈦酸異丙酯、醋酸鋅、氨水的混合物和有機溶劑的質量比為1：(5-10)；所述反應溫度為120-180℃，反應時間為12-36h；優選地，所述反應時間為12-24h。
3.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(2)中，所述tio2-zno納米復合粒子、有機溶劑的質量比為1：(5-10)，所述硅烷偶聯劑、有機溶劑的質量比為1：(2-5)，所述混合物a和混合物b的質量比為1：(1-2)。
4.如權利要求1所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述步驟(2)中，硅烷偶聯劑為甲基三甲氧基硅烷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王陽，宋言，曹杰，秦軒杰，張文華，
申請(專利權)人：江西銅業技術研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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