CN110498997A - 一种聚丙烯基高压直流电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚丙烯基高压直流电缆料及其制备方法，按质量份数计，含β成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份以及抗氧剂0.10.5份；其中，含β成核剂的等规聚丙烯与乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的质量份数之和为100份，含β成核剂的等规聚丙烯中β成核剂的质量分数为0.3％～1％。本发明通过采用添加β成核剂以及等规聚丙烯与嵌段聚丙烯共混的办法制备含β晶体的共混聚丙烯材料通过EPC与β‑iPP的共混，解决等规聚丙烯脆性大，低温冲击差以及EPC的介电击穿强度低的问题，提供一种绿色可回收同时力学、电学性能良好的的可替代XLPE的聚丙烯基直流高压电缆材料。

Description

一种聚丙烯基高压直流电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性直流电缆材料领域，特别是一种聚丙烯基高压直流电缆料及其制备方法。
背景技术
XLPE具有优异的机械性能和电气性能，是挤压型塑料电缆的主要绝缘材料。但是由于交联过程产生的副产物，对直流电缆的空间电荷积累产生较大影响。空间电荷的积聚会导致电缆绝缘内部电场发生畸变，从而导致电缆绝缘的局部放电和击穿，降低材料的绝缘性能。此外，交联聚乙烯是热固性材料，电缆退役后无法降解和回收利用，只能通过焚烧和填埋处理，对环境造成极大的污染。因此迫切的需要满足环保要求的热塑性电缆材料的研发来代替交联聚乙烯。聚丙烯不仅有良好的电气性能和耐热性能，而且作为热塑性材料，在寿命终止后可以循环利用，有可能代替交联聚乙烯作为电缆材料。然而，等规聚丙烯脆性很大，低温冲击性能较差，这些缺点限制了其在高压直流电缆的使用。国内外的研究人员选取了共混、共聚、改变晶型和化学改性等方法改善等规聚丙烯的脆性和低温性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯基高压直流电缆料及其制备方法，该方法制备的高压直流电缆绝缘料，具有优异的机械性能和电气性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种聚丙烯基高压直流电缆料，按质量份数计，含β成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份以及抗氧剂0.1～0.5份；其中，含β成核剂的等规聚丙烯与乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的质量份数之和为100份，含β成核剂的等规聚丙烯中β成核剂的质量分数为0.3％～1％。
本发明进一步的改进在于，含β成核剂的等规聚丙烯通过以下过程制得：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯、β成核剂加入双螺杆混料机中熔融共混，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的5％～10％；
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入双螺杆混料机中熔融共混，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为0.3％～1％。
本发明进一步的改进在于，等规聚丙烯的熔融指数为2.9±0.2g/10min。
本发明进一步的改进在于，β成核剂为2,6-苯二甲酸环己酰胺、N,N’-二环己基-2,6-萘二酰胺、TMB-4、TMB-5、稀土成核剂WBG–II中的一种或两种。
本发明进一步的改进在于，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为10％～20％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。
本发明进一步的改进在于，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或几种。
本发明进一步的改进在于，当抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的两种或三种时，每种抗氧剂占抗氧剂总质量的质量分数不少于10％。
一种如上述的聚丙烯基高压直流电缆料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯、β成核剂加入双螺杆混料机中熔融共混，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的5％～10％；
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入双螺杆混料机中熔融共混，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为0.3％～1％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为8～12rpm，螺杆转速为150～200rpm；
步骤2)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为12～16rpm，螺杆转速为200～300rpm。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为12～16rpm，螺杆转速为200～300rpm
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过采用添加β成核剂以及等规聚丙烯与嵌段聚丙烯共混的办法制备含β晶体的共混聚丙烯材料，具有优异的机械性能，力学拉伸断裂伸长率达600％以上，拉伸强度达25MPa，低温脆化温度降到-30℃以下。同时电气性能良好，常温直流击穿强度达200kV/mm，施加强场50kV/mm极化30min后观察不到明显的空间电荷集聚。而且环境友好，绿色可回收。
本发明在制备中，同时使用共混改性与添加β成核剂的方法，材料具有优异的机械性能(常温冲击性能提高15倍以上)和和电气性能，环境友好，热塑性材料，寿命耗尽后可回收，制作过程无交联，流程简单且使用中无交联剂副产物产生。本发明所提供的热塑性聚丙烯基高压直流电缆料是一种突破性的技术产品，该产品是以乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯(EPC)作为基体树脂，与含成核剂的等规聚丙烯(iPP)共混而成，改善了聚丙烯的冲击性能、脆性大和乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯击穿强度不高等缺点，由于都是以PP为基体，晶态是一样的，没有由于相界面而导致空间电荷集聚的问题。同时β晶体的引入，可以进一步提高共混材料的力学性能和电气性能。该电缆料具有以下特性：热塑性，环境友好，寿命耗尽后易回收；优异的机械性能和电气性能等，且具有良好的加工性能。
附图说明
图1是iPP、EPC、EPC/iPP和EPC-iPP/成核剂的金相显微镜图。其中，(a)为iPP，(b)为EPC，(c)为EPC/iPP，(d)为EPC-iPP/成核剂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明的一种高压聚丙烯基电缆绝缘料，按质量份数计，包括含成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份以及抗氧剂0.1～0.5份。其中，含β成核剂的等规聚丙烯与乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的质量份数之和为100份，含β成核剂的等规聚丙烯中β成核剂的质量分数为0.3％～1％。
本发明中等规聚丙烯的熔融指数为2.9±0.2g/10min(230±2℃下施加2.16kg的作用力下测试)。
本发明中乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯，其中乙烯片段的质量分数为10％20％，熔融指数为2.1±0.2g/10min(230±2℃下施加2.16kg的作用力下测试)。
所述β成核剂可以诱导聚丙烯在结晶过程中生成β晶体，可以是如2,6-苯二甲酸环己酰胺，N,N’-二环己基-2,6-萘二酰胺、TMB-4、TMB-5、稀土化合物类WBG-II中的一种或两种。
本发明中的抗氧剂为聚丙烯用抗氧剂，可以耐受加工过程中的高温，如四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或几种的配合使用，多种抗氧配合使用时，每种抗氧剂的含量占总抗氧剂的质量分数不少于10％。
iPP脆性大，低温冲击性能差，EPC介电强度较低，不能直接用作电缆材料，必须对其进行改性。本发明通过在EPC中与β-iPP共混改善iPP的低温冲击性能、脆性以及EPC的介电强度。花状β晶体的引入可以改善共混材料的拉伸性能、介电强度、减少空间电荷的集聚；EPC的加入可以大幅度提高共混材料的冲击性能和低温脆化性能。
本发明的聚丙烯基高压直流电缆料的制备方法，为保证成核剂均匀稳定的分散在聚丙烯中，采用母料法和分阶式来制备成品料，具体包括以下步骤：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯(iPP)、成核剂按比例加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(8～12rpm)，螺杆转速(150～200rpm)，经过双螺杆混合均匀后挤出得到含5％10％β成核剂的聚丙烯母料。
2)制备半成品料：将含5％～10％β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯按比例加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(12～16rpm)，螺杆转速(200～300rpm)，经双螺杆混合均匀后挤出得到含0.3％～1％β成核剂的半成品料β-iPP。
3)制备成品料：含0.3％～1％β成核剂的半成品料β-iPP、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯(EPC)、抗氧剂按比例加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(12～16rpm)，螺杆转速(200～300rpm)，均匀挤出经冷却处理后送入切粒机中切粒后得到含β成核剂的电缆料。该电缆料中，按质量份数计，包括含β成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份，抗氧剂0.1～0.5份。
本发明对比例1-2，实施例1-3，其原材料配方见表1。
表1热塑性聚丙烯基电缆绝缘料配方
其中各实施例如下：
对比例1：按质量份数计，采用燕山石化生产的乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯绝缘料k8303，添加抗氧剂1010 0.1份。
对比例2：按质量份数计，采用延长石化生产的等规聚丙烯T30s，添加抗氧剂1680.2份。
实施例1：按质量份数计，采用的乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯70份，等规聚丙烯30份，添加抗氧剂300 0.1份。
实施例2：按质量份数计，采用的乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯60份，等规聚丙烯40份，稀土成核剂0.12份，添加抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)、抗氧剂300(4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚))分别为0.1、0.2、0.1份。
实施例3：按质量份数计，采用的乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯80份，等规聚丙烯20份，稀土成核剂0.06份，添加抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)分别为0.1、0.2份。
表1中对比例1-2，实施例1的3种电缆料制备方法相同，将粒料均匀混合后经微型双螺杆熔融共混挤出(螺杆温度为195～200℃，螺杆转速为200～300rpm，加料口转速为12～16rpm)。
实施例23的2种电缆料的制备方法相同，包括以下工艺步骤：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯(iPP)、成核剂按比例加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(8～12rpm)，螺杆转速(150～200rpm)，经过双螺杆混合均匀后挤出得到含5％～10％β成核剂的iPP母料。
2)制备半成品料：将含5％～10％β成核剂的iPP母料与纯iPP按比例加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(12～16rpm)，螺杆转速(200～300rpm)，经双螺杆混合均匀后挤出得到含0.3％～1％β成核剂的半成品料β-iPP。
3)制备成品料：含0.3％～1％β成核剂的半成品料β-iPP、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯(EPC)、抗氧剂按比例加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为(195～200℃之间)，加料口转速(12～16rpm)，螺杆转速(200～300rpm)，均匀挤出经冷却处理后送入切粒机中切粒后得到含β成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份，抗氧剂0.1～0.5份电缆料。
各实施例电缆料的综合性能列于表2。
表2不同实施例电缆料的综合性能
如图1所示，图1为聚丙烯基绝缘料的晶体形态偏光显微镜图，放大倍数为400倍。图1(a)为iPP的晶体偏光显微镜图，iPP中的α球晶呈十字消光，由中心向四周放射状生长，晶体尺寸较大，达200μm左右，且球晶之间存在明显的边界。图1(b)为EPC的晶体偏光显微镜图EPC中生成的α球晶尺寸较小，在60μm左右，相比于iPP更密集，球晶之间的边界不明显。图1(c)为EPC/iPP的晶体偏光显微镜图，EPC/iPP中生成的α晶体尺寸在100μm左右，球晶之间存在着边界。图1(d)为EPC/iPP-成核剂的晶体偏光显微镜图，添加成核剂后，β晶呈花状生长，β晶体的尺寸达300μm左右。
实施例4
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将熔融指数为2.9±0.2g/10min的等规聚丙烯、β成核剂加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为195℃，加料口转速为8rpm，螺杆转速为150rpm，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的10％；β成核剂为2,6-苯二甲酸环己酰胺。
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为13rpm，螺杆转速为250rpm，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为1％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为195℃，加料口转速为12rpm，螺杆转速为200rpm，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料，该电缆料中，按质量份数计，包括含β成核剂的等规聚丙烯10份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯90份，抗氧剂0.1份。乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为10％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
实施例5
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将熔融指数为2.9±0.2g/10min的等规聚丙烯、β成核剂加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为12rpm，螺杆转速为170rpm，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的7％；β成核剂为2,6-苯二甲酸环己酰胺与N,N’-二环己基-2,6-萘二酰胺的混合物。
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为14rpm，螺杆转速为220rpm，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为0.7％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为197℃，加料口转速为13rpm，螺杆转速为270rpm，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料，该电缆料中，按质量份数计，包括含β成核剂的等规聚丙烯50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50份，抗氧剂0.2份。乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为15％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
实施例6
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将熔融指数为2.9±0.2g/10min的等规聚丙烯、β成核剂加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为198℃，加料口转速为10rpm，螺杆转速为180rpm，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的8％；β成核剂为TMB-4与TMB-5的混合物。
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为195℃，加料口转速为16rpm，螺杆转速为200rpm，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为20.5％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为16rpm，螺杆转速为240rpm，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料，该电缆料中，按质量份数计，包括含β成核剂的等规聚丙烯20份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯80份，抗氧剂0.3份。乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为20％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混合物，并且四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯质量比为1:9。
实施例7
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将熔融指数为2.9±0.2g/10min的等规聚丙烯、β成核剂加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为11rpm，螺杆转速为200rpm，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的5％；β成核剂为稀土成核剂WBG–II。
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入微型双螺杆混料机中熔融共混，螺杆各区的温度设定为195℃，加料口转速为12rpm，螺杆转速为300rpm，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为1％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，螺杆各区的温度设定为200℃，加料口转速为14rpm，螺杆转速为300rpm，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料，该电缆料中，按质量份数计，包括含β成核剂的等规聚丙烯30份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯70份，抗氧剂0.5份。乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为13％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯与4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)的混合物，并且三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯与4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)的质量比为1:1。
该电缆料的制备方法包括电缆材料母料的制备，母料与EPC、iPP的熔融共混等工艺步骤；电缆母料由iPP、β成核剂组成。与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过微型双螺杆混合得到含β晶的性能优异的热塑性共混聚丙烯电缆绝缘料。母料的制备保证了成核剂的均匀稳定的分散以及起其在聚丙烯中诱导β晶体的生成。同时，β晶体的引入和两种聚丙烯基体的共混保证了兼具电气性能(直流击穿强度比EPC提高15％以上、加压50kv/mm300min后未观察到明显的空间电荷)和机械性能(断裂生长率比纯iPP提高了30％以上，常温冲击强度比iPP提高了10倍以上，低温脆化温度点达-30℃以下)。

Claims (10)

1.一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，按质量份数计，含β成核剂的等规聚丙烯10～50份，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯50～90份以及抗氧剂0.1～0.5份；其中，含β成核剂的等规聚丙烯与乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的质量份数之和为100份，含β成核剂的等规聚丙烯中β成核剂的质量分数为0.3％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，含β成核剂的等规聚丙烯通过以下过程制得：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯、β成核剂加入双螺杆混料机中熔融共混，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的5％～10％；
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入双螺杆混料机中熔融共混，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为0.3％～1％。
3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，等规聚丙烯的熔融指数为2.9±0.2g/10min。
4.根据权利要求2所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，β成核剂为2,6-苯二甲酸环己酰胺、N,N’-二环己基-2,6-萘二酰胺、TMB-4、TMB-5、稀土成核剂WBG–II中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯中乙烯片段的质量分数为10％～20％，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为2.1±0.2g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种聚丙烯基高压直流电缆料，其特征在于，当抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的两种或三种时，每种抗氧剂占抗氧剂总质量的质量分数不少于10％。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的聚丙烯基高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备含β成核剂的聚丙烯母料：将等规聚丙烯、β成核剂加入双螺杆混料机中熔融共混，经过双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的聚丙烯母料；其中，β成核剂的质量为含β成核剂的聚丙烯母料质量的5％～10％；
2)制备半成品料：将含β成核剂的聚丙烯母料与聚丙烯加入双螺杆混料机中熔融共混，经双螺杆混合均匀后挤出，得到含β成核剂的等规聚丙烯；其中，β成核剂占含β成核剂的等规聚丙烯的质量百分数为0.3％～1％；
3)制备成品料：含β成核剂的等规聚丙烯、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、抗氧剂按加入双螺杆混料机中，均匀挤出经冷却后送入切粒机中切粒后，得到聚丙烯基高压直流电缆料。
9.一种根据权利要求8所述的聚丙烯基高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为8～12rpm，螺杆转速为150～200rpm；
步骤2)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为12～16rpm，螺杆转速为200～300rpm。
10.一种根据权利要求8所述的聚丙烯基高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，螺杆各区的温度设定为195～200℃，加料口转速为12～16rpm，螺杆转速为200～300rpm。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423658A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 天津大学 一种极性翻转工况下聚丙烯电缆材料及其制备方法、用途
CN111560136A (zh) * 2020-04-09 2020-08-21 天津大学 一种聚丙烯基高压直流电缆料及改性、结晶温度调控方法
CN113248832A (zh) * 2021-02-03 2021-08-13 中国电力科学研究院有限公司 一种高压直流聚丙烯电缆料
CN113845734A (zh) * 2021-10-22 2021-12-28 万华化学（宁波）有限公司 一种高压用热塑性聚丙烯电缆绝缘料及其制备方法
CN114015154A (zh) * 2021-11-09 2022-02-08 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型高压电缆聚丙烯绝缘料的制备方法
CN114106504A (zh) * 2021-09-06 2022-03-01 中国电力科学研究院有限公司 一种热塑性中压电缆绝缘料及其制备方法
CN114806029A (zh) * 2022-05-30 2022-07-29 宜兴汉光高新石化有限公司 一种环保高压电缆聚丙烯专用料及其制备方法
CN115651317A (zh) * 2022-11-30 2023-01-31 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆
EP4148087A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-15 Hanwha TotalEnergies Petrochemical Co., Ltd. Soft polyolefin resin composition for power cables with excellent insulation characteristics and article molded therefrom

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108192005A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 一种聚烯烃及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108192005A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 一种聚烯烃及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何金良: "环保型高压直流电缆绝缘材料研究进展", 《高电压技术 》 *
徐航: "基于聚丙烯的高压直流电缆绝缘改性与空间电荷特性研究", 《天津大学博士论文》 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111560136A (zh) * 2020-04-09 2020-08-21 天津大学 一种聚丙烯基高压直流电缆料及改性、结晶温度调控方法
CN111423658A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 天津大学 一种极性翻转工况下聚丙烯电缆材料及其制备方法、用途
CN113248832A (zh) * 2021-02-03 2021-08-13 中国电力科学研究院有限公司 一种高压直流聚丙烯电缆料
CN114106504A (zh) * 2021-09-06 2022-03-01 中国电力科学研究院有限公司 一种热塑性中压电缆绝缘料及其制备方法
JP7443439B2 (ja) 2021-09-14 2024-03-05 ハンファ トータルエナジーズ ペトロケミカル カンパニー リミテッド 絶縁特性に優れた電力ケーブル用軟質ポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造された成形品
KR102595967B1 (ko) * 2021-09-14 2023-10-30 한화토탈에너지스 주식회사 절연 특성이 우수한 전력 케이블용 연질 폴리올레핀 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품
EP4148087A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-15 Hanwha TotalEnergies Petrochemical Co., Ltd. Soft polyolefin resin composition for power cables with excellent insulation characteristics and article molded therefrom
KR20230039165A (ko) * 2021-09-14 2023-03-21 한화토탈에너지스 주식회사 절연 특성이 우수한 전력 케이블용 연질 폴리올레핀 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품
JP2023042569A (ja) * 2021-09-14 2023-03-27 ハンファ トータルエナジーズ ペトロケミカル カンパニー リミテッド 絶縁特性に優れた電力ケーブル用軟質ポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造された成形品
CN113845734B (zh) * 2021-10-22 2023-09-19 万华化学（宁波）有限公司 一种高压用热塑性聚丙烯电缆绝缘料及其制备方法
CN113845734A (zh) * 2021-10-22 2021-12-28 万华化学（宁波）有限公司 一种高压用热塑性聚丙烯电缆绝缘料及其制备方法
CN114015154A (zh) * 2021-11-09 2022-02-08 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型高压电缆聚丙烯绝缘料的制备方法
CN114015154B (zh) * 2021-11-09 2023-08-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型高压电缆聚丙烯绝缘料的制备方法
CN114806029B (zh) * 2022-05-30 2023-07-21 宜兴汉光高新石化有限公司 一种环保高压电缆聚丙烯专用料及其制备方法
CN114806029A (zh) * 2022-05-30 2022-07-29 宜兴汉光高新石化有限公司 一种环保高压电缆聚丙烯专用料及其制备方法
CN115651317A (zh) * 2022-11-30 2023-01-31 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆
CN115651317B (zh) * 2022-11-30 2024-02-13 南方电网科学研究院有限责任公司 一种环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆

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