一种热塑性绝缘材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于聚合物，具体地，涉及一种热塑性绝缘材料，该热塑性绝缘材料的制备方法，以及该热塑性绝缘材料在电缆中的应用。

背景技术：

1、为了满足环境保护和可持续发展的要求，新型可回收非交联聚烯烃电缆绝缘材料的研究成为现今绝缘材料方面的热点。聚丙烯以其优异的电绝缘性能和低廉的价格成为了最受关注的研究方向。

2、为了适应电缆高载流量和极端环境的应用趋势，聚丙烯绝缘材料在高温下的长期稳定运行能力尤为关键。传统的聚烯烃提高耐老化的方法是加入抗氧剂，然而抗氧剂的易迁移性影响了材料的长期抗老化表现。例如，专利文献cn110894320a提供了一种改善聚丙烯高压直流电缆绝缘空间电荷特性从而提高绝缘材料抗老化性能的方法，通过在聚烯烃里添加自由基捕获剂引入电荷陷阱，从而提高材料的抗老化性。然而自由基捕获剂易迁移，难以维持稳定的抗老化性能。l.petersson(electrical properties of polypropylene-bonded hindered phenol blends，ieee transactions on dielectrics and electricalinsulation vol.27，no.2；april 2020)提出了一种聚丙烯-受阻酚接枝物，用以提高聚丙烯的电老化性能，但是这种接枝物制备较为困难，成本较高。因此，开发一种耐老化性能出色的丙烯基热塑性绝缘材料有很高的实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种热塑性绝缘材料及其制备方法和应用，该热塑性绝缘材料具有良好的电性能和优异的耐老化性能，可在高温高场强下长期稳定使用。

2、本发明的第一方面提供了一种热塑性绝缘材料，该热塑性绝缘材料含有功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、任选的丙烯聚合物、助剂和任选的弹性体；

3、所述热塑性绝缘材料中，处于接枝态的功能性单体结构单元含量为0.5-10wt％，二甲苯可溶物含量为0-70wt％；热塑性绝缘材料在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率为0.2-7g/10min；热塑性绝缘材料的弯曲模量为150-1600mpa；

4、所述功能性单体接枝改性的丙烯聚合物的制备方法包括：丙烯聚合物、功能性单体在引发剂的存在下进行接枝反应，反应产物用乙醇超声，然后过滤干燥，得到功能性单体接枝改性的丙烯聚合物。

5、本发明的第二方面提供了上述的热塑性绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：将功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、任选的丙烯聚合物、助剂及任选的弹性体混合，熔融挤出造粒，得到所述热塑性绝缘材料。

6、本发明的第三方面提供了上述的热塑性绝缘材料在电缆中的应用。

7、本发明的热塑性绝缘材料具有良好的耐老化性能，适用于高温高场强下的长期使用。本发明在功能性单体接枝改性的丙烯聚合物的制备中，通过在丙烯聚合物接枝反应后设置乙醇超声步骤，可有效减少了引发剂的残留，从而提高了材料的耐老化性能。

8、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种热塑性绝缘材料，其特征在于，该热塑性绝缘材料含有功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、任选的丙烯聚合物、助剂和任选的弹性体；

2.根据权利要求1所述的热塑性绝缘材料，其中，所述热塑性绝缘材料中，处于接枝态的功能性单体结构单元含量为1-8wt％，优选为1.5-7wt％，二甲苯可溶物含量为0.5-65wt％；热塑性绝缘材料在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率为0.5-5g/10min，优选为1-3.5g/10min；热塑性绝缘材料的弯曲模量为200-1200mpa，优选为400-1000mpa。

3.根据权利要求1所述的热塑性绝缘材料，其中，所述丙烯聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物，丙烯聚合物中共聚单体的含量为0-25wt％，优选为0-20wt％；所述丙烯聚合物在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率为0.5-10g/10min，优选为1-7g/10min，熔融温度tm为110-180℃，优选为120-170℃；所述丙烯共聚物的共聚单体优选选自乙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯中的至少一种，更优选为乙烯和/或1-丁烯；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热塑性绝缘材料，其中，所述热塑性绝缘材料中含有至少一种功能性单体接枝改性的丙烯聚合物；

5.根据权利要求4所述的热塑性绝缘材料，其中，所述自由基引发剂选自过氧化物类自由基引发剂；所述过氧化物类自由基引发剂优选选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯和过氧化二碳酸二环己基酯中的至少一种；

6.根据权利要求4所述的热塑性绝缘材料，其中，所述助溶胀剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、四氢呋喃、乙醚、丙酮、己烷、环己烷、十氢萘和庚烷中的至少一种；以丙烯聚合物的质量为基准，所述助溶胀剂的用量为1-30％，优选为10-25％；

7.根据权利要求1所述的热塑性绝缘材料，其中，所述助剂含有抗氧剂、任选的加工助剂和任选的抗铜剂；

8.权利要求1-7中任意一项所述的热塑性绝缘材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、任选的丙烯聚合物、助剂及任选的弹性体混合，熔融挤出造粒，得到所述热塑性绝缘材料。

9.根据权利要求8所述的热塑性绝缘材料的制备方法，其中，所述助剂含有抗氧剂、任选的加工助剂和任选的抗铜剂，以功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、丙烯聚合物和弹性体的总质量为基准，功能性单体接枝改性的丙烯聚合物的用量为50％以上，优选大于55％，更优选大于60％；所述抗氧剂的用量大于2000ppm，优选为3000-5000ppm；所述加工助剂的用量为0.3-4％，优选为0.5-2％；所述抗铜剂的用量为1000-5000ppm，优选为1500-4000ppm；

10.权利要求1-7中任意一项所述的热塑性绝缘材料、权利要求8或9所述的制备方法制得的热塑性绝缘材料在电缆中的应用。

技术总结
本发明属于聚合物技术领域，公开了一种热塑性绝缘材料及其制备方法和应用，该热塑性绝缘材料含有功能性单体接枝改性的丙烯聚合物、任选的丙烯聚合物、助剂和任选的弹性体；热塑性绝缘材料中，处于接枝态的功能性单体结构单元含量为0.5‑10wt％，二甲苯可溶物含量为0‑70wt％；热塑性绝缘材料在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率为0.2‑7g/10min，弯曲模量为150‑1600MPa；功能性单体接枝改性的丙烯聚合物的制备方法包括：丙烯聚合物、功能性单体在引发剂的存在下进行接枝反应，反应产物用乙醇超声，过滤干燥。该热塑性绝缘材料具有良好的电性能和耐老化性能，可在高温高场强下长期稳定使用。

技术研发人员：张雅茹,李琦,袁浩,何金良,王铭锑,胡军,李娟,胡世勋,邵清,樊林禛,张琦,施红伟,高达利
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13