一种包含低密度聚乙烯/改性凹凸棒的耐老化电缆绝缘材料制备方法及用图
【专利摘要】本发明涉及一种超高压耐老化电缆绝缘材料的制备方法，所述电缆绝缘材料包括改性纳米ZnO/低密度聚乙烯/改性凹凸棒10?20份、酚醛树脂80?100份、氮化碳10?20份、聚苯乙烯20?30份、环氧树脂30?40份、抗氧剂5?8份、增塑剂5?10份、玻璃纤维10?15份，提高绝缘材料的耐热性和强度，降低绝缘材料的老化时间，可以保持超高压，高温作用下长时间不降解。
【专利说明】
一种包含低密度聚乙烯/改性凹凸棒的耐老化电缆绝缘材料 制备方法及用途
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电缆绝缘材料的制备方法，所述电缆绝缘材料包括低密度聚乙 烯/改性凹凸棒的纳米无机-有机复合材料，可以提高绝缘材料的耐热性和强度，降低绝缘 材料的老化时间，可以保持高温作用下长时间不降解。
【背景技术】
[0002] 电缆主要由以下4部分组成:①导电线心，用高电导率材料(铜或铝）制成。②绝缘 层，用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的 介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等。③密 封护套，保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一 般采用铅或铝挤压密封护套。④保护覆盖层，用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀 锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外(称铠装电缆），铠装层同时起电场屏蔽 和防止外界电磁波干扰的作用。
[0003] 目前，电缆的绝缘层使用最多的为高分子材料。在电工技术上，将体积电阻率大于 109Ω · cm的物质所构成的材料称为绝缘材料，也就是用来使器件在电气上能够阻止电流 通过的材料。交联聚乙烯具有优良的介电性能和机械性能，己被广泛应用于高压和超高压 塑料绝缘电力电缆中。随着超高压、特高压直流输变电系统的发展，运行过程中的绝缘老化 问题越来越严重，己成为绝缘电缆向超高压发展的主要障碍。当绝缘聚合物的工作电场强 度达到击穿电场强度的十分之一时，长时间工作的电力设备绝缘中会引起树枝化，降低电 缆使用寿命。由低密度聚乙烯构成的高压电力电缆绝缘材料，在长期运行过程中受到各种 老化因素的影响逐渐老化，导致材料的介电性能和机械性能的下降。根据老化因素的分类 可分为电老化、热老化、机械老化和电化学老化。其中热老化是聚乙烯电缆绝缘损害的主要 诱因，不同热老化时间及条件会导致聚乙烯内部分子结构的差异，进而影响其空间电荷特 性。
[0004] 研究表明，在直流电场作用下，聚合物绝缘中容易形成空间电荷，而空间电荷会使 电场分布发生畸变，加剧聚合物绝缘老化，材料的老化导致了材料电气性能的下降。聚合物 中空间电荷主要由电极注入的入陷载流子或可迀移的载流的同极性空间电荷与绝缘体内 有机或无机杂质在电场作用下电离产生的异极性电。为了抑制空间电荷的形成，需要对聚 乙烯改性从而改变其中的陷阱能及分布，改变空间电荷分布，减低畸变几率，改善聚合物的 介电性能，减少聚合物绝缘老化，并同时不影响聚合物的加工性能。
[0005] 凹凸棒又称坡缕石(Palygorskite)或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁 铝硅酸盐粘土矿物。其结构属2:1型粘土矿物。在每个2:1单位结构层中，四面体晶片角顶隔 一定距离方向颠倒，形成层链状。凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石(attapulgite)为主要组分 的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征， 在其结构中存在晶格置换，晶体中含有不定量的似+、0 &2+、？63+)13+，晶体呈针状，纤维状或 纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱 色能力，并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为:Mg5Si8O2Q(OH) 2(OH2)4 · 4H20。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。由于凹凸棒石独特的晶体结构，使之 具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有：阳离子可交换性、吸水性、 吸附脱色性，大的比表面积(9.6~36m 2/g)以及胶质价和膨胀容。我国目前凹凸棒石矿产资 源储量完全能满足工业生产的需求，且与世界其他各国的资源属性相比具有较明显的性能 优势。凹凸棒石具有较好的长径比和丰富的内孔道，既是较好的增强材料又具有阻燃作用， 在高温下失去结构水而产生水蒸气，可以阻隔氧气，并能产生热稳定性较好的以MgO、Al 2〇3 为主的氧化物隔离层。
[0006] 聚乙烯/层状材料具有一定的优势，主要在比常规填充复合物更轻，密度较低，具 有较高的耐热性、高强度、高模量、高气体阻隔性以及较低的膨胀系数，可以广泛的用于电 子、家电、电力行业。
【发明内容】
[0007] 目前关于聚乙烯/凹凸棒材料的介电性能研究较少，凹凸棒土虽然具有廉价、性能 好等特点，但是其表面具有一定的亲水性，不容易与聚合物表面融合，因此，本发明研究通 过凹凸棒土改性，利用其空间层链结构，然后与聚乙烯形成稳定的空间层链组合，降低凹凸 棒的表面自由能，提高电荷迀移速率以及空间电荷的消散速率，从而抑制介质内部拒不电 场严重畸变，抑制空间电荷积聚，降低空间电荷量，改善空间电荷分布，提高电荷运输，可以 显著降低绝缘材料的老化现象。而且由于凹凸棒土材料本身具有良好的耐热性能，经过改 性后可以阻隔外界的热量想聚乙烯醇材料内部的热传导，阻止高温降解的热扩散，可以提 尚绝缘材料的耐尚温性能。
[0008] 首先，为了提高凹凸棒的表面酸性，增加极性基团，采用弱酸改性，增加凹凸棒的 比表面积，提高空隙结构分布，优化层链空间结构，增加片层与链长度，有利于与聚乙烯结 合，从而避免仅仅内部插层，还可以形成表面分散与聚合，有利于二者的紧密结合;本发明 采用的有机弱酸包括醋酸，柠檬酸，苹果酸，浓度〇.l-2mol/l，上述有机酸包括的酸性官能 团较多，即避免了强酸对凹凸棒的层链的破坏，温和稳定，而且还可以形成一定的空间效 应，利于C〇-，NH-等极性小分子基团占据活性空位，与凹凸棒的表面和内部层链结构形成紧 密结合，在与低密度聚乙烯混合后可以分散空间电荷，有利于阻止空间电荷的聚集，从而有 利于抗老化。
[0009] 聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400°C以上，长期使 用温度范围-200~300°C，无明显熔点，高绝缘性能，IO 3 Hz下介电常数4.0,介电损耗仅 0.004~0.007，属F至H级绝缘材料。而且具有低摩擦、耐磨损等特性，常用作保护材料。 [0010] 聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-⑶-)的一类聚合物，同时具有⑶-，NH-极性小分子基团，将凹凸棒进行聚酰亚胺改性，增加极性小分子聚合度，进一步增加片层空 间，而且由于小极性C〇-，NH-的存在，增加了空间内部与表面聚乙烯的聚合度，经过超临界 萃取后，片层空间的扩大，与聚合物结合后一方面减低了材料密度，形成更加轻质材料，另 一方面降低了凹凸棒的表面自由能，提高电荷的消散速率，阻止了空间电荷积聚，降低绝缘 材料的老化。聚酰亚胺本身具有良好的耐高温性能，一方面对凹凸棒进行改性，一方面还可 以起到耐尚温的有点，提尚绝缘材料体系的耐尚温性能，进一步优化绝缘材料。
[0011]采用悬臂梁冲击试验方法测量了低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料的冲击 强度，该方法原理是将垂直于悬臂梁支撑的试样用摆锤一次冲击破坏，测量样品断裂时所 吸收的冲击能量，冲击能量与试样受冲击的横截面积之比即为冲击强度。试验结果表明，低 密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合绝缘材料的冲击强度为29.8kJ/m 2;而普通低密度聚乙烯 的冲击强度仅为20kJ/m2。
[0012]采用C0NCEPT80宽带介电频谱测试系统，可以看出改性纳米氧化锌-低密度聚乙 烯/改性凹凸棒活性组分的复介电常数的实部与虚部均大于普通的低密度聚乙烯材料，可 以在IO5-IO 6Hz范围内达到2.9-3.1范围内，远远高于普通聚乙烯的2.0-2.1范围，由于复合 材料的复介电常数增大，空穴和电子注入难度增加，导致聚集的空间电荷减少，从而减少老 化。
[0013] 聚合物电老化过程与电荷的入陷和脱陷过程有关，入陷与脱陷伴随着能量的释 放与转移。聚合物电老化过程中电子和空穴复合产生的紫外辐射是导致聚合物降解的主要 因素。根据光、电老化相似性和聚合物光降解理论，往聚乙烯基料内引入少量无机纳米氧 化物粒子，如纳米氧化镁、纳米氧化锌均具有良好的光散射能力和较大的比表面积，有利 于改善聚乙烯的电荷输运特性，减少老化，提高使用寿命。
[0014] 钛酸酯偶联剂TMC-201，即异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，可以改善纳米 氧化锌的加工流变性，提高机械强度，纳米氧化锌与聚合物混合后，增加了陷阱数量，提高 了电荷流动，增加了平均击穿强度，有利于提高绝缘材料的使用寿命。
[0015] 本发明涉及一种包含低密度聚乙烯/改性凹凸棒的电缆绝缘材料制备方法，所述 电缆绝缘材料包括改性纳米ZnO/低密度聚乙烯/改性凹凸棒10-20份、酚醛树脂80-100份、 氮化碳10-20份、聚苯乙烯20-30份、环氧树脂30-40份、抗氧剂5-8份、增塑剂5-10份、玻璃纤 维10-15份，其中改性凹凸棒是指凹凸棒通过酸预处理后经过聚酰亚胺接枝改性。
[0016] 所述增塑剂为乙酰基柠檬酸三正丁酯。所述纳米氧化锌的粒径为30-lOOnm，优选 30-70nm。所述抗氧剂主可以有效防止聚合物的自氧化，主要采用的是抗氧剂1024、抗氧剂 565、抗氧剂1010等，并且不局限于本领域常用的抗氧剂材料。
[0017] 其中，低密度聚乙烯/改性凹凸棒的质量比为20-40:2-10,优选10-20: 2-10,改性 纳米ZnO占低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料质量百分比为0.5-1.5%。
[0018] 所述绝缘材料是按照如下步骤制备得到： (1)制备改性凹凸棒:将凹凸棒原矿土加入到150mL蒸馏水中，超声分散10~30min后过 滤去除烧杯底部的大颗粒物质，离心，烘干，研磨，焙烧;将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为 0. l-2mol/L的醋酸溶液中超声分散后在80°C~90°C下反应1~2h，最后过滤、洗涤直至中 性，烘干。将酸化的凹凸棒土加入到甲苯中在氮气保护下超声分散15~20min，然后将温度 升至110~120°C后加入到聚酰亚胺的水溶液中，超声20-30min分散后在80~100°C下反应5 ~6h，然后过滤、用蒸馏水和无水乙醇洗涤、在60~80 °C真空干燥10~12h，得到改性凹凸棒 土。
[0019] (2 )制备低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料:采用高剪切型双螺杆挤出机， 在搅拌条件下降改性的凹凸棒土与低密度聚乙烯混合均匀，用双螺杆挤出混合物料，造粒， 成型。
[0020] (3)制备表面处理过的纳米ZnO:将纳米ZnO粉体置于烘箱中干燥2h，取干燥后的纳 米ZnO粉体溶于环戊醇中，并加入少量去离子水，超声分散，同时将异丙基三(二辛基焦磷 酸酰氧基)钛酸酯溶于环己烷溶液中，搅拌均匀后加入纳米ZnO/环戊醇混合溶液中。混合 溶液超声分散2h，然后HKTC温度下搅拌2h，再用超声波分散2h，然后置于温度120°C的 真空烘箱中真空干燥12h，碾磨得到经钛酸酯偶联剂表面处理过的纳米ZnO粒子，纳米ZnO 粒子的粒径为30-100nm，优选30-70nm;异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的加入量占 改性纳米ZnO质量的2-10%。
[0021] (4)取低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料溶于甲苯溶液中，然后将改性纳米 ZnO粒子加入到上述溶液中，温度保持80-120 °C，搅拌2h，超声分散2h。随后将制备的混合液 置于烘箱中脱溶剂，从而制得包含改性纳米ZnO粒子/低密度聚乙烯/改性凹凸棒的纳米无 机-有机复合材料； (5)将酚醛树脂80-100份、氮化碳10-20份、聚苯乙烯20-30份、环氧树脂30-40份、抗氧 剂5-8份、增塑剂5-10份、玻璃纤维10-15份和步骤(4)得到的复合材料10-20份混合，倒入高 速搅拌机，室温下先采用800-1000转/分钟的速度搅拌30分钟，然后在60°C以3000-4000转/ 分钟的速度搅拌30min，将搅拌均匀的混料排出，然后熔融，注塑成型，得到所述电缆绝缘材 料。所述熔融温度为200_280°C，所述注塑成型温度为120-150°C，优选130-150°C。
[0022] 复合电缆绝缘材料在于高压和超高压塑料绝缘电力电缆中的应用，可以大大降低 老化，提高电缆绝缘材料的耐高温和强度。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0024] 实施例1 (1)制备改性凹凸棒:将凹凸棒原矿土加入到150mL蒸馏水中，超声分散IOmin后过滤去 除烧杯底部的大颗粒物质，离心，烘干，研磨，焙烧；将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为 0.5mo 1/L的醋酸溶液中超声分散后在80 °C下反应Ih，最后过滤、洗涤直至中性，烘干。将酸 化的凹凸棒土加入到甲苯中在氮气保护下超声分散20min，然后将温度升至120°C后加入到 聚酰亚胺的水溶液中，超声20min分散后在100 °C下反应6h，然后过滤、用蒸馏水和无水乙醇 洗涤、在80 °C真空干燥12h，得到改性凹凸棒土。
[0025] (2)制备低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料:采用高剪切型双螺杆挤出机， 在搅拌条件下将改性的凹凸棒土与低密度聚乙烯混合均匀，用双螺杆挤出混合物料，造粒， 成型。
[0026] (3)将纳米ZnO粉体置于烘箱中干燥2h，取干燥后的纳米ZnO粉体溶于环戊醇中， 并加入少量去离子水，超声分散，同时将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯溶于环己 烷溶液中，搅拌均匀后加入纳米ZnO/环戊醇混合溶液中。混合溶液超声分散2h，然后100°C 温度下搅拌2h，超声波分散2h，然后置于温度120°C的真空烘箱中真空干燥12h，碾磨得 到经钛酸酯偶联剂表面处理过的纳米ZnO粒子，改性纳米ZnO粒子的粒径30nm;异丙基三(二 辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的加入量占改性纳米ZnO质量的2%。
[0027] (4)取低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料溶于甲苯溶液中，然后将改性纳米 ZnO粒子加入到上述溶液中，温度保持120°C，搅拌2h，超声分散2h。随后将制备的混合液置 于烘箱中脱溶剂，从而制得包含改性纳米ZnO粒子/低密度聚乙烯/改性凹凸棒的无机-有机 复合材料； (5)将酚醛树脂80份、氮化碳10份、聚苯乙烯20份、环氧树脂30份、抗氧剂5份、增塑剂5 份、玻璃纤维10份和步骤(4)得到的复合材料10份混合，倒入高速搅拌机，室温下先采用800 转/分钟的速度搅拌30分钟，然后在60 °C以3000转/分钟的速度搅拌30min，将搅拌均匀的混 料排出，然后200°C熔融后，120°C注塑成型，得到所述电缆绝缘材料。
[0028] 实施例2 (1)制备改性凹凸棒:将凹凸棒原矿土加入到150mL蒸馏水中，超声分散30min后过滤去 除烧杯底部的大颗粒物质，离心，烘干，研磨，焙烧；将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为 0.5mol/L的醋酸溶液中超声分散后在90 °C下反应1~2h，最后过滤、洗涤直至中性，烘干。将 酸化的凹凸棒土加入到甲苯中在氮气保护下超声分散15min，然后将温度升至120°C后加入 到聚酰亚胺的水溶液中，超声20-30min分散后在100°C下反应5h，然后过滤、用蒸馏水和无 水乙醇洗涤、在80 °C真空干燥I Oh，得到改性凹凸棒土。
[0029] (2 )制备低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料:采用高剪切型双螺杆挤出机， 在搅拌条件下将改性的凹凸棒土与低密度聚乙烯混合均匀，用双螺杆挤出混合物料，造粒， 成型。
[0030] (3)制备表面处理过的纳米ZnO:将纳米ZnO粉体置于烘箱中干燥2h，取干燥后的纳 米ZnO粉体溶于环戊醇中，并加入少量去离子水，超声分散，同时将异丙基三(二辛基焦磷 酸酰氧基)钛酸酯溶于环己烷溶液中，搅拌均匀后加入纳米ZnO/环戊醇混合溶液中。混合 溶液超声分散2h，然后HKTC温度下搅拌2h，再用超声波分散2h，然后置于温度120°C的 真空烘箱中真空干燥12h，碾磨得到经钛酸脂偶联剂表面处理过的纳米ZnO粒子，改性纳米 ZnO粒子的粒径为50nm;异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的加入量占改性纳米ZnO质 量的5%。
[0031] (4)取低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料溶于甲苯溶液中，然后将改性纳米 ZnO粒子加入到上述溶液中，温度保持120°C，搅拌2h，超声分散2h。随后将制备的混合液置 于烘箱中脱溶剂，从而制得包含改性纳米ZnO粒子/低密度聚乙稀/改性凹凸棒的纳米无机-有机复合材料； (5)将酚醛树脂100份、氮化碳10份、聚苯乙烯20份、环氧树脂30份、抗氧剂6份、增塑剂6 份、玻璃纤维10份和步骤(4)得到的复合材料10份混合，倒入高速搅拌机，室温下先采用 1000转/分钟的速度搅拌30分钟，然后在60 °C以4000转/分钟的速度搅拌30min，将搅拌均匀 的混料排出，220°C熔融，然后150°C注塑成型，得到所述电缆绝缘材料。
[0032] 实施例3 (1)制备改性凹凸棒:将凹凸棒原矿土加入到150mL蒸馏水中，超声分散30min后过滤去 除烧杯底部的大颗粒物质，离心，烘干，研磨，焙烧;将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为lmol/L 的醋酸溶液中超声分散后在80°C下反应lh，最后过滤、洗涤直至中性，烘干。将酸化的凹凸 棒土加入到甲苯中在氮气保护下超声分散20min，然后将温度升至120°C后加入到聚酰亚胺 的水溶液中，超声30min分散后在100°C下反应6h，然后过滤、用蒸馏水和无水乙醇洗涤、在 80 °C真空干燥12h，得到改性凹凸棒土。
[0033] (2)采用高剪切型双螺杆挤出机，在搅拌条件下将改性的凹凸棒土与低密度聚乙 烯混合均匀，用双螺杆挤出混合物料，造粒，成型。
[0034] (3)制备表面处理过的纳米ZnO:将纳米ZnO粉体置于烘箱中干燥2h，取干燥后的纳 米ZnO粉体溶于环戊醇中，并加入少量去离子水，超声分散，同时将异丙基三(二辛基焦磷 酸酰氧基)钛酸酯溶于环己烷溶液中，搅拌均匀后加入纳米ZnO/环戊醇混合溶液中。混合 溶液超声分散2h，然后HKTC温度下搅拌2h，再用超声波分散2h，然后置于温度120°C的真空 烘箱中真空干燥12h，碾磨得到经钛酸酯偶联剂表面处理过的纳米ZnO粒子，制备得到改性 纳米ZnO粒子的粒径为70nm;异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的加入量占改性纳米 ZnO质量的6%。
[0035] (4)取低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料溶于甲苯溶液中，然后将改性纳米 ZnO粒子加入到上述溶液中，温度保持80-120 °C，搅拌2h，超声分散2h。随后将制备的混合液 置于烘箱中脱溶剂，从而制得包含改性纳米ZnO粒子/低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米无机-有机复合材料； (5)将酚醛树脂100份、氮化碳20份、聚苯乙烯30份、环氧树脂40份、抗氧剂8份、增塑剂 10份、玻璃纤维15份和步骤(4)得到的复合材料20份混合，倒入高速搅拌机，室温下先采用 1000转/分钟的速度搅拌30分钟，然后在60 °C以3000转/分钟的速度搅拌30min，将搅拌均匀 的混料排出，然后250°C熔融，120注塑成型，得到所述电缆绝缘材料。
[0036] 对比例1 仅采用普通的凹凸棒土，不经过改性过程，其他实验参数同实施例1。
[0037] 对比例2 不加入改性纳米氧化锌，其他实验参数同实施例1。
[0038] 对比例3 加入未经过改性的普通纳米氧化锌，其他实验参数同实施例1。
[0039] 具体检测 检测上述抗老化电缆绝缘材料的拉伸强度(〇t/MPa)、断裂伸长率(s/ % )、密度、硬度、 然后将上述抗老化电缆绝缘材料经过200 °C X 30天、250°C X 30天下进行热空气老化，接着 检测拉伸强度保持率(E1/^ )与断裂伸长率保持率(E2/% )，具体结果见表1。
[0040] 表1电力绝緣材料各个检测指标
有上述结果可以看出，经过改性凹凸棒交联低密度聚乙烯后，加入少量改性无机纳米 氧化锌形成活性组分，然后进一步与其他组分混合成型，有利于降低绝缘材料的密度，提高 绝缘材料的耐热性和强度，降低绝缘材料的老化时间，可以保持高温作用下长时间（200°C \30天、2501：\30天）不降解。
[0041]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限 定的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种包含低密度聚乙烯/改性凹凸棒的耐老化电缆绝缘材料的制备方法，其特征在 于，所述电缆绝缘采用以下步骤得到： (1) 制备改性凹凸棒:将经过酸预处理的凹凸棒加入到聚酰亚胺的水溶液中反应5-6h， 得到改性凹凸棒土； (2) 采用高剪切型双螺杆挤出机，在搅拌条件下将改性的凹凸棒土与低密度聚乙烯混 合均匀，用双螺杆挤出混合物料，造粒，成型； (3) 改性纳米氧化锌：用钛酸酯偶联剂表面处理纳米ZnO粒子，所述钛酸偶联剂为异丙 基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯； (4) 取低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材料溶于甲苯溶液中，然后将纳米改性ZnO 粒子加入到上述溶液中，制得纳米改性ZnO/低密度聚乙稀/改性凹凸棒纳米无机-有机复合 材料； (5) 将酚醛树脂80-100份、氮化碳10-20份、聚苯乙烯20-30份、环氧树脂30-40份、抗氧 剂5-8份、增塑剂5-10份、玻璃纤维10-15份和步骤(4)得到的复合材料10-20份混合，倒入高 速搅拌机，将搅拌均匀的混料排出，熔融，注塑成型，得到所述电缆绝缘材料。2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米ZnO粒子的粒径为30-100nm，优 选30-70nm;所述偶联剂的加入量占纳米ZnO质量的2-10%。3. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，增塑剂为乙酰基柠檬酸三正丁酯。4. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)的具体过程为:将凹凸 棒原矿土加入到150mL蒸馏水中，超声分散10~30min后过滤去除烧杯底部的大颗粒物质， 离心，烘干，研磨，焙烧;将焙烧过的凹凸棒土置于浓度为〇.l-2mol/L的醋酸溶液中超声分 散后在80 °C~90 °C下反应1~2h，最后过滤、洗涤直至中性，烘干;将酸化的凹凸棒土加入到 甲苯中在氮气保护下超声分散15~20min，然后将温度升至110~120°C后加入到聚酰亚胺 的水溶液中，超声20_30min分散后在80~100°C下反应5~6h，然后过滤、用蒸馏水和无水乙 醇洗涤、在60~80 °C真空干燥10~12h，得到改性凹凸棒土。5. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体过程为:将纳米 ZnO粉体置于烘箱中干燥2h，取干燥后的纳米ZnO粉体溶于环戊醇中，并加入少量去离子 水，超声分散，同时将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯溶于环己烷溶液中，搅拌均 匀后加入纳米ZnO/环戊醇混合溶液中，混合溶液超声分散2h，然后100°C温度下搅拌2h，再 用超声波分散2h，然后置于温度120°C的真空烘箱中真空干燥12h，碾磨得到经钛酸酯偶联 剂表面处理过的纳米ZnO粒子，其中异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的加入量占改 性纳米ZnO质量的2-10%。6. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)的搅拌过程是在室温下 先采用1000转/分钟的速度搅拌30分钟，然后在60°C以3000转/分钟的速度搅拌30min。7. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中熔融温度为200-280°C， 所述注塑成型温度为120-150°C，优选130-150°C。8. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低密度聚乙烯/改性凹凸棒的质量 比为20-40:2-10，优选10-20:2-10，纳米改性ZnO占低密度聚乙烯/改性凹凸棒纳米复合材 料质量百分比为0.5-1.5%。9. 如权利要求1-8任一项所述制备方法得到电缆绝缘材料在超高压绝缘电力电缆中的 应用。
【文档编号】C08K3/22GK105860427SQ201610310106
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】王尧尧
【申请人】王尧尧