1.本发明属于超净绝缘材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯绝缘电缆材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.相比传统的热固性交联聚乙烯(xlpe)绝缘电缆，新型热塑性聚丙烯(pp)绝缘电缆具有生产过程免交联、输送容量高、退役后绝缘材料可回收等优点，不仅解决了xlpe电缆材料回收的环保问题，而且降低了电缆生产过程中的能耗和排放，提高了电缆的生产效率，是未来电缆的发展方向。
3.现有技术中公开了一种低烟无卤阻燃聚丙烯电缆料的制备方法，其中公开了电缆料的成分及质量分数：无规共聚聚丙烯20-30份，聚烯烃热塑性弹性体33-40份，氮磷膨胀型阻燃剂30-40份，高分子相容剂3.5-5份，过氧化二异丙苯0.15-0.3份，交联剂1-2份，抗氧剂1-1.5份，硅酮母粒2-3份，纳米蒙脱土1-3份。
4.但是，现有技术中聚丙烯电缆料洁净度低、杂质含量高，不具有良好的力学性能、高的击穿场强和低的介电损耗，无法应用在高压电中。
技术实现要素：
5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中聚丙烯电缆料洁净度低、杂质含量高，不具有良好的力学性能、高的击穿场强和低的介电损耗的缺陷，从而提供一种聚丙烯绝缘电缆材料及其制备方法和应用。
6.为此，本发明提供了以下技术方案，
7.本发明提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量份的原料：
[0008][0009]
可选的，所述复配抗氧剂由抗氧剂a和抗氧剂b组成，所述抗氧剂a为熔点在161-164℃，灰分含量＜0.05％的硫代双酚类化合物；
[0010]
所述抗氧剂b为熔点在183-187℃，灰分含量＜0.05％的亚磷酸酯化合物；
[0011]
典型非限定性的，抗氧剂a为4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗氧剂300；
[0012]
典型非限定性的，抗氧剂b为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，抗氧剂168。
[0013]
所述抗氧剂a和抗氧剂b的质量比为(0.1-4)∶(0.1-1)。
[0014]
可选的，所述共聚聚丙烯满足以下(1)-(5)中的至少一项，
[0015]
(1)所述共聚聚丙烯的密度为0.92-0.93g/cm2；
[0016]
(2)所述共聚聚丙烯的分子量分布为5.5-5.9；
[0017]
(3)所述共聚聚丙烯的熔点为160-165℃；
[0018]
(4)所述共聚聚丙烯的熔融指数为1.9-2.1g/min；
[0019]
(5)所述共聚聚丙烯的体积电阻率≥10
15
ω
·
cm。
[0020]
可选的，所述热塑性弹性体为乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种。
[0021]
可选的，所述热塑性弹性体满足以下(1)-(6)中的至少一项，
[0022]
(1)所述乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物的脆化温度≤-60℃；
[0023]
(2)所述乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物的使用温度≤149℃；
[0024]
(3)所述乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物在氧气气氛下的分解温度＞270℃；
[0025]
(4)所述乙烯-辛烯共聚物的熔体流动速率在190℃下每2.16kg的乙烯-辛烯共聚物的熔体流速为12g/10min；
[0026]
(5)所述乙烯-辛烯共聚物的脆化温度≤-70℃；
[0027]
(6)所述乙烯-辛烯共聚物的断裂伸长率＞1000。
[0028]
可选的，所述交联剂满足以下(1)-(4)中的至少一项，
[0029]
(1)所述交联剂为过氧化类化合物；
[0030]
(2)所述过氧化类化合物的熔点为41-42℃；
[0031]
(3)所述过氧化类化合物的密度为1.08-1.09g/cm2；
[0032]
(4)所述过氧化类化合物的纯度＞99.9％。
[0033]
典型非限定性的，交联剂为过氧化二异丙苯。
[0034]
本发明还提供了一种上述的聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0035]
s1：将抗氧剂a和抗氧剂b进行搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0036]
s2：将共聚聚丙烯、热塑性弹性体、复配抗氧剂和交联剂混合后进行熔融混炼、过滤、造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0037]
可选的，步骤s1中所述搅拌预混合的温度为30-40℃；
[0038]
所述搅拌预混合的搅拌转速为80-100r/min；
[0039]
可选的，步骤s2中所述熔融混炼的温度为140-200℃；
[0040]
所述熔融混炼的转速为200-250r/min；
[0041]
可选的，步骤s2中所述过滤的滤网为300-800目；
[0042]
所述造粒为水冷造粒或气冷造粒。
[0043]
所述水冷造粒的水温为20-30℃。
[0044]
一种电缆，包括上述的聚丙烯绝缘电缆材料或上述的制备方法制备得到的聚丙烯绝缘电缆材料。
[0045]
本发明提供的技术方案，具有如下优点，
[0046]
1.本发明提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量份的原料：共聚聚丙烯70-90份；热塑性弹性体10-30份；复配抗氧剂0.2-0.3份；交联剂0.05-0.1份。本发明提供的聚丙烯绝缘电缆材料，采用热塑性弹性体对共聚聚丙烯进行改性，得到的聚丙烯绝缘电缆材料洁净度高、杂质含量低，具有良好的力学性能、较高的击穿场强和较低的介电损耗，可以应用在高压电缆中。
[0047]
2.本发明还提供了本发明还提供了一种上述的聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，
包括以下步骤，s1：将抗氧剂a和抗氧剂b进行搅拌预混合，得到复配抗氧剂；s2：将共聚聚丙烯、热塑性弹性体、复配抗氧剂和交联剂混合后进行熔融混炼、过滤、造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。本发明提供的制备方法具有简单、高效、成本较低、易操作的优点。
具体实施方式
[0048]
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
[0049]
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0050]
为了便于实施例和对比例的数据对比，原料的选择均一致，具体为：
[0051]
共聚聚丙烯由燕山石化厂家提供，型号为k8303；
[0052]
热塑性弹性体由美国科腾厂家提供，型号为1657。
[0053]
实施例1
[0054]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0055]
共聚聚丙烯70kg，热塑性弹性体30kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0056]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0057]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0058]
s2：将70kg共聚聚丙烯，30kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0059]
实施例2
[0060]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0061]
共聚聚丙烯80kg，热塑性弹性体20kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0062]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0063]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0064]
s2：将80kg共聚聚丙烯，20kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0065]
实施例3
[0066]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0067]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0068]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0069]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0070]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0071]
实施例4
[0072]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0073]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，0.15kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0074]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0075]
s1：将0.15kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0076]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.25kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0077]
实施例5
[0078]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0079]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.2kg。
[0080]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0081]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0082]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.2kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0083]
实施例6
[0084]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0085]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，0.1kg抗氧剂300，0.1kg抗氧剂168，过氧化
二异丙苯0.1kg。
[0086]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0087]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0088]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0089]
实施例7
[0090]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0091]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，4kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0092]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0093]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在40℃，搅拌转速80r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0094]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用300目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0095]
实施例8
[0096]
本实施例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0097]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体10kg，4kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0098]
本实施例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0099]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在30℃，搅拌转速80r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0100]
s2：将90kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用800目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0101]
对比例1
[0102]
本对比例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0103]
27kg共聚聚丙烯，33kg热塑性弹性体，40kg磷酸哌嗪膨胀阻燃剂fp2100j，5kgpp-g-mah，过氧化二异丙苯0.15kg，1.0kgtmptma，3kg硅酮母粒，1kg抗氧剂1010，3kg纳米蒙脱土。
[0104]
本对比例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0105]
s1：将27kg共聚聚丙烯，33kg热塑性弹性体，40kg磷酸哌嗪膨胀阻燃剂fp2100j，5kgpp-g-mah，过氧化二异丙苯0.15kg，1.0kgtmptma，3kg硅酮母粒，1kg抗氧剂1010，3kg纳米蒙拓土混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0106]
对比例2
[0107]
本对比例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0108]
共聚聚丙烯100kg，热塑性弹性体10kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0109]
本对比例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0110]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0111]
s2：将100kg共聚聚丙烯，10kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二区(150℃)、三区(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0112]
对比例3
[0113]
本对比例提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料，包括如下重量的原料：
[0114]
共聚聚丙烯90kg，热塑性弹性体50kg，0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，过氧化二异丙苯0.1kg。
[0115]
本对比例还提供了一种聚丙烯绝缘电缆材料的制备方法，包括以下步骤，
[0116]
s1：将0.1kg4，4
′‑
硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.1kg三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯在35℃，搅拌转速90r/min下搅拌预混合，得到复配抗氧剂；
[0117]
s2：将90kg共聚聚丙烯，50kg热塑性弹性体，0.2kg复配抗氧剂和0.1kg过氧化二异丙苯混合后，依次加入到双螺杆挤出机中，挤出机一区(140℃)、二(150℃)、三(160℃)、四区(170℃)、五区(180℃)、六区(190℃)、七区(200℃)、八区(200℃)、九区(200℃)料温(200℃)，转速为200r/min进行熔融混炼，然后采用500目的过滤网进行过滤，最后水冷造粒，得到聚丙烯绝缘电缆材料。
[0118]
测试例
[0119]
将实施例1-8和对比例1-3制备出的聚丙烯绝缘电缆材料用平板硫化机热压成型：200℃下预压5分钟后，200℃和15mpa条件下加压20分钟，得到半径为15mm、厚度为0.2mm的圆形薄片试样。进行介电和击穿场强，杂质含量的测试。
[0120]
击穿强度测试采用球-球电极，参照gb/t 1408.2-2006规定。
[0121]
介电常数和介电损耗测试参照gb/t1409-2006中的规定。
[0122]
杂质含量的测试方法：国网企标q/w11883.1-2018。
[0123]
测试结果如下：
[0124][0125][0126]
通过上述表格可以看出：通过上述表格可以发现，采用本次制备方法可以控制材料内部不存在大于75μm的杂质，由电气性能对比结果发现，实施例4的交流击穿强度最高，
达到了130kv/mm。同时材料的介电损耗最低为2.1
×
10-4
。
[0127]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。