阅读说明：本技术 一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法 (Polypropylene film insulation characteristic improving method based on crystallization morphology regulation and control ) 是由 肖萌 冉昭玉 杜伯学 许然然 刘浩梁 邢继文 范凯伦 于 2020-12-23 设计创作，主要内容包括：一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法,包括：使用双棍机将聚丙烯母粒与成核剂充分混合,得到成核剂含量按质量分数为0～0.05％的混合物；采用平板硫化机对所述的混合物进行熔融；对熔融后的混合物进行热压定型,具体是将平板硫化机温度从185℃～195℃缓慢降低到100℃～140℃；热压定型完成后,取出聚丙烯/成核剂复合薄膜,在空气中自然冷却至25℃,得到改性聚丙烯薄膜。本发明可以实现对聚丙烯薄膜结晶过程的调控,增加微米级聚丙烯薄膜的结晶度和致密度,通过改善其微观结构、优化其微观形貌,完善聚丙烯薄膜的微观晶区,限制载流子迁移,提升薄膜的绝缘性能,避免绝缘失效故障的发生,提高直流输电系统可靠性。(A method for improving the insulating property of a polypropylene film based on crystallization morphology regulation comprises the following steps: fully mixing the polypropylene master batches with a nucleating agent by using a double-rod machine to obtain a mixture with the nucleating agent content of 0-0.05% by mass; melting the mixture by a flat vulcanizing machine; hot-pressing and shaping the melted mixture, specifically, slowly reducing the temperature of a flat vulcanizing machine from 185-195 ℃ to 100-140 ℃; and after hot-pressing and shaping, taking out the polypropylene/nucleating agent composite film, and naturally cooling to 25 ℃ in the air to obtain the modified polypropylene film. The invention can realize the regulation and control of the crystallization process of the polypropylene film, increase the crystallinity and the density of the micron-sized polypropylene film, improve the micro-crystal area of the polypropylene film by improving the microstructure and optimizing the micro-morphology thereof, limit the migration of current carriers, improve the insulating property of the film, avoid the occurrence of insulation failure faults and improve the reliability of a direct current transmission system.)

一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯薄膜。特别是涉及一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法。

背景技术

高压直流金属化薄膜电容器在在换流站中起到滤波、电压支撑、均压和阻尼作用，是智能电网和新能源发电的核心装备。聚丙烯是电容器的主要绝缘介质，随着电压等级的升高，对于电容器用聚丙烯绝缘的耐压等级要求也逐渐提高。在实际运行过程中，聚丙烯薄膜在电-热场综合作用下，会出现分子链断裂等微观结构的破坏，产生电弱点，可能最终引起绝缘故障，从而威胁到整个直流输电系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以实现对聚丙烯薄膜结晶过程的调控、提升薄膜的绝缘性能的基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法，包括如下步骤：

1)使用双棍机将聚丙烯母粒与成核剂充分混合，得到成核剂含量按质量分数为0～0.05％的混合物；

2)采用平板硫化机对所述的混合物进行熔融；

3)对熔融后的混合物进行热压定型，具体是将平板硫化机温度从185℃～195℃缓慢降低到100℃～140℃；

4)热压定型完成后，取出聚丙烯/成核剂复合薄膜，在空气中自然冷却至25℃，得到改性聚丙烯薄膜。

步骤1)中混合温度为185℃～195℃，混合时间为10～15分钟。

步骤1)中所述的成核剂是有机磷酸盐类成核剂。

所述的成核剂是Irgastab NA-11或ADK NA-21或HBP。

步骤2)中熔融温度为185℃～195℃，熔融时间为5分钟。

步骤3)中热压定型过程中，压力保持为30MPa～40MPa，降温过程为20～40分钟。

步骤4)得到的改性聚丙烯薄膜是厚度为25±5μm的长方体。

本发明的一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法，通过成核剂微量填充以及冷却速率控制，可以实现对聚丙烯薄膜结晶过程的调控，增加微米级聚丙烯薄膜的结晶度和致密度，通过改善其微观结构、优化其微观形貌，完善聚丙烯薄膜的微观晶区，限制载流子迁移，提升薄膜的绝缘性能，避免绝缘失效故障的发生，提高直流输电系统可靠性，本发明效果可靠、操作简易且成本低廉。

附图说明

图1a是改性前聚丙烯薄膜微观结构图；

图1b是改性后聚丙烯薄膜微观结构图；

图2是改性前后聚丙烯薄膜直流击穿强度图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法做出详细说明。

本发明的一种基于结晶形貌调控的聚丙烯薄膜绝缘特性提升方法，包括如下步骤：

1)使用双棍机将聚丙烯母粒与成核剂充分混合，得到成核剂含量按质量分数为0～0.05％的混合物；

其中，所述的混合温度为185℃～195℃，混合时间为10～15分钟。所述的成核剂是有机磷酸盐类成核剂，如2,2′-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠(商品名:IrgastabNA-11)或2,2′-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)磷酸羟基铝(商品名:ADK NA-21)或二[2,2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝(商品名:HBP)。

2)采用平板硫化机对所述的混合物进行熔融；其中熔融温度为185℃～195℃，熔融时间为5分钟。

3)对熔融后的混合物进行热压定型，具体是将平板硫化机温度从185℃～195℃缓慢降低到100℃～140℃；

其中，热压定型过程中，压力保持为30MPa～40MPa，降温过程为20～40分钟。

4)热压定型完成后，取出聚丙烯/成核剂复合薄膜，在空气中自然冷却至25℃，得到改性聚丙烯薄膜。得到的改性聚丙烯薄膜是厚度为25±5μm的长方体。

下面给出具体实例：

实例1

1使用双棍机将聚丙烯母粒与2,2′-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠(商品名:Irgastab NA-11)成核剂充分混合，含量是0.01％(质量分数)，混合温度是190℃，混合时间10分钟。

2采用平板硫化机对混合物进行熔融，熔融温度是190℃，熔融时间5分钟。

3之后，对混合物进行热压定型。将平板硫化机温度从190℃降低到120℃，该过程压力保持为30MPa，降温过程时间25分钟。

4热压完成后，取出聚丙烯/成核剂复合薄膜式样，在空气中自然冷却至25℃。

实例2

1使用双棍机将聚丙烯母粒与2,2′-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)磷酸羟基铝(商品名:ADK NA-21)成核剂充分混合，含量是0.03％(质量分数)，混合温度是185℃，混合时间12分钟。

2采用平板硫化机对混合物进行熔融，熔融温度是185℃，熔融时间5分钟。

3之后，对混合物进行热压定型。将平板硫化机温度从185℃降低到100℃，该过程压力保持为35MPa，降温过程时间20分钟。

4热压完成后，取出聚丙烯/成核剂复合薄膜式样，在空气中自然冷却至25℃。

实例3

1使用双棍机将聚丙烯母粒与二[2,2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸]羟基铝(商品名:HBP)成核剂充分混合，含量是0.05％(质量分数)，混合温度是195℃，混合时间15分钟。

2采用平板硫化机对混合物进行熔融，熔融温度是195℃，熔融时间5分钟。

3之后，对混合物进行热压定型。将平板硫化机温度从195℃降低到140℃，该过程压力保持为40MPa，降温过程时间40分钟。

4热压完成后，取出聚丙烯/成核剂复合薄膜式样，在空气中自然冷却至25℃。