在“双碳”目标的强力驱动下，电力电缆行业正加速迈向绿色化与低碳化的发展新路径。聚丙烯（PP）材料，凭借其出色的电气绝缘性能、卓越的耐热特性以及可熔融回收的环保优势，已然成为环境友好型电力电缆绝缘材料领域的核心研发方向。不过，等规PP材料在应用中暴露出低温模量偏高、韧性不足的短板。尽管通过共混或共聚技术引入弹性体能够在一定程度上优化其力学性能，但这一举措往往会牺牲部分绝缘性能。更为关键的是，PP分子链上的氢原子具有较高的化学活性，极易引发自由基链式反应，进而影响材料的稳定性。鉴于此，深入探索PP电缆绝缘材料在电气性能、力学性能以及耐热性能之间的协同调控策略显得尤为迫切。而化学接枝改性技术，作为一种创新且高效的手段，为提升PP电缆绝缘材料的综合性能与耐热性提供了可能。
本文全面综述了基于化学接枝改性技术的电缆绝缘性能强化方法的研究动态，系统分析了各类化学接枝单体对PP电缆绝缘性能的具体影响，并细致比较了不同接枝工艺的优势与局限。
一
化学接枝单体
化学接枝单体主要可分为以下三类：
（1）极性小分子接枝单体分为含极性官能团接枝分子和含芳香环共轭结构接枝分子，能通过引入局域态深陷阱和调控球晶结构改善PP绝缘电气性能，但过量添加也会增大PP绝缘的介电损耗，对电缆绝缘产生不利影响。
（2）高能电子/光子捕获型小分子接枝单体不仅具有引入局域态深陷阱的作用，同时能够捕获高温、高场下绝缘中的高能电子和光子，减少它们对绝缘的破坏，从而提升电缆的绝缘性能，但该方法无法改善PP绝缘耐热性能。
（3）自由基清除型小分子接枝单体主要包括含受阻酚官能团型和含受阻胺官能团型两类，它不仅能高效清除氧化反应中产生的过氧化自由基，抑制自由基的氧化链式反应，大大提高电缆绝缘的抗热氧老化性能，还能引入局域态深陷阱，抑制载流子的迁移和空间电荷的注入，实现了PP电缆绝缘电气、力学和耐热性能的协同优化。
▼表1不同接枝小分子对电缆绝缘介电特性的影响
二
化学接枝方法
化学接枝方法主要包括熔融接枝、固相接枝、悬浮接枝、辐射接枝。熔融接枝具有生产连续化、成本低等优势，是工业生产主要方式，不过高温易引发副反应，影响接枝效果。溶液接枝反应条件温和，接枝率和接枝效率较高，但受有机溶剂后处理问题制约，常用于实验室研究。固相接枝副反应少，后处理简单，但属于局部改性，主要用于表面或颗粒改性。悬浮接枝反应温和，能防止PP降解或交联，但接枝单体分散性差，工艺复杂。辐射接枝工艺简单，产物接枝均匀，但使用紫外光诱导时需添加光敏剂，且主要适用于PP薄膜类绝缘材料。其中，熔融接枝法因适合大规模工业生产而备受关注，但接枝过程中接枝单体与引发剂的含量、反应温度、时间以及转子转速等因素对接枝效果影响极大，如何优化这些工艺条件成为了进一步研究的重点和难点。
▼表2不同接枝方法的参数及特点
三
结束语
本文综述了基于化学接枝改性技术来强化聚丙烯（PP）电缆绝缘性能的研究进展，并着重对极性小分子、高能电子/光子捕获型小分子、自由基清除型小分子接枝以及各类化学接枝方法进行了深入阐述。以下是主要的研究结论与未来展望：
（1）在PP电缆绝缘的化学接枝改性中，主要采用的接枝单体包括极性小分子、高能电子/光子捕获型小分子以及自由基清除型小分子。极性小分子的引入能够有效增加电荷陷阱，从而提升材料的电气性能；然而，若添加过量，则可能导致PP的介电损耗增加。高能电子/光子捕获型小分子则通过捕获高能电子和光子，为绝缘层提供保护，但其对耐热性能的改善效果相对有限。自由基清除型小分子则展现出同时清除自由基和高能电子的能力，有助于协同优化材料的多种性能。
（2）化学接枝方法涵盖了溶液接枝、熔融接枝、固相接枝、悬浮接枝以及辐射接枝等多种方式。其中，熔融接枝法因其适用于大规模工业生产的特性而备受关注。然而，该方法中接枝单体与引发剂的含量、反应温度、时间以及转子转速等因素均对接枝效果产生显著影响。目前，针对不同接枝单体的最佳工艺条件仍有待进一步研究和优化。
（3）尽管化学接枝改性PP绝缘的研究和应用已取得一定进展，但仍处于起步阶段。未来研究需进一步阐明接枝关键参数对PP绝缘性能的具体影响，并建立构效关系以优化工艺。同时，针对高压交流和直流电缆的不同需求，开展接枝单体的优选和含量优化工作也至关重要。此外，还需充分考虑电缆在实际运行工况下的性能表现，建立多物理场下的性能评价和寿命评估体系。化学接枝改性PP绝缘为绿色电力设备的性能提升提供了新的途径，未来应注重多元性能的协同调控与平衡优化，以推动环境友好型电工材料与装备的发展和应用。
素材来源|网络公开信息
联华证券策略提示：文章来自网络，不代表本站观点。
