在“雙碳”目標的強力驅動下，電力電纜行業正加速邁向綠色化與低碳化的發展新路徑。聚丙烯（PP）材料，憑借其出色的電氣絕緣性能、卓越的耐熱特性以及可熔融回收的環保優勢，已然成為環境友好型電力電纜絕緣材料領域的核心研發方向。不過，等規PP材料在應用中暴露出低溫模量偏高、韌性不足的短板。盡管通過共混或共聚技術引入彈性體能夠在一定程度上優化其力學性能，但這一舉措往往會犧牲部分絕緣性能。更為關鍵的是，PP分子鏈上的氫原子具有較高的化學活性，極易引發自由基鏈式反應，進而影響材料的穩定性。鑒于此，深入探索PP電纜絕緣材料在電氣性能、力學性能以及耐熱性能之間的協同調控策略顯得尤為迫切。而化學接枝改性技術，作為一種創新且高效的手段，為提升PP電纜絕緣材料的綜合性能與耐熱性提供了可能。

本文全面綜述了基于化學接枝改性技術的電纜絕緣性能強化方法的研究動態，系統分析了各類化學接枝單體對PP電纜絕緣性能的具體影響，并細致比較了不同接枝工藝的優勢與局限。

一、化學接枝單體

化學接枝單體主要可分為以下三類：

（1）極性小分子接枝單體分為含極性官能團接枝分子和含芳香環共軛結構接枝分子，能通過引入局域態深陷阱和調控球晶結構改善PP絕緣電氣性能，但過量添加也會增大PP絕緣的介電損耗，對電纜絕緣產生不利影響。

（2）高能電子/光子捕獲型小分子接枝單體不僅具有引入局域態深陷阱的作用，同時能夠捕獲高溫、高場下絕緣中的高能電子和光子，減少它們對絕緣的破壞，從而提升電纜的絕緣性能，但該方法無法改善PP絕緣耐熱性能。

（3）自由基清除型小分子接枝單體主要包括含受阻酚官能團型和含受阻胺官能團型兩類，它不僅能高效清除氧化反應中產生的過氧化自由基，抑制自由基的氧化鏈式反應，大大提高電纜絕緣的抗熱氧老化性能，還能引入局域態深陷阱，抑制載流子的遷移和空間電荷的注入，實現了PP電纜絕緣電氣、力學和耐熱性能的協同優化。

▼表1 不同接枝小分子對電纜絕緣介電特性的影響

二、化學接枝方法

化學接枝方法主要包括熔融接枝、固相接枝、懸浮接枝、輻射接枝。熔融接枝具有生產連續化、成本低等優勢，是工業生產主要方式，不過高溫易引發副反應，影響接枝效果。溶液接枝反應條件溫和，接枝率和接枝效率較高，但受有機溶劑后處理問題制約，常用于實驗室研究。固相接枝副反應少，后處理簡單，但屬于局部改性，主要用于表面或顆粒改性。懸浮接枝反應溫和，能防止PP降解或交聯，但接枝單體分散性差，工藝復雜。輻射接枝工藝簡單，產物接枝均勻，但使用紫外光誘導時需添加光敏劑，且主要適用于PP薄膜類絕緣材料。其中，熔融接枝法因適合大規模工業生產而備受關注，但接枝過程中接枝單體與引發劑的含量、反應溫度、時間以及轉子轉速等因素對接枝效果影響極大，如何優化這些工藝條件成為了進一步研究的重點和難點。

▼表2不同接枝方法的參數及特點

三、結束語

本文綜述了基于化學接枝改性技術來強化聚丙烯（PP）電纜絕緣性能的研究進展，并著重對極性小分子、高能電子/光子捕獲型小分子、自由基清除型小分子接枝以及各類化學接枝方法進行了深入闡述。以下是主要的研究結論與未來展望：

（1）在PP電纜絕緣的化學接枝改性中，主要采用的接枝單體包括極性小分子、高能電子/光子捕獲型小分子以及自由基清除型小分子。極性小分子的引入能夠有效增加電荷陷阱，從而提升材料的電氣性能；然而，若添加過量，則可能導致PP的介電損耗增加。高能電子/光子捕獲型小分子則通過捕獲高能電子和光子，為絕緣層提供保護，但其對耐熱性能的改善效果相對有限。自由基清除型小分子則展現出同時清除自由基和高能電子的能力，有助于協同優化材料的多種性能。

（2）化學接枝方法涵蓋了溶液接枝、熔融接枝、固相接枝、懸浮接枝以及輻射接枝等多種方式。其中，熔融接枝法因其適用于大規模工業生產的特性而備受關注。然而，該方法中接枝單體與引發劑的含量、反應溫度、時間以及轉子轉速等因素均對接枝效果產生顯著影響。目前，針對不同接枝單體的最佳工藝條件仍有待進一步研究和優化。

（3）盡管化學接枝改性PP絕緣的研究和應用已取得一定進展，但仍處于起步階段。未來研究需進一步闡明接枝關鍵參數對PP絕緣性能的具體影響，并建立構效關系以優化工藝。同時，針對高壓交流和直流電纜的不同需求，開展接枝單體的優選和含量優化工作也至關重要。此外，還需充分考慮電纜在實際運行工況下的性能表現，建立多物理場下的性能評價和壽命評估體系。化學接枝改性PP絕緣為綠色電力設備的性能提升提供了新的途徑，未來應注重多元性能的協同調控與平衡優化，以推動環境友好型電工材料與裝備的發展和應用。

作 者：李忠磊，趙 帥，殷一凡，杜伯學
來 源：《絕緣材料》2025年第3期