一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及絕緣材料領(lǐng)域，尤其涉及電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料。一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法，主要由兩部分組成，一是催化劑母料的制備，二是成品制備。該絕緣材料由以下的組分制備得到：LLDPE?7042、LDPE、硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300以及催化劑母料；所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成：LLDPE?7042、LLDPE?8320、PP、抗氧劑1010、抗氧劑DLTP、抗氧劑1024、有機(jī)錫和氟橡膠母料。本材料主要用于電纜的絕緣層，以取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優(yōu)于PVC，而PVC在電線老化等起火的時(shí)候會(huì)放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
【專利說明】
一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及絕緣材料領(lǐng)域，尤其涉及電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 電纜行業(yè)使用聚烯烴的品種主要有PE、PP、EVA及EEA等，其中相對(duì)量大、應(yīng)用歷史 長(zhǎng)的主要是PE，它有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及經(jīng)過交聯(lián)的XLPE，它們的應(yīng)用已毋需多說。行 業(yè)中現(xiàn)今聚烯烴的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)主要集中在以下幾方面：
[0003] (1)無鹵低煙材料的系列化、完善化
[0004] 無鹵低煙阻燃電纜料是近年來發(fā)展較快的品種，符合IEC92-359標(biāo)準(zhǔn)要求的熱塑 型料已得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著石油平臺(tái)、核電站、艦船用電纜及其他環(huán)境惡劣的使用 場(chǎng)合的要求，交聯(lián)型無鹵低煙電纜料的應(yīng)用范圍將會(huì)越來越大。
[0005] (2)耐電痕料
[0006] 耐電痕電纜料是隨著ADSS(全介質(zhì)自承式架空光纜)的推廣應(yīng)用，而逐漸引起大家 的注意的。其實(shí)，在10kV及以上架空電纜為防止在潮濕狀況下產(chǎn)生電暈已有耐電痕要求，由 于其絕緣材料(XLPE、HDPE)本身具有一定的耐電痕性，基本能保證架空電纜耐電痕的要求， 故而問題并不突出。而ADSS主要是沿著110KV、220KV的高壓線路附設(shè)，其護(hù)套的耐電蝕性將 直接影響光纜壽命，故對(duì)護(hù)套材料的耐電痕性有較為苛刻的要求，即在施加實(shí)際使用拉力 的90%張力情況下，進(jìn)行1000小時(shí)的耐電痕試驗(yàn)，它需要有為此專門設(shè)計(jì)的配方體系，其中 的關(guān)鍵即為耐電痕劑的使用、優(yōu)越的物理機(jī)械性能、良好工藝加工性的平衡。目前，英、德、 美等國(guó)對(duì)ADSS的壽命研究還在繼續(xù)，其重點(diǎn)還是如何提高置于空間電場(chǎng)中電纜護(hù)套材料的 抗電蝕性。
[0007] (3)硅烷交聯(lián)料
[0008] 硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料在3KV及以下的力纜中已普遍使用。隨著硅烷交聯(lián)技術(shù)的 普及，其它如硅烷交聯(lián)可剝離屏蔽料、無鹵低煙阻燃料、乙丙電纜料已相繼有產(chǎn)品問世。國(guó) 內(nèi)在硅烷交聯(lián)可剝離屏蔽料上已有廠家做了工作，而硅烷交聯(lián)無鹵阻燃料、乙丙電纜料尚 少為大家了解，當(dāng)然更談不上應(yīng)用了。
[0009] (4)輻照交聯(lián)聚烯烴料
[0010] 輻照交聯(lián)材料及技術(shù)在電力電纜、架空電纜及裝備線上已得到成熟的應(yīng)用。眾所 周知，行業(yè)中105°c及以下溫度等級(jí)，無論用XLPE、XLPVC或PVC都可滿足要求，150°C以上，硅 橡膠、氟塑料、聚酰亞胺等品種的應(yīng)用也已成熟，但在中間溫度等級(jí)（如125°C、150°C)的應(yīng) 用開發(fā)上，與國(guó)外差距比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣 材料。本材料主要用于電纜的絕緣層，以取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優(yōu)于PVC，而PVC 在電線老化等起火的時(shí)候會(huì)放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0013] 電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分 制備得到： LLDPE-7042： 10^20% LDPE： 75~85%
[0014] 硅烷偶聯(lián)劑： 廣2% 交聯(lián)劑 DCP: 0., !0"0. 1:5% 抗氧劑 300: 0.02~0.06%
[0015] 以及催化劑母料；
[0016] 所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成： LLDPE-7042； Γ5% LLDPE-8320： Γ5% PP；： 0.5^1%： 抗氧劑 10 W: 0. 〇Γ〇. 1%
[0017] 抗氧劑 DLTP: ?.ΟΓΟ. 05% 抗氧劑1024: 0.2~0.1% 有機(jī)錫： 0. 2~1% 氟橡膠母料： 0. Γ0. 5%。
[0018] 作為優(yōu)選，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分制備得到： LLDPE-7042； 12~16% LDPE： 78~8.2%
[0019] 硅焼偶聯(lián)劑： Γ2% 交聯(lián)劑 DCP: 0. 10-〇. 15% 抗氧劑 300: 0.02~0.06%
[0020] 以及催化劑母料；
[0021 ]所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成：
[0022] LLDPE-7Q42： 1^5% LLDPE-8320； Γ:30/β PP： 0.5^1% 抗氧劑 1010: Ο.ΟΓΟ, 1%
[0023] 抗氧劑 DLTP: 0.0 f 0.05% 抗氧劑1024: 0.2~0.1% 有機(jī)錫： 0. 2~0. 1% 氟橡膠母料： （λ Γ〇. 5?。
[0024] 二步法制備上述的電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法，該方法包括以下 的步驟：
[0025] 1)催化劑母料制備:將以上催化劑母料材料在攪拌機(jī)里攪拌，先低速攪拌1分鐘再 高速攪拌3分鐘，然后放出倒入擠出機(jī)料斗，擠出機(jī)溫度：140~180°C，經(jīng)雙螺桿擠出后經(jīng)過 冷卻水槽進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過風(fēng)機(jī)吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時(shí)以上 然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時(shí)存放；
[0026] 2)成品制備：
[0027] 2.1)將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300按照比例進(jìn)行混合，混合后成為硅烷助 劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0028] 2.2)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合均勻后吸入 干燥塔，設(shè)定60°C，烘干時(shí)間大于半個(gè)小時(shí)，之后將材料吸入原料料倉(cāng)；
[0029] 2.3)以上物料經(jīng)計(jì)量稱自動(dòng)加料加入到雙螺桿擠出機(jī)，將已經(jīng)配好的硅烷助劑也 經(jīng)過計(jì)量稱在第二區(qū)加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進(jìn)行接枝；
[0030] 2.4)經(jīng)雙螺桿接枝后的材料經(jīng)單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經(jīng)輸送水栗輸送到脫 水機(jī)，經(jīng)脫水后由輸送風(fēng)機(jī)輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對(duì)材料進(jìn)行充分干燥，后由 真空吸料機(jī)吸入成品料倉(cāng)；
[0031] 2.5)計(jì)量、包裝即為成品。
[0032] 一步法制備上述的電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料的方法，該方法包括以下的 步驟：
[0033] 1)催化劑母料制備:將以上催化劑母料材料在攪拌機(jī)里攪拌，先低速攪拌1分鐘再 高速攪拌3分鐘，然后放出倒入擠出機(jī)料斗，擠出機(jī)溫度：140~180°C，經(jīng)雙螺桿擠出后經(jīng)過 冷卻水槽進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過風(fēng)機(jī)吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時(shí)以上 然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時(shí)存放；
[0034] 2)成品制備：
[0035] 2.1)將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300按照比例進(jìn)行混合，混合后成為硅烷助 劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0036] 2.2)將主設(shè)備雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行加熱到90°C ;
[0037] 2.3)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到雙錐轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，然后將蓋子密閉，開 啟雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行干燥、混合；
[0038] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小時(shí)后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到 物料內(nèi)；
[0039] 2.5)硅烷助劑經(jīng)過2.5小時(shí)的吸收后放出；
[0040] 2.6)計(jì)量、包裝即為成品。
[0041] 本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的材料主要用于電纜的絕緣層，以取 代目前的PVC材料為主，絕緣性能優(yōu)于PVC，而PVC在電線老化等起火的時(shí)候會(huì)放出有毒有害 氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0042]使用本發(fā)明的產(chǎn)品生產(chǎn)，螺桿轉(zhuǎn)速及電流穩(wěn)定，生產(chǎn)240mm2，放線速度每分鐘4.5 米；在擠出時(shí)，出膠均勻，無顆粒，連續(xù)開機(jī)12天無老膠出現(xiàn)；電纜熱延伸檢測(cè)在70 %~ 80%，永久變形在0~5%范圍內(nèi)；局部放電檢測(cè)在2PC以內(nèi)，工頻耐壓試驗(yàn)30分鐘無擊穿;半 成品、成品檢測(cè)均符合GB/T 12706-2002要求。
[0043]本發(fā)明的產(chǎn)品與聚氯乙烯比較，抗熱變性比PvC好，抗過載能力強(qiáng)。短路運(yùn)行溫度 最高可達(dá)250 °C。而PVC耐熱性差，其80 °C持續(xù)4h其變性可達(dá)50%。當(dāng)電纜過載運(yùn)行時(shí)易造成 絕緣老化及軟化變性而引起擊穿，PVC老化引起電纜火災(zāi)事故占電火災(zāi)事故總數(shù)的50 % ;交 聯(lián)聚乙烯密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明顯減輕線纜的質(zhì)量。與熱塑性聚乙烯比較，提 高了耐熱變形性，改善了高溫下的力學(xué)性能，改進(jìn)了耐環(huán)境應(yīng)力龜裂與耐熱老化性能，增強(qiáng) 了耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐溶劑性，減少了冷流性，絕緣電阻高，介質(zhì)損耗角正切小，基本上不隨 溫度的改變而改變，基本保持了原來的電氣性能。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 實(shí)施例1
[0045] 電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分 制備得到： LLDPE-7042： 14% LOPE：： 79,34%
[0046] 硅烷偶聯(lián)劑： 1.5% 交聯(lián)劑DCP: 0. 12% 抗氧劑300: 0,04%
[0047]以及催化劑母料；
[0048]所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成： LLDPE-7S42： 2:. 25% LLDPE-8320: 1. 5% PP；： Θ, 75% 抗氧劑 1010: 0.05%
[0049] 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機(jī)錫： Q. 04? 氟橡膠母料： 0. 0335%。
[0050] 二步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法，主要由兩部分組成，一 是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0051 ] 1、催化劑母料制備：
[0052]將以上材料在攪拌機(jī)里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入 擠出機(jī)料斗(擠出機(jī)溫度：140~180 °C )，經(jīng)雙螺桿擠出后經(jīng)過冷卻水槽進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過風(fēng) 機(jī)吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔(設(shè)置80°C)烘干2小時(shí)以上然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、 暫時(shí)存放。
[0053] 2、成品制備：
[0054] 2.1)將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、抗氧劑300按照比例進(jìn)行混合（混合后成為硅烷助 劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0055] 2.2)將LLDPE-7042、LDPE、催化母料按照比例吸入到攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合均勻后 吸入干燥塔，設(shè)定60°C，烘干時(shí)間大于半個(gè)小時(shí)，之后將材料吸入原料料倉(cāng)；
[0056] 2.3)以上物料經(jīng)計(jì)量稱自動(dòng)加料加入到雙螺桿擠出機(jī)，將已經(jīng)配好的硅烷助劑也 經(jīng)過計(jì)量稱在第二區(qū)加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進(jìn)行接枝；
[0057] 2.4)經(jīng)雙螺桿接枝后的材料經(jīng)單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經(jīng)輸送水栗輸送到脫 水機(jī)，經(jīng)脫水后由輸送風(fēng)機(jī)輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對(duì)材料進(jìn)行充分干燥，后由 真空吸料機(jī)吸入成品料倉(cāng)；
[0058] 2.4)計(jì)量、包裝即為成品。
[0059] 2.5)對(duì)以上制備的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為合格。
[0060]
[0061]
[0062] 實(shí)施例2
[0063] 電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分 制備得到： LLDPE-7042； 12% LDPE： 81.35%
[0064] 硅烷偶聯(lián)劑： I·5% 交聯(lián)劑DCP: 0. 15% 抗氧劑謝Q: 0. 05%
[0065]以及催化劑母料；
[0066] 所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成： LLDPE-7042： 2.2·
[0067] LLDPE-8320: 1.5? ΡΡ ? 0. 75? 抗氧劑 1010: 0. 0:5% 抗氧劑dltp: o, mm
[0068] 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機(jī)錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 0335%。
[0069] 上述的絕緣材料采用實(shí)施例1的二步法制備絕緣材料。
[0070] 實(shí)施例3
[0071] 電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分 制備得到： LLDPE-7042； 14% LDPE： 79/34%
[0072] 硅烷偶聯(lián)劑： 1.彌 交聯(lián)劑DCP; 0, 12% 抗氧劑300: 0. 04?
[0073]以及催化劑母料；
[0074] 所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成： LLDPE-7042： 2.25% LLDPB-8320； 1. 5% PPs 0. 75% 抗氧劑 1010: 0. 05%
[0075] 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機(jī)錫： 0. 04% 氟橡膠母料: 0. 0335%:。
[0076] 一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的方法，主要由兩部分組成，一 是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0077] 1)催化劑母料制備:將以上催化劑母料材料在攪拌機(jī)里攪拌，先低速攪拌1分鐘再 高速攪拌3分鐘，然后放出倒入擠出機(jī)料斗，擠出機(jī)溫度：140~180°C，經(jīng)雙螺桿擠出后經(jīng)過 冷卻水槽進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過風(fēng)機(jī)吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時(shí)以上 然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時(shí)存放；
[0078] 2)成品制備：
[0079] 2.1)將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300按照比例進(jìn)行混合，混合后成為硅烷助 劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0080] 2.2)將主設(shè)備雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行加熱到90°C ;
[00811 2.3)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到雙錐轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，然后將蓋子密閉，開 啟雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行干燥、混合；
[0082] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小時(shí)后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到 物料內(nèi)；
[0083] 2.5)硅烷助劑經(jīng)過2.5小時(shí)的吸收后放出；
[0084] 2.6)計(jì)量、包裝即為成品。
[0085] 3)對(duì)以上制備的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為合格。
[0086]
[0088] 實(shí)施例4
[0089] 電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計(jì)由以下的組分 制備得到： LLDPE-7Q42； 10% LDPE： 7:5.5%:
[0090] 硅烷偶聯(lián)劑： L3% 交聯(lián)劑DCP: Q, 18% 抗氧劑300: 0. 05%
[0091] 以及催化劑母料；
[0092 ]所述的催化劑母料由以下的組分構(gòu)成： LLDPE-7042： 2.25% LLDPE-832·: 1. 5% PP； 0. 75% 抗氧劑 1010: 0. 05%
[0093] 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機(jī)錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 0335%。
[0094] 上述的絕緣材料采用實(shí)施例3的一步法制備絕緣材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙締絕緣材料的方法，其特征在于該絕緣材料按 重量百分比計(jì)由W下的組分制備得到： LLDPE-7042； 10~20% LDPE： 75-85% 強(qiáng)焼偶聯(lián)劑； 1~2% 交聯(lián)劑 DCP; 0.1(M).!5% 抗氧劑 300: 0.02~0.06% W及催化劑母料； 所述的催化劑母料由W下的組分構(gòu)成： LLDPE-7042； 1-5% LLDPE-8320： 15% PP; 0.5-1% 抗氧劑 1010: 0.02 ~0.1% 抗氧劑 DLTP; 0.01 ~0.05% 抗氧劑1024: 0.2~0.1 % 有機(jī)錫； 化2--0.1% 氣橡膠母料： 0.1~0.5%; 該方法包括W下的步驟： 1) 催化劑母料制備:將W上催化劑母料材料在攬拌機(jī)里攬拌，先低速攬拌1分鐘再高速 攬拌3分鐘，然后放出倒入擠出機(jī)料斗，擠出機(jī)溫度：140~180°C，經(jīng)雙螺桿擠出后經(jīng)過冷卻 水槽進(jìn)行冷卻，再經(jīng)過風(fēng)機(jī)吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80°C烘干2小時(shí)W上然后 用真空侶塑袋進(jìn)行包裝、暫時(shí)存放； 2) 成品制備： 2.1) 將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300按照比例進(jìn)行混合，混合后成為硅烷助劑， 充分混合后硅烷助劑待用； 2.2) 將主設(shè)備雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行加熱到90°C ; 2.3化LDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到雙錐轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，然后將蓋子密閉，開啟雙 錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行干燥、混合； 2.4) W上物料干燥、混合2.5小時(shí)后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到物料 內(nèi)； 2.5) 硅烷助劑經(jīng)過2.5小時(shí)的吸收后放出； 2.6) 計(jì)量、包裝即為成品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙締絕緣材料的方法，其 特征在于該絕緣材料按重量百分比計(jì)由W下的組分制備得到： LLD 陽-7042: ΓΓΙ 繊 LDPE; 78~82% 娃焼偶聯(lián)劑： 1 .2% 交聯(lián)劑DCP: 0. 1日~0.巧％ 抗氧劑 300: 0.02~0.06% W及催化劑母料； 所述的催化劑母料由W下的組分構(gòu)成： LLD 祀-7042; Γ5% LLDPE-8320; Γ3% PP; 0.擴(kuò)1_% 抗氧劑1010: 化娘"0. 1%: 抗氧劑EILTP: 0. 01~0.0日泌 抗氧劑 1024; 0. 2："〇. 1% 有機(jī)錫： 0< Γ0. 1% 氣橡膠母料； 日.廣0. 5%。
【文檔編號(hào)】C08K5/54GK106084407SQ201610545661
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】趙勇, 蔡煜明, 李順利, 俞麗琴, 鄭顏
【申請(qǐng)人】浙江太湖遠(yuǎn)大新材料股份有限公司