本發(fā)明涉及絕緣組合物，尤其涉及耐極寒電線電纜用的絕緣組合物。
背景技術(shù)：
我國(guó)將在北極合作新建岸基觀測(cè)站和在南極新建科考站，新建先進(jìn)破冰船，提升南極航空能力。極地研究與開(kāi)發(fā)被列入國(guó)家規(guī)劃，其戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和科技意義重大。
電能是開(kāi)展極地研究與開(kāi)發(fā)的重要保障，因而能夠適應(yīng)極寒環(huán)境的電線電纜對(duì)于極地科考站的建設(shè)必不可少?？紤]到極地的氣候狀況，未來(lái)需要能在?80℃下安裝敷設(shè)和運(yùn)行的電線電纜，但目前缺少用于制造該種耐極寒電線電纜的絕緣材料。
考察線纜行業(yè)所用的材料，其中：
聚烯烴塑料中，聚乙烯樹(shù)脂的耐低溫性能較好，其低溫沖擊脆化溫度可達(dá)?76℃，但應(yīng)用其制造電纜絕緣時(shí)，電纜的最低使用溫度只能達(dá)到?65℃。橡膠類(lèi)材料在常溫下通常具有較好的彈性和柔軟度，但由于純橡膠樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度低，為滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要通常需添加一定量的補(bǔ)強(qiáng)劑，這導(dǎo)致普通橡膠材料的最低使用溫度通常僅為?20℃~?40℃。其中硅橡膠的耐低溫性能較好，但經(jīng)過(guò)改性后最低長(zhǎng)期工作溫度也僅為?65℃。鑒于以上情況，目前橡膠、塑料擠包絕緣電纜的長(zhǎng)期允許工作溫度均不低于?65℃。
氟塑料的耐高低溫性最優(yōu)，脆化溫度低于?100℃。但氟塑料擠包并不適合用于制造極地科考站用電線電纜，其主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）氟塑料價(jià)格昂貴，不適合大批量應(yīng)用；（2）應(yīng)用氟塑料制作電線電纜絕緣時(shí)工藝復(fù)雜，尤其是制作大截面電纜絕緣時(shí)難度較大；（3）氟塑料硬度較大，若以其制作電纜，大截面、厚絕緣電纜在低溫下安裝、敷設(shè)困難。
聚酰亞胺的耐高低溫性能非常優(yōu)異，可在?200℃~300℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期工作。有資料介紹應(yīng)用聚酰亞胺薄膜繞包作為制液氮領(lǐng)域應(yīng)用的低溫電纜絕緣。但該類(lèi)絕緣同樣不適合用于制造極地科考站用電線電纜，一是聚酰亞胺薄膜昂貴，二是在極地暴風(fēng)雪天氣下濕度大，繞包絕緣層內(nèi)可能有水分進(jìn)入，導(dǎo)致絕緣性能下降甚至擊穿。
在特種橡膠中，苯基硅橡膠的耐低溫性能較好，在苯基含量較大時(shí)，其脆化溫度可低于?100℃。但該種硅橡膠價(jià)格非常昂貴，且不能大批量連續(xù)化生產(chǎn)，目前只能利用反應(yīng)釜小批量合成，產(chǎn)品性能均一性差，不適合用于生產(chǎn)批量規(guī)模電線電纜。
綜上所述，現(xiàn)有的各種塑膠材料均難以滿(mǎn)足加工性能好，耐寒能力強(qiáng)、電氣性能優(yōu)異且價(jià)格適中的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物及其制備方法。本發(fā)明耐低溫性能優(yōu)異、加工工藝簡(jiǎn)單、電氣性能良好、價(jià)格適中。
本發(fā)明耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物，它包括下列重量份數(shù)的：
茂金屬聚乙烯mpe：40-60
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea：20-40
乙烯-辛烯共聚物poe：20-40
三烯丙基異氰脲酸酯taic：1.5-2.5
抗氧劑3004,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)：0.2-0.4。
所述的耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物，所述乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea和乙烯-辛烯共聚物poe的重量比為1-2：2-1。
一種耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物的制備方法，它包括步驟一、按照配方比例稱(chēng)取mpe、eea、poe、taic和抗氧劑300，將以上材料同時(shí)加入到混煉機(jī)中，在溫度為120℃~200℃下混煉均勻，得混合物料；
步驟二、混合物料進(jìn)入單螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，所得粒料經(jīng)水冷卻并被輸送到離心脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心脫水，然后再進(jìn)行干燥處理；
步驟三、將干燥的粒料稱(chēng)重、包裝，即得到耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣材料成品。
本發(fā)明中mpe是以茂金屬(mao)為聚合催化劑生產(chǎn)出來(lái)的聚乙烯，其耐低溫性能、韌性和耐開(kāi)裂性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的利用ziegler-natta催化劑聚合而成的聚乙烯。以mpe制作的輻照交聯(lián)聚乙烯的低溫沖擊脆化溫度明顯低于以普通聚乙烯為基體樹(shù)脂制得的輻照交聯(lián)聚乙烯。
eea是由乙烯與丙烯酸酯以氧或過(guò)氧化物為引發(fā)劑經(jīng)自由基聚合而成的熱塑性塑料，具有很好的柔韌性、熱穩(wěn)定性和加工性，其耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、抗沖擊性、耐彎曲疲勞性、低溫性均明顯優(yōu)于聚乙烯。eea與聚乙烯具有良好的相容性，添加eea可明顯提高輻照交聯(lián)聚乙烯的耐低溫性能。
poe是乙烯和辛烯在茂金屬催化劑的作用下原位聚合而成的熱塑性彈性體。辛烯的柔軟鏈卷曲結(jié)構(gòu)和結(jié)晶的乙烯鏈作為物理交聯(lián)點(diǎn)，使它既有優(yōu)異的韌性、耐低溫性，又有良好的加工性。poe與聚乙烯相容性極好，添加poe可大幅降低輻照交聯(lián)聚乙烯的低溫沖擊脆化溫度。
以taic作為光敏劑，聚乙烯經(jīng)高能電子射線輻照后形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其耐開(kāi)裂性、韌性和低溫性能明顯提高。
配方體系中不含有增塑劑。一些公開(kāi)報(bào)道中介紹通過(guò)添加增塑劑提高聚合物材料的耐低溫性能，但增塑劑均為低分子物質(zhì)，盡管添加增塑劑能降低材料的低溫沖擊脆化溫度，但其作用是有時(shí)限的，尤其在低溫下大多數(shù)增塑劑容易析出，這將導(dǎo)致材料的耐低溫性能逐漸降低。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，同時(shí)添加eea和poe對(duì)提高輻照交聯(lián)聚烯烴的低溫性能有協(xié)同效應(yīng)，在相同添加分?jǐn)?shù)的情況下，二者復(fù)合添加的作用效果明顯優(yōu)于單獨(dú)添加一種eea或poe。
該配方體系材料可按照目前通用的電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴材料生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行加工，應(yīng)用其制造電纜絕緣時(shí)也應(yīng)用目前通用的交聯(lián)聚烯烴絕緣電纜生產(chǎn)線，不需增加任何設(shè)備。
本發(fā)明材料的價(jià)格遠(yuǎn)低于聚酰亞胺、氟塑料和苯基硅橡膠，適合于批量生產(chǎn)應(yīng)用。
本發(fā)明采用輻照交聯(lián)方法可對(duì)各種密度的聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)，聚乙烯樹(shù)脂的選擇范圍更廣，并且方便用于生產(chǎn)各種形狀和長(zhǎng)度的電線電纜。
具體實(shí)施方式
耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物，它包括下列重量份數(shù)的：
茂金屬聚乙烯mpe：40-60
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea：20-40
乙烯-辛烯共聚物poe：20-40
三烯丙基異氰脲酸酯taic：1.5-2.5
抗氧劑3004,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)：0.2-0.4。
所述的耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物，所述乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea和乙烯-辛烯共聚物poe的重量比為1-2：2-1。
一種耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣組合物的制備方法，它包括步驟一、按照配方比例稱(chēng)取mpe、eea、poe、taic和抗氧劑300，將以上材料同時(shí)加入到混煉機(jī)中，在溫度為120℃~200℃下混煉均勻，得混合物料；
步驟二、混合物料進(jìn)入單螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，所得粒料經(jīng)水冷卻并被輸送到離心脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心脫水，然后再進(jìn)行干燥處理；
步驟三、將干燥的粒料稱(chēng)重、包裝，即得到耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣材料成品。
實(shí)施例1：其配方是：
茂金屬聚乙烯mpe：40份
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea：30份
乙烯-辛烯共聚物poe：30份
三烯丙基異氰脲酸酯taic：2.0份
抗氧劑3004,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)：0.3份；
按照配方比例稱(chēng)取mpe、eea、poe、taic和抗氧劑300，將以上材料同時(shí)加入到混煉機(jī)中，在溫度為120℃~200℃下混煉均勻，得混合物料；
步驟二、混合物料進(jìn)入單螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，所得粒料經(jīng)水冷卻并被輸送到離心脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心脫水，然后再進(jìn)行干燥處理；
步驟三、將干燥的粒料稱(chēng)重、包裝，即得到耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣材料成品。
按照gbt5470-2008塑料的沖擊法催化溫度測(cè)定進(jìn)行試驗(yàn)，得
低溫沖擊脆化溫度：-98℃
實(shí)施例2：取
茂金屬聚乙烯mpe：50
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea：30
乙烯-辛烯共聚物poe：20
三烯丙基異氰脲酸酯taic：1.8
抗氧劑3004,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)：0.2；
按照配方比例稱(chēng)取mpe、eea、poe、taic和抗氧劑300，將以上材料同時(shí)加入到混煉機(jī)中，在溫度為120℃~200℃下混煉均勻，得混合物料；
步驟二、混合物料進(jìn)入單螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，所得粒料經(jīng)水冷卻并被輸送到離心脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心脫水，然后再進(jìn)行干燥處理；
步驟三、將干燥的粒料稱(chēng)重、包裝，即得到耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣材料成品。
按照gbt5470-2008塑料的沖擊法催化溫度測(cè)定進(jìn)行試驗(yàn)，得
低溫沖擊脆化溫度：-96℃
實(shí)施例3：取
茂金屬聚乙烯mpe：60
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物eea：15
乙烯-辛烯共聚物poe：25
三烯丙基異氰脲酸酯taic：2.3
抗氧劑3004,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)：0.4；
按照配方比例稱(chēng)取mpe、eea、poe、taic和抗氧劑300，將以上材料同時(shí)加入到混煉機(jī)中，在溫度為120℃~200℃下混煉均勻，得混合物料；
步驟二、混合物料進(jìn)入單螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，所得粒料經(jīng)水冷卻并被輸送到離心脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心脫水，然后再進(jìn)行干燥處理；
步驟三、將干燥的粒料稱(chēng)重、包裝，即得到耐極寒電線電纜用輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣材料成品。
按照gbt5470-2008塑料的沖擊法催化溫度測(cè)定進(jìn)行試驗(yàn)，得
低溫沖擊脆化溫度：-95℃。