專利名稱：20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料及其制備方法，尤其是一種20kV電纜用 硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料及其制備方法，屬高分子材料技術領域。
背景技術：
聚乙烯是電線電纜中常用的絕緣材料，但是聚乙烯是線性大分子，耐熱性能和耐 環(huán)境應力開裂能力較差，只有交聯(lián)形成三維網狀結構后，聚乙烯物化性能才能發(fā)生明顯變 化，力學性能和燃燒的滴落現(xiàn)象才能得到很大改善，耐環(huán)境應力開裂現(xiàn)象才能減少甚至消 失，耐溫等級才能提高至90°C ，耐溶劑性能、耐化學性才能明顯改善。 聚乙烯交聯(lián)主要手段有三種，高能輻射交聯(lián)、過氧化物交聯(lián)、硅烷交聯(lián)。高能輻照 交聯(lián)設備昂貴，有輻照污染，生產工藝較難控制，一般生產絕緣層較薄的交聯(lián)聚乙烯絕緣電 纜。過氧化物交聯(lián)，聚乙烯對加工溫度要求準確，制造工藝稍有偏差產品的性能改變很大， 設備整體投資大，占地面積大。硅烷交聯(lián)聚乙烯通過接枝或共聚在聚乙烯鏈上引入可交聯(lián) 的集團，然后再通過水解使其交聯(lián)，不需要專用設備，普通擠出機就可以加工生產，工藝簡 單。 硅烷交聯(lián)接枝聚乙烯的方式主要有共聚法、一步法和兩步法。共聚法是乙烯和硅
烷交聯(lián)劑共聚， 一般只能由石化公司完成。 一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯需采用特殊設備，且反應
程度不易控制，推廣使用受到局限。傳統(tǒng)的兩步法硅烷交聯(lián)聚乙烯是第一步首先將硅烷接
枝到聚乙烯分子鏈上，形成A料，其次將催化劑和聚乙烯混煉形成B料。第二步將A料和B
料按一定比例混合后擠出，成型的產品在熱水浴或水蒸氣下進行水解交聯(lián)。
傳統(tǒng)的二步法制作硅烷交聯(lián)聚乙烯有如下缺點1、硅烷接枝的過程有過氧化物交
聯(lián)的副反應，接枝A料的流動性不好，不易加工。2、硅烷交聯(lián)聚乙烯需要在溫水浴或水蒸
氣中完成水解交聯(lián)，水分子是極性，而聚乙烯是非極性，水分子在聚乙烯中的的擴散速度較
慢，特別是20kV電纜的絕緣層較厚，水解交聯(lián)需要的時間特別長。3、此二步法制造的硅烷
交聯(lián)聚乙烯絕緣材料耐壓等級較低， 一般只能適用于10kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服已有技術中的缺點，提供一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯 絕緣材料及其制備方法。該制備方法大大提高了水解交聯(lián)的反應速度，使加工工藝十分方 便靈活，操作更加簡單。用本制備方法制備的電纜絕緣材料耐壓等級高，使用壽命長，特別 適合用于20kV交聯(lián)聚乙烯架空電纜。 本發(fā)明的技術方案是一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，由A料、B料和 C料組成。其中 A料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，引發(fā)劑0.01 1，硅烷交聯(lián)劑0.2 5， 抗氧劑0. 01 0. 5。 B料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，催化劑0. 5 5，助催化劑 1 30，抗氧劑0. 1 0. 5。 C料的組分以及重量份數(shù)為乙烯_辛烯共聚物IOO，加工助劑
30. 01 5，金屬離子抑制劑0. 2 5。 所述的聚乙烯選用低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯、茂金屬線
形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或幾種的組合物。 所述的引發(fā)劑選用過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化苯甲酰中的一種。 所述的硅烷交聯(lián)劑選用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。所述的抗氧劑選用1010、 1135、 1035、 1076、 DLTP、 168、300#、雙酚A中的一種或幾
種的組合物。 所述的催化劑選用正鋯酸四丁酯、二辛基二丁基錫、二醋酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫中的一種。 所述的助催化劑選用EVA、EEA、PEG、MAH-g-PE、MAH-g-EVA中的一種或幾種的組合物。 所述的乙烯辛烯共聚物選用辛烯含量為2%、5%、10%、18%、20%、30%的共聚物中的一種或幾種的組合物。 所述的加工助劑選用聚乙烯用潤滑劑油酸酰胺、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟或流變劑含氟PPA中的一種或幾種的組合物。 所述的金屬離子抑制劑選用草酰二胺、水揚酰胺、聯(lián)胺二酰中的一種或幾種的組
合物。該抑制劑能抑制電纜銅芯銅離子對絕緣的催化老化，能有效地延長電纜的使用壽命。 20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的制備方法包括如下工藝步驟 ①、按照A料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造
粒，得到A料顆粒料。 ②、按照B料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到B料顆粒料。 ③、按照C料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到C料顆粒料。 ④、將上述①、②、③所得A料、B料和C料三種顆粒料以100 : 4 7 : 2 6的
比例提取后再送入混和機進行充分混和得到混和料。 ⑤、將上述④所得混和料送入單螺桿擠出機擠出得到成品。 本發(fā)明在B料中使用極性的高分子材料，即助催化劑，能大大加快水分子的擴散速度，大大提高水解交聯(lián)的反應速度。在C料中添加聚乙烯流變助劑，即加工助劑，大大增強了接枝A料的流動性，使該加工工藝十分方便靈活，操作更加簡單；在C料中使用乙烯_辛烯共聚物作為基料，能極大地提高聚乙烯的耐壓等級；在C料中使用金屬離子抑制劑，能抑制電纜銅芯銅離子對絕緣的催化老化，能有效地延長電纜的使用壽命。
本發(fā)明的有益效果是提供了一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料及其制備方法。該制備方法大大提高了水解交聯(lián)的反應速度，使加工工藝十分方便靈活，操作更加簡單。用本制備方法制備的電纜絕緣材料耐壓等級高，使用壽命長，特別適合用于20kV交聯(lián)聚乙烯架空電纜。
具體實施例方式
以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
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實施例1 :一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，由A料、B料和C料組成。射 A料的組分以及重量份數(shù)為低密度聚乙烯80，線形低密度聚乙烯20，過氧化二異丙苯0. 05，乙烯基三甲氧基硅烷1. 6，抗氧劑1010 0. 2。 B料的組分以及重量份數(shù)為低密度聚乙烯10，線形低密度聚乙烯90，正鋯酸四丁酯1，助催化劑EVA IO，抗氧劑IOIO 0.2。 C料的組分以及重量份數(shù)為辛烯含量為10%的乙烯_辛烯共聚物IOO，聚乙烯蠟3，水揚酰胺1.5。 20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的制備方法包括如下工藝步驟 ①、按照上述A料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混
煉造粒，得到A料顆粒料。 ②、按照上述B料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到B料顆粒料。 ③、按照上述C料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到C料顆粒料。 ④、將上述①、②、③所得A料、B料和C料三種顆粒料以100 : 5 : 3，的比例提取后再送入混和機進行充分混和得到混和料。 ⑤、將上述④所得混和料送入單螺桿擠出機擠出得到成品。
實施例2 : —種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，由A料、B料和C料組成。其中
A料的組分以及重量份數(shù)為低密度聚乙烯50，高密度聚乙烯50，過氧化二異丙苯
0. 04，乙烯基三乙氧基硅烷1.6，抗氧劑300# 0.2。 B料的組分以及重量份數(shù)為低密度聚乙烯IOO，二醋酸二丁基錫1. 6，助催化劑EEA 8，抗氧劑168 0. 2。 C料的組分以及重量份數(shù)為辛烯含量為5%的乙烯-辛烯共聚物100，聚丙烯蠟3，草酰二胺1.0。 20kV交聯(lián)聚乙烯架空電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的制備方法中A料、B料和C料三種顆粒料是以IOO : 5.5 : 3.5的比例提取后再送入混和機進行充分混和得到混和料。其他工藝步驟均與實施例l相同。
實施例3: —種20kV交聯(lián)聚乙烯架空電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，由A料、B料和C料組成。其中 A料的組分以及重量份數(shù)為中密度聚乙烯40，超低密度聚乙烯60，過氧化二異丙苯0.04，乙烯基三乙氧基硅烷1.8，抗氧劑DLTP 0.2。 B料的組分以及重量份數(shù)為線性低密度聚乙烯100， 二月桂酸二丁基錫1.2，助催化劑EEA8，抗氧劑1076 0.2。 C料的組分以及重量份數(shù)為辛烯含量為18X的乙烯-辛烯共聚物100，流變劑含氟PPA 1.5，草酰二胺
1. 0。 20kV交聯(lián)聚乙烯架空電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的制備方法中A料、B料和C料三種顆粒料是以IOO : 6 : 4的比例提取后再送入混和機進行充分混和得到混和料。其他工藝步驟均與實施例1相同。
權利要求
一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，其特征在于由A料、B料和C料組成，A料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，引發(fā)劑0.01～1，硅烷交聯(lián)劑0.2～5，抗氧劑0.01～0.5；B料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，催化劑0.5～5，助催化劑1～30，抗氧劑0.1～0.5；C料的組分以及重量份數(shù)為乙烯-辛烯共聚物100，加工助劑0.01～5，金屬離子抑制劑0.2～5；所述的聚乙烯選用低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯、茂金屬線形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或幾種的組合物；所述的引發(fā)劑選用過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化苯甲酰中的一種；所述的硅烷交聯(lián)劑選用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；所述的抗氧劑選用1010、1135、1035、1076、DLTP、168、300#、雙酚A中的一種或幾種的組合物；所述的催化劑選用正鋯酸四丁酯、二辛基二丁基錫、二醋酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫中的一種；所述的助催化劑選用EVA、EEA、PEG、MAH-g-PE、MAH-g-EVA中的一種或幾種的組合物；所述的乙烯辛烯共聚物選用辛烯含量為2％、5％、10％、18％、20％、30％的共聚物中的一種或幾種的組合物；所述的金屬離子抑制劑選用草酰二胺、水揚酰胺、聯(lián)胺二酰中的一種或幾種的組合物；所述的加工助劑選用聚乙烯用潤滑劑油酸酰胺、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟或流變劑含氟PPA中的一種或幾種的組合物。
2. 根據權利要求1所述的一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的制備方法，其特 征在于它包括如下工藝步驟① 、按照上述A料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造 粒，得到A料顆粒料；② 、按照上述B料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到B料顆粒料；③ 、按照上述c料原料重量配比提取各原料并將其送入到雙螺桿擠出機中進行混煉造粒，得到C料顆粒料；④ 、將上述①、②、③所得A料、B料和C料三種顆粒料以100 : 4 7 : 2 6的比例 提取后再送入混和機進行充分混和得到混和料；⑤ 、將上述④所得混和料送入單螺桿擠出機擠出得到成品。
全文摘要
本發(fā)明是一種20kV電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料及其制備方法，該絕緣材料由A料、B料和C料組成。A料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，引發(fā)劑0.01～1，硅烷交聯(lián)劑0.2～5，抗氧劑0.01～0.5。B料的組分以及重量份數(shù)為聚乙烯100，催化劑0.5～5，助催化劑1～30，抗氧劑0.1～0.5。C料的組分以及重量份數(shù)為乙烯-辛烯共聚物100，加工助劑0.01～5，金屬離子抑制劑0.2～5。其制備方法為①分別將A料、B料、C料的原料提取后送入擠出機中混煉造粒得到三種顆粒料。②將上述三種顆粒料以100∶4～7∶2～6的比例提取后進行充分混和。③將上述混和料送入擠出機擠出得到成品。本制備方法水解交聯(lián)速度快，加工工藝靈活，操作簡單。本絕緣材料耐壓等級高，使用壽命長。
文檔編號B29B9/06GK101781419SQ20101010973
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月30日 優(yōu)先權日2010年1月30日
發(fā)明者劉雄軍, 李斌, 梁福才, 謝飛 申請人:江蘇上上電纜集團有限公司