一種高介電強(qiáng)度和絕緣性的hdpe電力電纜料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本申請(qǐng)屬于電纜料材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高密度聚乙烯，是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。
[0003]HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。高密度聚乙烯為無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130°C，相對(duì)密度為0.941?0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦較好。熔化溫度120?160°C。對(duì)于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200?250°C之間。高密度聚乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無(wú)毒、無(wú)味，密度在0.940?0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%?90%，軟化點(diǎn)為125?135°C，使用溫度可達(dá)100°C;硬度、拉伸強(qiáng)度和蠕變性?xún)?yōu)于低密度聚乙烯;耐磨性、電絕緣性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差些;化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機(jī)溶劑，耐酸、堿和各種鹽類(lèi)的腐蝕;薄膜對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性小、吸水性低;耐老化性能差，耐環(huán)境開(kāi)裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會(huì)使其性能下降，所以，樹(shù)脂需加入抗氧劑和紫外線(xiàn)吸收劑等來(lái)提高改善這方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情況下的熱變形溫度較低，這一點(diǎn)應(yīng)用時(shí)要注意。
[0004]HDPE是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯烴。雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒(méi)達(dá)到成熟水平。這種通用材料還在不斷開(kāi)發(fā)其新的用途和市場(chǎng)。我國(guó)國(guó)內(nèi)高密度聚乙烯(這里的高密度聚乙烯不包括全密度聚乙烯裝置生產(chǎn)的高密度聚乙烯)的生產(chǎn)商有中石油、中石化、中海油三大企業(yè)，截至2006年年底，屬于中石油的高密度聚乙烯裝置有4套，即蘭州石化高密度聚乙烯裝置、大慶石化高密度聚乙烯裝置、遼陽(yáng)石化高密度聚乙烯裝置、吉林石化高密度聚乙烯裝置。
[0005]高密度聚乙烯通常使用Ziegler-Natta聚合法制造，其特點(diǎn)是分子鏈上沒(méi)有支鏈，因此分子鏈排布規(guī)整，具有較高的密度。該過(guò)程在管式或釜式低壓反應(yīng)器中以乙烯為原料，用氧或有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。高密度乙烯屬環(huán)保材質(zhì)，加熱達(dá)到熔點(diǎn)，即可回收再利用。須知塑膠原料可大分為兩大類(lèi)熱塑性塑膠”(Thermoplastic)及“熱固性塑膠”(Thermosetting)，"熱固性塑膠”是加熱到一定溫度后變成固化狀態(tài)，即使繼續(xù)加熱也無(wú)法改變其狀態(tài)，因此，有環(huán)保問(wèn)題的產(chǎn)品是“熱固性塑膠”的產(chǎn)品(如輪胎)，并非是“熱塑性塑膠”的產(chǎn)品(如塑膠棧板注:棧板在港澳被稱(chēng)為“夾板”)，所以并非所有“塑膠”皆不環(huán)保。
[0006]乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如I一丁烯、I 一己烯或I 一辛烯，也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能，對(duì)HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過(guò)1% — 2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來(lái)衡量，密度與結(jié)晶率呈線(xiàn)性關(guān)系。美國(guó)一般分類(lèi)按ASTM D1248規(guī)定，HDPE的密度在0.940g/CC以上；中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926?0.940g/CC。其它分類(lèi)法有時(shí)把MDPE歸類(lèi)于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度，良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn)，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開(kāi)裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性，例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度;熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度;防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過(guò)性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E — SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如，在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
[0007]PE最通常的生產(chǎn)方法是通過(guò)淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過(guò)程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類(lèi)型的烴類(lèi)稀釋劑參與的放熱反應(yīng)。氫氣和一些催化劑用來(lái)控制分子量。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器，在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當(dāng)乙烯和共聚單體(根據(jù)需要)和催化劑一接觸，就會(huì)形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑后，聚乙烯顆?；蚍哿１桓稍锊磩┝考尤胩砑觿?，就生產(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機(jī)的大型反應(yīng)器的現(xiàn)代化生產(chǎn)線(xiàn)，可每小時(shí)生產(chǎn)PE40000鎊以上。新的催化劑的開(kāi)發(fā)為改進(jìn)新等級(jí)HDPE的性能作出貢獻(xiàn)。兩種最常用的催化劑種類(lèi)是菲利浦的鉻氧化物為基礎(chǔ)的催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑。菲利浦型催化劑生產(chǎn)的HDPE有中寬度分子量分布;鈦一烷基鋁催化劑生產(chǎn)的分子量分布窄。用復(fù)式反應(yīng)器生產(chǎn)窄MDW的聚合物所用催化劑也可用于生產(chǎn)寬MDW品級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)顯著不同分子量產(chǎn)品的兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器可以生產(chǎn)出雙峰分子量聚合物，這種聚合物具有全寬域的分子量分布。而隨著人性化理念的普及，及新型和諧社會(huì)的構(gòu)成，設(shè)計(jì)一種強(qiáng)度高、耐高溫、斷裂伸長(zhǎng)率高的高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料及其制備方法是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]解決的技術(shù)問(wèn)題:
本申請(qǐng)針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料及其制備方法，解決現(xiàn)有電纜料拉伸強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)率低、不耐高溫等技術(shù)問(wèn)題。
[0009]技術(shù)方案:
一種高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料，所述高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料的原料按重量份數(shù)配比如下:HDPE100份;氫氧化鎂30-50份;LDPE20-40份;EAA10-30份;EP2-8份;AC發(fā)泡劑2-6份；苯乙烯5_25份；炭黑1_5份;抗氧劑DLTP4-8份；聚乙烯蠟為1.5-3.5份;熱穩(wěn)定劑5-25份。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料的原料按重量份數(shù)配比如下:HDPE100份;氫氧化鎂35份;LDPE25份;EAA15份;EP3份;AC發(fā)泡劑3份;苯乙烯1份;炭黑2份;抗氧劑DLTP5份;聚乙烯蠟為2份;熱穩(wěn)定劑1份。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料的原料按重量份數(shù)配比如下:HDPE100份;氫氧化鎂45份;LDPE35份;EAA25份;EP7份;AC發(fā)泡劑5份;苯乙烯20份;炭黑4份;抗氧劑DLTP7份;聚乙烯蠟為3份;熱穩(wěn)定劑20份。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料的原料按重量份數(shù)配比如下:HDPE10份;氫氧化鎂40份;LDPE30份;EAA20份;EP5份;AC發(fā)泡劑4份;苯乙烯15份;炭黑3份;抗氧劑DLTP6份;聚乙烯蠟為2.5份;熱穩(wěn)定劑15份。
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述熱穩(wěn)定劑采用三堿式硫酸鉛或二堿式亞磷酉交鉛O
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料的制備方法，包括如下步驟:
第一步:按照重量份數(shù)配比稱(chēng)取HDPE、氫氧化鎂、LDPE、EAA、EP、AC發(fā)泡劑、苯乙烯、炭黑、抗氧劑DLTP、聚乙烯蠟和熱穩(wěn)定劑；
第二步:將原料投入攪拌機(jī)混合，升溫至60-70°C，混合速度為70-90r/min，混合l_3h ；第三步:混合均勻后投入雙螺桿擠出機(jī)，料筒溫度210-220°C、225-235°C、240-250°C、245-255°C、255-265°C，螺桿溫度 235_245°C，機(jī)頭溫度 240_250°C、245_255°C、245_255°C、260-265°C、260-270°C，螺桿轉(zhuǎn)速 14-16r/min，投料轉(zhuǎn)速20-40 r/min。
[0015]
有益效果:
本發(fā)明所述一種高介電強(qiáng)度和絕緣性的HDPE電力電纜料及其制備方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1、產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度20-40MPa，伸長(zhǎng)率500-700%; 2、產(chǎn)品耐高溫，耐熱溫度150-170°C; 3、產(chǎn)品強(qiáng)度高，沖擊強(qiáng)度350-450J/m，體積電阻率4_8 X15Q.cm;4、脆化性能-60°C不裂，發(fā)泡率50-70%，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，具有高介電強(qiáng)度和絕緣性，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
按照重量份數(shù)配比稱(chēng)取HDPE100份;氫氧化鎂30份;LDPE20份;EAA10