一步法制備10kV及以下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10kV及以下電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料。一步法制備10kV及以下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。按重量百分比計由以下的組分制備得到：LLDPE?7042、LLDPE?8320、LDPE、EVA、PP、硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑DCP、抗氧劑300、抗氧劑1010、抗氧劑DLTP、抗氧劑1024、有機錫、氟橡膠母料。本發(fā)明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候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
【專利說明】
一步法制備10kV及以下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10kV及以下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，其中相對量大、應(yīng)用歷史 長的主要是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、核電站、艦船用電纜及其他環(huán)境惡劣的使用 場合的要求，交聯(lián)型無鹵低煙電纜料的應(yīng)用范圍將會越來越大。
[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，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，故對護(hù)套材料的耐電痕性有較為苛刻的要求，即在施加實際使用拉力 的90%張力情況下，進(jìn)行1000小時的耐電痕試驗，它需要有為此專門設(shè)計的配方體系，其中 的關(guān)鍵即為耐電痕劑的使用、優(yōu)越的物理機械性能、良好工藝加工性的平衡。目前，英、德、 美等國對ADSS的壽命研究還在繼續(xù)，其重點還是如何提高置于空間電場中電纜護(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 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，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（如125°C、150°C)的應(yīng) 用開發(fā)上，與國外差距比較大。

【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10kV及以下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候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0012] 為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0013] 10kV及以下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由 以下的組分制備得到： LLDPB-7042； 40^45% LLDPE-8320： 18~25% LDPE： 20："30°/〇：
[0014] EVA： 5~12% 娃焼偶聯(lián)劑.： 1 :2% 交聯(lián)劑 DCP; 0. ΚΓΟ. 15% 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制備得到： LL&PE-7 嶋 Γ5% LLDPE-832C); Γ5% PP；： 0.5~1% 抗氧劑 1010: 0. 02'v0. 1%
[0017] 抗氧劑 I)LTP: 0.01 ~0.05% 抗氧劑1024: 0. 2~0. 1% 有機錫： 0. 2~0. 1% 氟橡膠母料； 氣f 0.滿。
[0018] 作為優(yōu)選，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 40% LLDPE-8.320； 20% LDPI： 25%
[0019] EVA： 8.23% 硅烷偶聯(lián)劑： 1,6% 交聯(lián)劑DCP: 13%
[0020] 抗氧劑 300: 0.04%
[0021]以及催化劑母料；
[0022]所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 2:. 5% ：LLDPB-8320 j 1. 5% PPs Q.75% 娃焼偶聯(lián)劑： 1./6%
[0023]抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0024]二步法制備10kV及以下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:將以上催化劑母料的材料在攪拌機里攪拌，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料斗，擠出機溫度：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)機吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時以 上然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時存放；
[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、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按比例吸入到攪拌機進(jìn)行混 合，混合均勻后吸入干燥塔，設(shè)定60°C，烘干時間大于半個小時，之后將材料吸入原料料倉； [0029] 2.3)以上物料經(jīng)計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經(jīng)配好的硅烷助劑也 經(jīng)過計量稱在第二區(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，經(jīng)脫水后由輸送風(fēng)機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進(jìn)行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0031] 2.5)計量、包裝即為成品。
[0032] 一步法制備1 OkV及以下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:將以上催化劑母料的材料在攪拌機里攪拌，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料斗，擠出機溫度：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)機吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時以 上然后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時存放；
[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、LLDPE-8320、LDPE、EVA、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小時的吸收后放出；
[0040] 2.6)計量、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候會放出有毒有害 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，出膠均勻，無顆粒，連續(xù)開機12天無老膠出現(xiàn)；電纜熱延伸檢測在70 %~ 80%，永久變形在0~5%范圍內(nèi)；局部放電檢測在2PC以內(nèi)，工頻耐壓試驗30分鐘無擊穿;半 成品、成品檢測均符合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。短路運行溫度 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)電纜過載運行時易造成 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 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。
【具體實施方式】
[0044] 實施例1
[0045] 10kV及以下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由 以下的組分制備得到： LLDPE-7S42： 42.25% LLDPE-8320 : 21. 5% LDFE： 25% MU 8.23% PP；： 0.75% 石圭煉偶聯(lián)劑1. 6%
[0046]交聯(lián)劑 I)CP: 0. 13% 抗氧劑300: 0. 04% 抗氧劑KUO: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0047]二步法制備10kV及以下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。
[0048] 1、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042； 22. 5 公斤 2. 25% LLDPE-8320； 15 公斤 1/5% PP：; 7.5 公斤 0· 75% 氟橡膠母粒：_3, 35公斤 0., 33S%
[0049] 有機錫： 0.4公斤 0. 04% 抗氧劑1010: 0.5公斤 0.05% 抗氧劑DLTP: 0.25公斤0,025% 抗氧劑1024: 0. 5公斤 0. 05%;
[0050] 將以上材料(共50公斤)在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然 后放出倒入擠出機料斗(擠出機溫度：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)機吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔(設(shè)置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑 袋進(jìn)行包裝、暫時存放。
[0051 ] 2、成品制備：
[0052] 2.1)將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進(jìn)行混 合(混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0053] 2·2)將LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40% :20%:25%: 8.23 % : 5 %的比例吸入到攪拌機進(jìn)行混合，混合均勻后吸入干燥塔，設(shè)定60 °C，烘干時間大 于半個小時，之后將材料吸入原料料倉；
[0054] 2.3)以上物料經(jīng)計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經(jīng)配好的硅烷助劑也 經(jīng)過計量稱在第二區(qū)加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進(jìn)行接枝；
[0055] 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，經(jīng)脫水后由輸送風(fēng)機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進(jìn)行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0056] 2.4)計量、包裝即為成品。
[0057] 2.5)對以上制備的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為合格。
[0058]
[0060] 實施例2
[0061] 10kV及以下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由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042} 40.70% LLDPE-8320: 24. 35% LDPE： 21.25% EVA： 10.68% PP； 0.75% 硅烷偶聯(lián)劑： L?
[0062] 交聯(lián)劑 DCP: ?：. l：3i 抗氧劑300: 0. 04% 抗氧劑 Η) 10: 0. 05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0063] 上述的絕緣材料采用實施例1的二步法制備絕緣材料。
[0064] 實施例3
[0065] 10kV及以下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由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 42.25%： LLDPE-8320: 2L 5%： LDPE： 2:5%. Ε￥?：： 8.23% ΡΡ? 0,75%
[0066] 硅烷偶聯(lián)劑： 1.61 交聯(lián)劑 DCP; 0, 13%： 抗氧剤300: 0,04? 抗氧劑1010: 〇.循%: 抗氧劑 DLTP: 0, 0251 抗氧劑 1024: Q. 05%：
[0067]有機錫： 0.04% 氟橡膠母料： 0... 3_3§%<；
[0068] 一步法制備10kV及以下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。
[0069] -、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042： 22.5 公斤 .2.25% LLDPE-8320： 15 公斤 L 5% PP： 7.5 公斤 0.75% 氟橡膠母粒： 3.35公斤 0.335%
[0070] 有機錫5 0.4公斤 0.04% 抗氧劑1010: 0.5公斤 0. Q5% 抗氧劑I兒TP: 0. 2:5公斤 0. 02B% 抗氧劑1024: 0, 5公斤 Q..Q5%;
[0071] 將以上材料(共50公斤)在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然 后放出倒入擠出機料斗(擠出機溫度：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)機吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔(設(shè)置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑 袋進(jìn)行包裝、暫時存放。
[0072] 二、成品制備：
[0073] 1、將硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進(jìn)行混合 (混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0074] 2、將主設(shè)備雙錐轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行加熱到90°C ;
[0075] 3、將 LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40%:20%:25% :8·23%: 5%的比例吸入到雙錐轉(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；
[0076] 4、以上物料干燥、混合2.5小時后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到物 料內(nèi)；
[0077] 5、硅烷助劑經(jīng)過2.5小時的吸收后放出；
[0078] 6、計量、包裝即為成品。
[0079] 7、對以上制備的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為合格。
[0080]
[0081]
[0082] 實施例4
[0083] 10kV及以下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由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042: 44.25% LLDPE-8320： 20. m IDPE：. 21% m：L· 11.23%
[0084] PP； ：0.7S% 硅烷偶聯(lián)劑： 1.6% 交聯(lián)劑 I)CP: 0. 13% 抗氧劑300: 0. 04% 抗氧劑 10Η): 0. 05% 抗氧劑 DLTP: Ο, 0251 抗氧劑 1024: 0. 05%
[0085] 有機錫： ao:猶 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0086] 上述的絕緣材料采用實施例3的一步法制備絕緣材料。
【主權(quán)項】
1. 一步法制備IOkV及以下電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料的方法，其特征在于該絕 緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042; 4()~45% LLDPE-8320； 18^25% LDPE: 20-3()% EVAj 5~12% 硅烷偶聯(lián)劑： Γ2% 交聯(lián)劑 DCP: 0. 10-〇. 15% 抗氧劑 300: 0, 02"0, 06%： 以及催化劑母料； 所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： Γ5% LLDPE-8320； Γ51 PP; 0,5"1% 抗氧劑 1010: 0. .02~0.1% 抗氧劑 DLTP: 0. ()Γ：0. 05% 抗氧劑 1024: 0. 2^0. 1% 有機錫： 0· 2~0· 1% 氟橡膠母料： ：Γ〇:. 5?; 該方法包括以下的步驟： 1) 催化劑母料制備:將以上催化劑母料的材料在攪拌機里攪拌，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料斗，擠出機溫度: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)機吹干后進(jìn)行切粒，顆粒在干燥塔，設(shè)置80 °C烘干2小時以上然 后用真空鋁塑袋進(jìn)行包裝、暫時存放； 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) LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、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) 以上物料干燥、混合2.5小時后，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小時的吸收后放出； 2.6) 計量、包裝即為成品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備IOkV及以下電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料 的方法，其特征在于催化劑母料由以下的組份制備得到： LLDPE-7042：2.25% LLDPE-8320：1.5% PP：0.75% 抗氧劑1010:0.05% 抗氧劑DLTP :0.025 % 抗氧劑1024:0.05 % 有機錫:0.04 % 氟橡膠母料:0.335 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一步法制備IOkV及以下電線電纜用硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣材料 的方法，其特征在于：LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按：40 % : 20 % : 25 % : 5%的比例吸入到攪拌機進(jìn)行混合。
【文檔編號】C08L23/08GK106009234SQ201610547609
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】趙勇, 李順利, 俞麗琴, 蔡煜明, 鄭顏
【申請人】浙江太湖遠(yuǎn)大新材料股份有限公司