CN101781419A

CN101781419A - 20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101781419A
Application number: CN201010109735A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 刘雄军; 梁福才; 谢飞
Original assignee: Jiangsu Shangshang Cable Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shangshang Cable Group Co Ltd
Priority date: 2010-01-30
Filing date: 2010-01-30
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-30
Also published as: CN101781419B

Abstract

本发明是一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，该绝缘材料由A料、B料和C料组成。A料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，引发剂0.01～1，硅烷交联剂0.2～5，抗氧剂0.01～0.5。B料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，催化剂0.5～5，助催化剂1～30，抗氧剂0.1～0.5。C料的组分以及重量份数为：乙烯-辛烯共聚物100，加工助剂0.01～5，金属离子抑制剂0.2～5。其制备方法为：①分别将A料、B料、C料的原料提取后送入挤出机中混炼造粒得到三种颗粒料。②将上述三种颗粒料以100∶4～7∶2～6的比例提取后进行充分混和。③将上述混和料送入挤出机挤出得到成品。本制备方法水解交联速度快，加工工艺灵活，操作简单。本绝缘材料耐压等级高，使用寿命长。

Description

20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法，尤其是一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，属高分子材料技术领域。

背景技术

聚乙烯是电线电缆中常用的绝缘材料，但是聚乙烯是线性大分子，耐热性能和耐环境应力开裂能力较差，只有交联形成三维网状结构后，聚乙烯物化性能才能发生明显变化，力学性能和燃烧的滴落现象才能得到很大改善，耐环境应力开裂现象才能减少甚至消失，耐温等级才能提高至90℃，耐溶剂性能、耐化学性才能明显改善。

聚乙烯交联主要手段有三种，高能辐射交联、过氧化物交联、硅烷交联。高能辐照交联设备昂贵，有辐照污染，生产工艺较难控制，一般生产绝缘层较薄的交联聚乙烯绝缘电缆。过氧化物交联，聚乙烯对加工温度要求准确，制造工艺稍有偏差产品的性能改变很大，设备整体投资大，占地面积大。硅烷交联聚乙烯通过接枝或共聚在聚乙烯链上引入可交联的集团，然后再通过水解使其交联，不需要专用设备，普通挤出机就可以加工生产，工艺简单。

硅烷交联接枝聚乙烯的方式主要有共聚法、一步法和两步法。共聚法是乙烯和硅烷交联剂共聚，一般只能由石化公司完成。一步法硅烷交联聚乙烯需采用特殊设备，且反应程度不易控制，推广使用受到局限。传统的两步法硅烷交联聚乙烯是：第一步首先将硅烷接枝到聚乙烯分子链上，形成A料，其次将催化剂和聚乙烯混炼形成B料。第二步将A料和B料按一定比例混合后挤出，成型的产品在热水浴或水蒸气下进行水解交联。

传统的二步法制作硅烷交联聚乙烯有如下缺点：1、硅烷接枝的过程有过氧化物交联的副反应，接枝A料的流动性不好，不易加工。2、硅烷交联聚乙烯需要在温水浴或水蒸气中完成水解交联，水分子是极性，而聚乙烯是非极性，水分子在聚乙烯中的的扩散速度较慢，特别是20kV电缆的绝缘层较厚，水解交联需要的时间特别长。3、此二步法制造的硅烷交联聚乙烯绝缘材料耐压等级较低，一般只能适用于10kV及以下交联聚乙烯绝缘电缆。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的缺点，提供一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法。该制备方法大大提高了水解交联的反应速度，使加工工艺十分方便灵活，操作更加简单。用本制备方法制备的电缆绝缘材料耐压等级高，使用寿命长，特别适合用于20kV交联聚乙烯架空电缆。

本发明的技术方案是：一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，由A料、B料和C料组成。其中

A料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，引发剂0.01～1，硅烷交联剂0.2～5，抗氧剂0.01～0.5。B料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，催化剂0.5～5，助催化剂1～30，抗氧剂0.1～0.5。C料的组分以及重量份数为：乙烯-辛烯共聚物100，加工助剂0.01～5，金属离子抑制剂0.2～5。

所述的聚乙烯选用低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯、茂金属线形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种的组合物。

所述的引发剂选用过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酰中的一种。

所述的硅烷交联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

所述的抗氧剂选用1010、1135、1035、1076、DLTP、168、300#、双酚A中的一种或几种的组合物。

所述的催化剂选用正锆酸四丁酯、二辛基二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡中的一种。

所述的助催化剂选用EVA、EEA、PEG、MAH-g-PE、MAH-g-EVA中的一种或几种的组合物。

所述的乙烯辛烯共聚物选用辛烯含量为2％、5％、10％、18％、20％、30％的共聚物中的一种或几种的组合物。

所述的加工助剂选用聚乙烯用润滑剂油酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或流变剂含氟PPA中的一种或几种的组合物。

所述的金属离子抑制剂选用草酰二胺、水扬酰胺、联胺二酰中的一种或几种的组合物。该抑制剂能抑制电缆铜芯铜离子对绝缘的催化老化，能有效地延长电缆的使用寿命。

20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法包括如下工艺步骤：

①、按照A料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到A料颗粒料。

②、按照B料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到B料颗粒料。

③、按照C料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到C料颗粒料。

④、将上述①、②、③所得A料、B料和C料三种颗粒料以100∶4～7∶2～6的比例提取后再送入混和机进行充分混和得到混和料。

⑤、将上述④所得混和料送入单螺杆挤出机挤出得到成品。

本发明在B料中使用极性的高分子材料，即助催化剂，能大大加快水分子的扩散速度，大大提高水解交联的反应速度。在C料中添加聚乙烯流变助剂，即加工助剂，大大增强了接枝A料的流动性，使该加工工艺十分方便灵活，操作更加简单；在C料中使用乙烯-辛烯共聚物作为基料，能极大地提高聚乙烯的耐压等级；在C料中使用金属离子抑制剂，能抑制电缆铜芯铜离子对绝缘的催化老化，能有效地延长电缆的使用寿命。

本发明的有益效果是提供了一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法。该制备方法大大提高了水解交联的反应速度，使加工工艺十分方便灵活，操作更加简单。用本制备方法制备的电缆绝缘材料耐压等级高，使用寿命长，特别适合用于20kV交联聚乙烯架空电缆。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，由A料、B料和C料组成。其中

A料的组分以及重量份数为：低密度聚乙烯80，线形低密度聚乙烯20，过氧化二异丙苯0.05，乙烯基三甲氧基硅烷1.6，抗氧剂1010 0.2。

B料的组分以及重量份数为：低密度聚乙烯10，线形低密度聚乙烯90，正锆酸四丁酯1，助催化剂EVA 10，抗氧剂1010 0.2。

C料的组分以及重量份数为：辛烯含量为10％的乙烯-辛烯共聚物100，聚乙烯蜡3，水扬酰胺1.5。

①、按照上述A料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到A料颗粒料。

②、按照上述B料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到B料颗粒料。

③、按照上述C料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到C料颗粒料。

④、将上述①、②、③所得A料、B料和C料三种颗粒料以100∶5∶3，的比例提取后再送入混和机进行充分混和得到混和料。

⑤、将上述④所得混和料送入单螺杆挤出机挤出得到成品。

实施例2：

一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，由A料、B料和C料组成。其中

A料的组分以及重量份数为：低密度聚乙烯50，高密度聚乙烯50，过氧化二异丙苯0.04，乙烯基三乙氧基硅烷1.6，抗氧剂300# 0.2。B料的组分以及重量份数为：低密度聚乙烯100，二醋酸二丁基锡1.6，助催化剂EEA 8，抗氧剂168 0.2。C料的组分以及重量份数为：辛烯含量为5％的乙烯-辛烯共聚物100，聚丙烯蜡3，草酰二胺1.0。

20kV交联聚乙烯架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法中：A料、B料和C料三种颗粒料是以100∶5.5∶3.5的比例提取后再送入混和机进行充分混和得到混和料。其他工艺步骤均与实施例1相同。

实施例3：

一种20kV交联聚乙烯架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，由A料、B料和C料组成。其中

A料的组分以及重量份数为：中密度聚乙烯40，超低密度聚乙烯60，过氧化二异丙苯0.04，乙烯基三乙氧基硅烷1.8，抗氧剂DLTP 0.2。B料的组分以及重量份数为：线性低密度聚乙烯100，二月桂酸二丁基锡1.2，助催化剂EEA8，抗氧剂1076 0.2。C料的组分以及重量份数为：辛烯含量为18％的乙烯-辛烯共聚物100，流变剂含氟PPA 1.5，草酰二胺1.0。

20kV交联聚乙烯架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法中：A料、B料和C料三种颗粒料是以100∶6∶4的比例提取后再送入混和机进行充分混和得到混和料。其他工艺步骤均与实施例1相同。

Claims

1.一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于：由A料、B料和C料组成，A料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，引发剂0.01～1，硅烷交联剂0.2～5，抗氧剂0.01～0.5；B料的组分以及重量份数为：聚乙烯100，催化剂0.5～5，助催化剂1～30，抗氧剂0.1～0.5；C料的组分以及重量份数为：乙烯-辛烯共聚物100，加工助剂0.01～5，金属离子抑制剂0.2～5；

所述的聚乙烯选用低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯、茂金属线形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种的组合物；

所述的引发剂选用过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酰中的一种；

所述的硅烷交联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；

所述的抗氧剂选用1010、1135、1035、1076、DLTP、168、300#、双酚A中的一种或几种的组合物；

所述的催化剂选用正锆酸四丁酯、二辛基二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡中的一种；

所述的助催化剂选用EVA、EEA、PEG、MAH-g-PE、MAH-g-EVA中的一种或几种的组合物；

所述的乙烯辛烯共聚物选用辛烯含量为2％、5％、10％、18％、20％、30％的共聚物中的一种或几种的组合物；

所述的金属离子抑制剂选用草酰二胺、水扬酰胺、联胺二酰中的一种或几种的组合物；

2.根据权利要求1所述的一种20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤：

①、按照上述A料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到A料颗粒料；

②、按照上述B料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到B料颗粒料；

③、按照上述C料原料重量配比提取各原料并将其送入到双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得到C料颗粒料；

④、将上述①、②、③所得A料、B料和C料三种颗粒料以100∶4～7∶2～6的比例提取后再送入混和机进行充分混和得到混和料；

⑤、将上述④所得混和料送入单螺杆挤出机挤出得到成品。