CN102850636A - 一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,
(1)
在
70
至
80
℃的温度下将聚乙烯树脂预热
10
至
15
分钟;
(2)
对预热的聚乙烯树脂进行去杂质处理;
(3)
保持
70
至
80
℃的温度,并向加热的聚乙烯树脂中添加过氧化物交联剂和多元复配抗氧剂,并搅拌
30
至
35
分钟后静置
20
至
25
小时后得到制品。其优点在于,本发明所获得的高绝缘聚乙烯材料,挤出性和成缆性好,可用于高压电力电缆的绝缘层或护套层;本发明的能耗低,生产效率高,排除了传统熔融造粒工艺加工温度过高,容易形成预交联的隐患,解决了吸收法改性扩散分布不均匀,制品质量不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆绝缘料的制备领域,尤其是一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法。
背景技术
电线电缆是电力运输的关键部件,其中的绝缘材料是电缆耐压的关键因素之一。高分子材料具有优良的绝缘特性和可加工性能,成为电缆绝缘材料的首选。而化学交联聚乙烯又以其独特的绝缘特性和优良的力学性能、耐热性能,如较高的过载温度、使用温度和短路温度,成为近年来发展迅猛的高压电缆用绝缘材料。目前,国际上110-220kV 级高压电缆基本上均使用交联聚乙烯绝缘层,部分500-800kV 级超高压电缆的交流线路也开始使用运行。我国的电力电缆也在向高压、超高压方向发展,与此同时相应的电线电缆绝缘材料业在逐步由低压向高压发展。中压(35kV 及以下) 的高分子绝缘电缆料总体来说与世界上先进国家的水平相差不远,但110kV 及以上高等级的材料,国内至今都无法生产,全部从国外进口。高绝缘聚乙烯材料的制作工艺分为熔融共混造粒和添加剂吸收造粒,比较之下,前者的优势是国内外的技术相对成熟,劣势是需要一个把聚乙烯熔融挤出的过程,工艺成本和步骤要比后者多,并且不能避免预交联的隐患;后者的优势是工艺简单,成本低廉,但是会有添加剂吸收不充分,扩散分布不均匀的问题。聚乙烯吸收法化学交联改性的技术瓶颈,关键点是一种新型多元抗氧剂取代传统的抗氧剂,既能满足化学交联电缆材料的常规热老化性能,又能满足与PE 的相容性,保证在PE 内部扩散分布均匀,最大限度的减少添加剂的析出。从抗氧剂的机理出发,传统的抗氧剂或者复配抗氧剂具有抗热氧老化效果好,自身稳定,热失重低,抗老化后期效性高等优势,但用在聚乙烯吸收法化学交联改性中会产生吸收不充分,PE 内部扩散分布不均匀的。原因是此类抗氧体系分子量大,熔点高,在吸收法改性的工艺温度下与PE 相容性差,易析出,导致最终制品质量波动性大。
发明内容
本发明目的是:提供一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,该方法能耗低,生产效率高,排除了传统熔融造粒工艺加工温度过高,容易形成预交联的隐患,解决了吸收法改性扩散分布不均匀,制品质量不稳定的问题。
本发明的技术方案是:一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,
(1) 在70至80℃的温度下将聚乙烯树脂预热10至15分钟;
(2) 对预热的聚乙烯树脂进行去杂质处理;
(3) 保持70至80℃的温度,并向加热的聚乙烯树脂中添加过氧化物交联剂和多元复配抗氧剂,并搅拌30至35分钟后静置20至25小时后得到制品。
进一步的,步骤(1)中所述的聚乙烯树脂的直径为2-3mm,其熔融指数为1.5-2.0g/10min,密度为0.910-0.915g/cm
3
。
进一步的,步骤(3)中所述的过氧化物交联剂选自2,5- 二甲基-2,5- 双( 叔丁过氧基) 己烷、双叔丁过氧基二异丙苯、过氧化苯甲酰或4,4- 双( 过氧化叔丁基) 戊酸正丁酯中的一种或几种。
进一步的,步骤(3)中所述的多元复配抗氧剂为受阻酚抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物,其重量比为:
受阻酚类∶亚磷酸酯类∶硫代酯类=2-2.5∶2-2.5∶1。
进一步的,所述过氧化物交联剂、所述聚乙烯树脂以及所述多元复配抗氧剂的重量比为2-3.5:100:0.3-0.5。
进一步的,上述的整个生产过程中,环境保持正压,空气压力为10-15N/m
2
,空气清洁度杂质粒子数≤0.2×10
8
Nr/m
3
,环境温度20±5℃,相对湿度<75%
与现有技术相比,本发明的特点和显著优点为:
1.本发明所获得的高绝缘聚乙烯材料,挤出性和成缆性好,可用于高压电力电缆的绝缘层或护套层。
本发明能耗低,生产效率高,排除了传统熔融造粒工艺加工温度过高,容易形成预交联的隐患,解决了吸收法改性扩散分布不均匀,制品质量不稳定的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的目的在于提供一种110-220kV 的高绝缘聚乙烯材料的制备方法。
实施例1
配方:( 重量份)
过氧化物交联剂 2份
聚乙烯树脂 100份
多元复配抗氧剂 0.3份
聚乙烯树脂的直径为2-3mm,其熔融指数为1.5-2.0g/10min,密度为0.910-0.915g/cm
3
。
过氧化物采用2,5- 二甲基-2,5- 双( 叔丁过氧基) 己烷。
多元复配抗氧剂的组分如下:
受阻酚类∶亚磷酸酯类∶硫代酯类=2∶2∶1。
将受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代类混合,即可获得多元复配抗氧剂;
制备方法:
(1) 在70℃的温度下将聚乙烯树脂预热10分钟;
(2)对预热的聚乙烯树脂进行去杂质处理;
(3)保持70℃的温度,并向加热的聚乙烯树脂中添加过氧化物交联剂和多元复配抗氧剂,并搅拌30分钟后静置25小时后得到制品。
上述的整个生产过程中,环境保持正压,空气压力为10-15N/m
2
,空气清洁度杂质粒子数≤0.2×108Nr/m3,环境温度20±5℃,相对湿度<75%。
能耗比较
传统熔融造粒改性 | 本发明吸收法改性 | |
传动能耗 | 195kw | 34kw |
风机能耗 | 82kw | 0kw |
加热能耗 | 60kw | 25kw |
制品性能比较
序号 | 测试项目 | 单位 | 传统熔融造粒改性 | 本发明吸收法改性 |
1 | 拉伸强度 | Mpa | 21.8 | 22.0 |
2 | 断裂伸长率 | % | 490 | 533 |
3 | 载荷下最伸长率 | % | 48 | 59 |
4 | 水分 | Ug/g | 70 | 50 |
5 | 杂质 | 0.12-0.25mm | 2 | 0 |
6 | 交联度 | % | 86 | 85 |
实施例2
配方:( 重量份)
过氧化物交联剂 3.5份
聚乙烯树脂 100份
多元复配抗氧剂 0.5份
聚乙烯树脂的直径为2-3mm,其熔融指数为1.5-2.0g/10min,密度为0.910-0.915g/cm
3
,采用埃克森美孚的1002YB。
过氧化物采用2,5- 二甲基-2,5- 双( 叔丁过氧基) 己烷。
多元复配抗氧剂的组分如下:
受阻酚类∶亚磷酸酯类∶硫代酯类=4∶4∶2。
将受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代类混合,即可获得多元复配抗氧剂;
制备方法:
(1) 将聚乙烯树脂在80℃的温度下预热10分钟;
(2)对预热的聚乙烯树脂进行去杂质处理;
(3) 加入过氧化物交联剂,和多元复配抗氧剂并保持加热80℃,搅拌30分钟,然后静置保持20小时即可得到制品。
上述的整个生产过程中,环境保持正压,空气压力为10-15N/m
2
,空气清洁度杂质粒子数≤0.2×10
8
Nr/m
3
,环境温度20±5℃,相对湿度<75%。
能耗比较
传统熔融造粒改性 | 本发明吸收法改性 | |
传动能耗 | 195kw | 34kw |
风机能耗 | 82kw | 0kw |
加热能耗 | 60kw | 25kw |
制品性能比较
序号 | 测试项目 | 单位 | 传统熔融造粒改性 | 本发明吸收法改性 |
1 | 拉伸强度 | Mpa | 21.8 | 22.0 |
2 | 断裂伸长率 | % | 490 | 533 |
3 | 载荷下最伸长率 | % | 48 | 59 |
4 | 水分 | Ug/g | 80 | 35 |
5 | 杂质(1kg中) | 0.12-0.25mm | 1 | 0 |
6 | 交联度 | % | 87 | 85 |
从以上两个实例各方面数据来看,采用本发明及工艺制得的产品与同原料熔融造粒方式的制品在相比,在能耗方面有极大的优势;在力学性能和电气性能上,两者相当,在杂质性能方面本发明制品继续有着优势,因此在中高压电缆绝缘制备上前景看好。
以上所述,仅为发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,
(1) 在70至80℃的温度下将聚乙烯树脂预热10至15分钟;
(2) 对预热的聚乙烯树脂进行去杂质处理;
(3) 保持70至80℃的温度,并向加热的聚乙烯树脂中添加过氧化物交联剂和多元复配抗氧剂,并搅拌30至35分钟后静置20至25小时后得到制品。
2.根据权利要求1所述的一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的聚乙烯树脂的直径为2-3mm,其熔融指数为1.5-2.0g/10min,密度为0.910-0.915g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的过氧化物交联剂选自2,5- 二甲基-2,5- 双( 叔丁过氧基) 己烷、双叔丁过氧基二异丙苯、过氧化苯甲酰或4,4- 双( 过氧化叔丁基) 戊酸正丁酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的多元复配抗氧剂为受阻酚抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物,其重量比为:
受阻酚类∶亚磷酸酯类∶硫代酯类=2-2.5∶2-2.5∶1。
5.根据权利要求1所述的一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,所述过氧化物交联剂、所述聚乙烯树脂以及所述多元复配抗氧剂的重量比为2-3.5:100:0.3-0.5。
6.根据权利要求1所述的一种高绝缘聚乙烯材料的制备方法,其特征在于,上述的整个生产过程中,环境保持正压,空气压力为10-15N/m2,空气清洁度杂质粒子数≤0.2×108Nr/m3,环境温度20±5℃,相对湿度<75%。
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-
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Application publication date: 20130102 |