CN105778295A - 一种聚丙烯电缆料的制备方法及聚丙烯电缆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯电缆料的制备方法及聚丙烯电缆料，所述制备方法首先将1～5份接枝剂、0.2～3份接枝助剂、0.05～0.20份引发剂和2～10份接枝剂载体共混均匀后，再与添加了0.2～1.5份稳定剂和2～5份催化剂的100份聚丙烯树脂共同挤出。通过本发明的制备方法制备的聚丙烯电缆料，耐高温、耐高压，抗拉强度高，最高可达35MPa，断裂伸长率不低于300％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。

Description

一种聚丙烯电缆料的制备方法及聚丙烯电缆料
技术领域
本发明涉及高分子聚合物技术领域，具体涉及一种聚丙烯电缆料的制备方法及聚丙烯电缆料。
背景技术
聚丙烯，是一种热塑性树脂，由丙烯聚合而成，结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃，具有良好的耐热性、耐腐蚀性能，在不受外力的条件下，150℃也不变形，化学稳定性也很好，同时也有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。因此，很多品种的石油用电缆都采用聚丙烯作为绝缘材料。
近年来，中国石油勘测开发一直保持强劲动力，同时给石油用电缆带来巨大的市场。石油电缆大多在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量大，更换周期短，这对用于制备电缆的电缆料的耐高温、耐高压性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的实施例是提供一种聚丙烯电缆料的制备方法及聚丙烯电缆料，所制备的聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度最高可达35MPa，断裂伸长率不低于300％，在135℃×168h的环境下老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，断裂拉伸应变变化率不大于±10％，应用所述聚丙烯电缆料制备的电缆，可解决在高温、高压环境下损坏量大、更换周期短的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种聚丙烯电缆料的制备方法，所述制备方法包括：
将1～5份接枝剂、0.2～3份接枝助剂、0.05～0.20份引发剂和2～10份接枝剂载体共混均匀后，再与添加了0.2～1.5份稳定剂和2～5份催化剂的100份聚丙烯树脂共同挤出；其中，所述份数为重量份数。
上述方案中，所述制备方法具体包括如下步骤：
步骤1，将2～10份的接枝剂载体烘干，在烘干的接枝剂载体中加入0.05～0.20份引发剂，并进行搅拌混合，然后将1～5份接枝剂与0.2～3份接枝助剂加入混合物中，边加入边搅拌，混合均匀后得到组分A，将组分A密封保存；
步骤2，将100份聚丙烯树脂和0.2～1.5份的稳定剂、2～5份的催化剂在剂出机中混合后进行挤出造粒，获得组分B；
步骤3，将组分A和组分B共混，得到聚丙烯电缆料。
上述方案中，所述步骤1中加入0.05～0.20份引发剂后，升温至50～80℃，采用滴加的方法加入1～5份接枝剂与0.2～3份接枝助剂，在500～1000转/分的速度下混合，滴加时间控制在9～11分钟，滴加和混合的过程保持温度不变；然后在300～500转/分的速度下出料获得组分A。
上述方案中，所述步骤2中挤出机的转速为30～70转/分，温度设置为加料段温度设置为170～185℃，混炼段温度设置为185～190℃，挤出造料段温度设置为190～200℃，法兰部分温度设置为190～200℃，机头部分温度设置为185～195℃。
上述方案中，所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯树脂。
上述方案中，所述制备方法还包括：在所述100份聚丙烯树脂中同时加入重量份数不多于10份的加工助剂。
上述方案中，所述制备方法还包括：在所述100份聚丙烯树脂中同时加入重量份数不多于2份的抗铜剂。
上述方案中，其特征在于，所述接枝剂选自3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷(VMMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)中的一种或多种。
上述方案中，所述引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
上述方案中，所述接枝助剂选自邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)中的一种或多种。
上述方案中，所述稳定剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经(抗氧剂1010)和/或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。
上述方案中，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、硬脂酸或己二酸、氧化锌和氧化锡中的一种或多种。
上述方案中，所述接枝剂载体选自粉末状聚丙烯树脂、沉淀法白炭黑和轻质碳酸钙中的一种或多种。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种聚丙烯电缆料，所述电缆料采用如上所述的任一制备方法进行制备。
本发明实施例的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例所记载的聚丙烯电缆料及其制备方法，所述制备方法的原材料包含有如下重量份数的组分：聚丙烯树脂100份；接枝剂1～5份；接枝助剂0.2～3份；引发剂0.05～0.20份；稳定剂0.2～1.5份；催化剂2～5份；接枝剂载体2～10份。通过本发明实施例的制备方法制备的聚丙烯电缆料，耐高温、耐高压，抗拉强度高，最高可达35MPa，断裂伸长率不低于300％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明提供一种聚丙烯电缆料的制备方法和聚丙烯电缆料，通过对聚丙烯电缆料成分的控制和调节，提高聚丙烯电缆料的耐高温、耐高压性能，并应用所述的聚丙烯电缆材料制备电缆，应用于石油输运中，有效的提高石油电缆的更换周期。
首先对本发明实施例中涉及到的化合物进行说明：3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷(VMMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、过氧化二异丙苯(DCP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。
实施例1
本实施例提供了一种聚丙烯电缆料及其制备方法，所述聚丙烯电缆料制备方法的原材料包括如下重量份数的组分：
聚丙烯电缆料的制备流程为：
先按照上述配方称取粉末聚丙烯和DCP、VMMS、TMPTA材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，然后密封保存。再将其余添加剂和聚丙烯树脂利用单螺杆挤出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
具体地，上述过程包括如下步骤：
步骤101，按上述配方称取原料；
步骤102，将烘干的接枝剂载体放入高速混合机中，加入引发剂，升温至80℃，采用滴加的方法按照配比加入接枝剂和接枝助剂，同时在500转/分(rpm)的速度下混合，滴加时间控制在9分钟左右，滴加和混合的整个过程保持温度不变；然后在300rpm的速度下出料获得组分A，密封防潮保存；
步骤103，将聚丙烯树脂和其他原料按照配比放入单螺杆挤出机中挤出造粒，获得组分B；
步骤104，将组分A和组分B按照配比共混挤出，即得聚丙烯电缆料。
优选的，步骤103中挤出机的转速为30-70转/分，温度设置为：加料段170℃，混炼段190℃，挤出造料段200℃，法兰部分200℃，机头部分185℃。
优选的，步骤104，可以在制备电缆的过程中进行，在制备电缆时，将组分A和组分B按照配比共混挤出，即可得到聚丙烯电缆。
对上述电缆产品进行检测，结果如下：
参考GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
表1实施例1电缆性能检测结果
从上述结果可以看出，上述聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度高，最高达32MPa，断裂伸长率为407％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
实施例2
本实施例提供了一种一种聚丙烯电缆料及其制备方法，所述聚丙烯电缆料制备方法的原材料包括如下重量份数的组分：
聚丙烯电缆料的制备流程为：
先按照上述配方称取粉末聚丙烯和DCP、VMMS、TMPTA材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，然后密封保存。再将其余添加剂和聚丙烯树脂利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
具体地，上述过程包括如下步骤：
步骤201，按上述配方称取原料；
步骤202，将烘干的接枝剂载体放入高速混合机中，加入引发剂，升温至50℃，采用滴加的方法按照配比加入接枝剂和接枝助剂，同时在700rpm的速度下混合，滴加时间控制在11分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在500rpm的速度下出料获得组分A，密封防潮保存；
步骤203，将聚丙烯树脂和其他原料按照配比放入单螺杆挤出机中挤出造粒，获得组分B；
步骤204，使用的时候，将组分A和组分按照配比共混挤出成缆。
优选的，步骤203中挤出机的转速为30转/分，温度设置为：加料段185℃，混炼段185℃，挤出造料段190℃，法兰部分190℃，机头部分185℃。
对上述电缆产品进行检测，结果如下：
参考GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
表2实施例2电缆性能检测结果
从上述结果可以看出，上述聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度高达35MPa，断裂伸长率为310％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
实施例3
本实施例提供了提供了一种聚丙烯电缆料及其制备方法，所述聚丙烯电缆料制备方法的原材料包括如下重量份数的组分：
聚丙烯电缆料的制备流程为：
先按照上述配方称取粉末聚丙烯和DCP、VMMS、TMPTA材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，然后密封保存。再将其余添加剂和聚丙烯树脂利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
具体地，上述过程包括如下步骤：
步骤301，按上述配方称取原料；
步骤302，将烘干的接枝剂载体放入高速混合机中，加入引发剂，升温至70℃，采用滴加的方法按照配比加入接枝剂和接枝助剂，同时在700rpm的速度下混合，滴加时间控制在10分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在500rpm的速度下出料获得组分A，密封防潮保存；
步骤303，将聚丙烯树脂和其他原料按照配比放入单螺杆机中挤出造粒，获得组分B；
步骤304，使用的时候，将组分A和组分按照配比共混挤出成缆。
优选的，步骤302中挤出机的转速为70转/分，温度设置为加料段180℃，混炼段188℃，挤出造料段195℃，法兰部分195℃，机头部分189℃。
对上述电缆产品进行检测，结果如下：
参考GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
表3实施例3电缆性能检测结果
从上述结果可以看出，上述聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度高，最高达34MPa，断裂伸长率为360％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
实施例4
本实施例提供了一种聚丙烯电缆料及其制备方法，所述聚丙烯电缆料制备方法的原材料包括如下重量份数的组分：
聚丙烯电缆料的制备流程为：
先按照上述配方称取粉末聚丙烯和DCP、VTMS、VTES、TMPTA材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，然后密封保存。再将其余添加剂和聚丙烯树脂利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
具体地，上述过程包括如下步骤：
步骤401，按上述配方称取原料；
步骤402，将烘干的接枝剂载体放入高速混合机中，加入引发剂，升温至80℃，采用滴加的方法按照配比加入接枝剂和接枝助剂，同时在500rpm的速度下混合，滴加时间控制在9分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300rpm的速度下出料获得组分A，密封防潮保存；
步骤403，将聚丙烯树脂和其他原料按照配比放入单螺杆机中挤出造粒，获得组分B；
步骤404，使用的时候，将组分A和组分B按照配比共混挤出成缆。
优选的，步骤403中挤出机的转速为30转/分，温度设置为加料段170℃，混炼段190℃，挤出造料段200℃，法兰部分200℃，机头部分185℃。
对上述电缆产品进行检测，结果如下：
参考GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
表4实施例4电缆性能检测结果
从上述结果可以看出，上述聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度高达35MPa，断裂伸长率420％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
实施例5
本实施例提供了一种聚丙烯电缆料及其制备方法，所述聚丙烯电缆料制备方法的原材料包括如下重量份数的组分：
聚丙烯电缆料的制备流程为：
先按照上述配方称取粉末聚丙烯和DCP、VTMS、VMMS、VTES、TMPTA、沉淀法白炭黑在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，然后密封保存。再将其余添加剂和聚丙烯树脂利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
具体地，上述过程包括如下步骤：
步骤501，按上述配方称取原料；
步骤502，将烘干的接枝剂载体放入高速混合机中，加入引发剂，升温至70℃，采用滴加的方法按照配比加入接枝剂和接枝助剂，同时在400rpm的速度下混合，滴加时间控制在10分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在400rpm的速度下出料获得组分A，密封防潮保存；
步骤503，将聚丙烯树脂和其他原料按照配比放入单螺杆机中挤出造粒，获得组分B；
步骤504，使用的时候，将组分A和组分B按照配比共混挤出成缆。
优选的，步骤503中挤出机的转速为50转/分，温度设置为加料段170℃，混炼段190℃，挤出造料段200℃，法兰部分200℃，机头部分185℃。
对上述电缆产品进行检测，结果如下：
参考GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
表5实施例5电缆性能检测结果
从上述结果可以看出，上述聚丙烯电缆料耐高温、耐高压，抗拉强度高，最高达36MPa，断裂伸长率为345％，135℃×168h老化后，拉伸强度变化率不大于±10％，采用上述聚丙烯电缆料制成的电缆，可满足在高温、高压甚至有H2S存在环境下使用，损坏量小，更换周期长，有效的延长了石油电缆的更换周期。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将1～5份接枝剂、0.2～3份接枝助剂、0.05～0.20份引发剂和2～10份接枝剂载体共混均匀后，再与添加了0.2～1.5份稳定剂和2～5份催化剂的100份聚丙烯树脂共同挤出；其中，所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
步骤1，将2～10份的接枝剂载体烘干，在烘干的接枝剂载体中加入0.05～0.20份引发剂，并进行搅拌混合，然后将1～5份接枝剂与0.2～3份接枝助剂加入混合物中，边加入边搅拌，混合均匀后得到组分A，将组分A密封保存；
步骤2，将100份聚丙烯树脂和0.2～1.5份的稳定剂、2～5份的催化剂在剂出机中混合后进行挤出造粒，获得组分B；
步骤3，将组分A和组分B共混，得到聚丙烯电缆料。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中加入0.05～0.20份引发剂后，升温至50～80℃，采用滴加的方法加入1～5份接枝剂与0.2～3份接枝助剂，在500～1000转/分的速度下混合，滴加时间控制在9～11分钟，滴加和混合的过程保持温度不变；然后在300～500转/分的速度下出料获得组分A。
4.根据权利要2所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中挤出机的转速为30～70转/分，温度设置为加料段温度设置为170～185℃，混炼段温度设置为185～190℃，挤出造料段温度设置为190～200℃，法兰部分温度设置为190～200℃，机头部分温度设置为185～195℃。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯树脂。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述100份聚丙烯树脂中同时加入重量份数不多于10份的加工助剂。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述100份聚丙烯树脂中同时加入重量份数不多于2份的抗铜剂。
8.根据权利要求1至7任一项所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述接枝剂选自3-异丁烯酰丙基三甲氧基硅烷(VMMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)中的一种或多种；
所述引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
9.根据权利要求1至7任一项所述的聚丙烯电缆料的制备方法，其特征在于，
所述接枝助剂选自邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)中的一种或多种；
所述稳定剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯经(抗氧剂1010)和/或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)；
所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、硬脂酸或己二酸、氧化锌和氧化锡中的一种或多种；
所述接枝剂载体选自粉末状聚丙烯树脂、沉淀法白炭黑和轻质碳酸钙中的一种或多种。
10.一种聚丙烯电缆料，其特征在于，所述电缆料采用如权利要求1至9任一项所述的制备方法进行制备。
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