CN111303516A - 一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其制备方法 - Google Patents

一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其制备方法，屏蔽料的原料包括如下组分：聚丙烯10‑30份；热塑性弹性体5‑15份；高密度聚乙烯20‑40份；导电炭黑20‑40份；白油2‑10份；抗氧剂0.5‑2份；抗铜剂0.2‑1份；润滑剂0.2‑1份；剥离剂0.1‑0.5份；所述份数为质量份数；其中，聚丙烯的熔体流动速率≥2g/10min、熔点≥150℃；高密度聚乙烯的熔体流动速率≥9g/10min、熔点≥120℃。本发明用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，具有非交联、耐温等级高、柔韧性佳、使用寿命长、能耗低、无污染且可回收再利用等特点，且与绝缘之间可剥离性好，原料组成简单、成本低廉；制备方法简单、易操作。

Description

一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其 制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其制备方法，属于电缆材料领域。
背景技术
现阶段电力电缆的绝缘料大多使用交联聚乙烯(XLPE)，但XLPE在使用过程中暴露出以下缺点：1.XLPE在制备过程所需要的设备成本比较高、产率低、能源耗费大，而且在加工过程中易引入杂质，直接影响其电绝缘性能；2.XLPE是热固性材料，回收困难，当其到达使用寿命不但会带来严重的污染而且浪费了大量的资源。为改善材料与环境的相容性，寻找一种新型可回收的电缆绝缘材料进行替代具有重要的意义。
聚丙烯具有机械强度高、易加工、化学性能稳定、价格便宜、耐热性能和电气绝缘性能好等优势，而且是热塑性材料，已成为目前产量增速最快的塑料之一，产量在五大通用塑料中位居第三。目前用聚丙烯作为电力电缆的环保绝缘材料已经成为研究的热点，该项研究具有明显的环境和能源效益。与XLPE相比，聚丙烯材料可回收，符合当今社会低碳环保的导向，因此聚丙烯是一种理想的可回收的电缆绝缘材料。
研究与聚丙烯电缆绝缘材料相配套的热塑性半导电屏蔽料也具有非常重要的意义，目前国内外对热塑性的半导电屏蔽料、尤其是可剥离半导电屏蔽料，报道较少，其综合性能有待进一步提高。
发明内容
本发明提供一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料及其制备方法，热塑型可剥离半导电屏蔽料具有非交联、耐温等级高、与绝缘料之间具有良好的可剥离性、使用寿命长、能耗低、无污染且可回收再利用等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其原料包括如下组分：
Figure BDA0002397915280000011
所述份数为质量份数；其中，聚丙烯的熔体流动速率≥2g/10min、熔点≥150℃；高密度聚乙烯的熔体流动速率≥9g/10min、熔点≥120℃。
上述聚丙烯可以提高可剥离半导电屏蔽料的耐温性和柔韧性，并延长使用寿命；高密度聚乙烯可提高可剥离半导电屏蔽料与聚丙烯绝缘材料的可剥离性；通过特定比例的聚丙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体的组合和相互促进，在显著提高力学性能的同时，提高了屏蔽料的耐温性，延长了使用寿命，确保了与绝缘料之间的可剥离性，无污染且可回收。
为了进一步提高用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的柔韧性、同时进一步促进各物料之间的协同效应，热塑性弹性体为TPE、润滑剂EBS、POE或EVA中的至少一种。TPE为苯乙烯类热塑性弹性体；S润滑剂EBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物；POE为乙烯和丁烯的高聚物或乙烯和辛烯的高聚物；EVA为乙烯-乙酸乙烯共聚物。
为了进一步保证用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的导电性，导电炭黑的吸碘值为46±3mg/g，吸油值为115±3cc/100g，325目筛余物＜10ppm。
为了进一步保证用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料制备时的柔韧性和可操作性，同时进一步保证所得产品的力学性能，白油的纯净度≥99.5％、闪点≥280℃。
为了进一步延长用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的使用性能，同时进一步促进剂各组分之间的协同效应，提高产品的力学性能，抗氧剂为抗氧剂445或抗氧剂1010中的至少一种。
为了进一步延长产品的使用寿命，同时保证产品的力学性能，抗铜剂为1024。
为了进一步保证用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的柔韧性和可操作性，润滑剂为润滑剂EBS和硬脂酸锌中的至少一种。
为了进一步提高用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料与聚丙烯绝缘材料的可剥离性，剥离剂为氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷。
上述环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料在制备时，可将各原料组分在高速混合机中混匀后，用双螺杆挤出机挤出、造粒，然后干燥，即得环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料。双螺杆挤出机为喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机。前述制备方法简单、易操作。
为了确保挤出性能和所得粒料的使用使用性能，双螺杆挤出机的温度为：加料段175±5℃，混料段185±5℃，挤出造粒段195±5℃，机头部分195±5℃。
为了进一步提高所得屏蔽料的均匀性，进一步提高屏蔽料的力学性能，上述环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的制备方法，包括如下步骤：
1)先将导电炭黑与白油、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂、剥离剂在高速混合机中充分混合，混合时间为10±2min，温度控制在50±5℃，搅拌速率40±3RPM，使各粉体之间均匀分散，白油被粉体全部吸收；
2)将步骤1)所得物料、聚丙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体用双螺杆挤出机挤出、造粒，然后干燥，即得环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明用于环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，具有非交联、耐温等级高、柔韧性佳、使用寿命长、能耗低、无污染且可回收再利用等特点，且与绝缘之间可剥离性好，原料组成简单、成本低廉；制备方法简单、易操作。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
Figure BDA0002397915280000021
按照配方准确称取各种物料备用；先将导电炭黑与白油、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂在高速混合机中充分混合，混合时间为10min，温度控制在50℃，搅拌速率40RPM，使各粉体之间均匀分散，白油被粉体全部吸收；使用喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机生产：将聚丙烯树脂、高密度聚乙烯、热塑性弹性体混合后加入主喂料；将高速搅拌后的导电炭黑与白油、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂混合物加入侧喂料，在喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机中挤出，通过水下切粒制成该环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的颗粒。所述喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机的四个温度段为：加料段175±5℃，混料段185±5℃，挤出造粒段195±5℃，机头部分195±5℃。
剥离力测试所用的环保型电力电缆聚丙烯绝缘材料包括如下组分：聚丙烯(燕山石化K8303)85份；热塑性弹性体TPE(杜邦陶氏4556)10份；白油(宁波汉圣2158)4.3份；抗氧剂(科聚亚445和巴斯夫1010质量比为1:1的混合物)0.5份；抗铜剂(上海朗裕1024)0.2份。
所制备的电缆料的相关性能见表1。
实施例2
Figure BDA0002397915280000031
混合及挤出造粒等工艺同实施例1。剥离力测试所用的环保型电力电缆聚丙烯绝缘材料同实施例1。所制备的电缆料的性能见表1。
实施例3
Figure BDA0002397915280000032
混合及挤出造粒等工艺同实施例1。剥离力测试所用的环保型电力电缆聚丙烯绝缘材料同实施例1。所制备的电缆料的性能见表1。
实施例4
Figure BDA0002397915280000033
混合及挤出造粒等工艺同实施例1。剥离力测试所用的环保型电力电缆聚丙烯绝缘材料同实施例1。所制备的电缆料的性能见表1。
对比例1
本例提供一种电力电缆绝缘用过氧化物交联型可剥离半导电屏蔽料，以重量份计算，它的原料配方如下：
Figure BDA0002397915280000041
上述材料的制备方法具体如下：将配方量的白油、导电炭黑、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、交联剂、抗氧剂和抗铜剂加入高速混合机中充分混合，混合时间为10min，温度控制在50℃，搅拌速率40RPM，使各粉体之间均匀分散，白油被粉体全部吸收；将混合分散以后的混合物与EVA用密炼机110℃加工密炼，经单螺杆挤出后造粒。即得电力电缆绝缘用过氧化物交联型可剥离半导电屏蔽料。
剥离力测试所用的交联聚乙烯绝缘材料包括如下组分：聚乙烯(扬子巴斯夫2220H)100份；交联剂(阿克苏诺贝尔过氧化二异丙苯)2份；抗氧剂(巴斯夫1010)1份和抗铜剂(上海朗裕1024)0.2份。
所制备的电缆料的性能见表1。
表1实施例1-4及对比例制得电缆料性能测试结果
Figure BDA0002397915280000042

Claims (10)

1.一种环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：其原料包括如下组分：
Figure FDA0002397915270000011
所述份数为质量份数；其中，聚丙烯的熔体流动速率≥2g/10min、熔点≥150℃；高密度聚乙烯的熔体流动速率≥9g/10min、熔点≥120℃。
2.如权利要求1所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：热塑性弹性体为TPE、S润滑剂EBS、POE或EVA中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：导电炭黑的吸碘值为46±3mg/g，吸油值为115±3cc/100g，325目筛余物＜10ppm。
4.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：白油的纯净度≥99.5％、闪点≥280℃。
5.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂445或抗氧剂1010中的至少一种。
6.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：抗铜剂为1024。
7.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：润滑剂为润滑剂EBS和硬脂酸锌中的至少一种。
8.如权利要求1或2所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料，其特征在于：剥离剂为氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷。
9.权利要求1-8任意一项所述的环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)先将导电炭黑与白油、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂、剥离剂在高速混合机中充分混合，混合时间为10±2min，温度控制在50±5℃，搅拌速率40±3RPM，使各粉体之间均匀分散，白油被粉体全部吸收；
2)将步骤1)所得物料、聚丙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体用双螺杆挤出机挤出、造粒，然后干燥，即得环保型电力电缆绝缘用热塑型可剥离半导电屏蔽料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的温度为：加料段175±5℃，混料段185±5℃，挤出造粒段195±5℃，机头部分195±5℃。
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