CN113004601A - 一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电缆料的技术领域，具体公开了一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法。电缆料包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯70‑90份；线性低密度聚乙烯10‑30份；乙烯‑丙烯酸共聚物2‑4份；山梨糖醇2‑3份；交联剂5‑10份；抗氧剂1‑3份；稳定剂1‑3份；补强剂1‑3份；其制备方法包括以下步骤：步骤(1)高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、交联剂和稳定剂混合，加热熔融共混，得到交联聚乙烯前体；步骤(2)将交联聚乙烯前体、抗氧剂、补强剂、乙烯‑丙烯酸共聚物和山梨糖醇加热混炼，得到交联聚乙烯处理物；步骤(3)将交联聚乙烯处理物模压成型，自然冷却得到交联聚乙烯电缆料。本申请的电缆料可用于制作电缆，改善了交联聚乙烯电缆料易水树老化的问题。

Description

一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本申请涉及电缆料的技术领域，更具体地说，它涉及一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
随着我国石油化工、通讯、交通、建筑、电力等工业的发展，近年来发电厂、变电站、冶炼以及石油化工等行业对电缆的需求量极大。电线电缆应用到越来越多的领域中，对其负载量及工作时长的要求越来越高，很多电线电缆需要暴露在室外和环境恶劣的情况下进行工作，所以对电线电缆所使用的材料的性能要求非常严格。
相关技术中，传统的电缆，一般采用PVC塑料作为绝缘层材料，但是PVC材料含有大量的卤素，燃烧时释放大量的有害气体，对周围环境造成很大的伤害。聚乙烯具有良好的绝缘性、易加工性、耐低温性和抗老化性等特点，是一种非常优异的电气绝缘材料。因此，以交联聚乙烯作为绝缘材料的电缆料逐渐被重视。
但是现在所使用的交联聚乙烯电缆料容易水树老化，水树老化是电力电缆在潮湿环境下诱发击穿的主要原因，不断的造成重大的经济损失。
发明内容
为了改善交联聚乙烯电缆料易水树老化的问题，本申请提供一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法，采用如下的技术方案：
一种交联聚乙烯电缆料及其制备方法，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0002953814490000011
Figure BDA0002953814490000021
通过采用上述技术方案，高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，不溶于任何有机溶剂，耐酸碱和各种盐类的腐蚀；线性低密度聚乙烯具有良好的柔软性、延展性和电绝缘性，作为电缆外包材时，起到绝缘作用，且化学稳定性好，耐老化性能强，在长期使用时，不易老化；乙酸-丙烯酸共聚物和山梨糖醇复配使用时，能够改善电缆料易水树老化的问题；交联剂使得高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯分子之间发生相互交联，使得电缆料结构强度更高，且耐老化性能更佳；抗氧剂使得电缆料在使用过程中，抗氧化性能增强，提高了使用的耐久性；稳定剂使得多种原料在搅拌混合时，各种原料分散的更加均匀，不易发生沉积；补强剂增强了电缆料的结构强度。
优选的，所述电缆料包括以下重量份的原料：
Figure BDA0002953814490000022
优选的，所述乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇的重量份数混合比为1：(0.8-0.9)。
通过采用上述技术方案，乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇的重量份数混合比为1：(0.8-0.9)时，电缆料的抗水树老化性能更佳。
优选的，所述交联剂为二乙烯基苯。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂BHT。
优选的，所述稳定剂为有机锡稳定剂。
优选的，所述补强剂为炭黑。
第二方面，本申请提供一种交联聚乙烯电缆料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种交联聚乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、交联剂和稳定剂混合，加热至120-180℃的温度下熔融共混，得到交联聚乙烯前体；
步骤(2)将步骤(1)中的交联聚乙烯前体、抗氧剂、补强剂、乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇加入密炼机中，在130-150℃的温度下混炼，得到交联聚乙烯处理物；
步骤(3)将步骤(2)中的交联聚乙烯处理物模压成型，自然冷却得到交联聚乙烯电缆料。
通过采用上述技术方案，步骤(1)中，将高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯在高温下熔融共混，交联剂使得高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯相互交联，且稳定剂使得交联剂能够均匀分散在熔融物中；步骤(2)中，将步骤(1)中的交联聚乙烯前体和剩余原料进行密炼；步骤(3)中，将交联聚乙烯处理物模压成型，便于对电缆进行包裹。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请的电缆料包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯70-90份；线性低密度聚乙烯10-30份；乙烯-丙烯酸共聚物2-4份；山梨糖醇2-3份；交联剂5-10份；抗氧剂1-3份；稳定剂1-3份；补强剂1-3份。高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，不溶于任何有机溶剂，耐酸碱和各种盐类的腐蚀；线性低密度聚乙烯具有良好的柔软性、延展性和电绝缘性，作为电缆外包材时，起到绝缘作用，且化学稳定性好，耐老化性能强，在长期使用时，不易老化；乙酸-丙烯酸共聚物和山梨糖醇复配使用时，能够改善电缆料易水树老化的问题；交联剂使得高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯分子之间发生相互交联，使得电缆料结构强度更高，且耐老化性能更佳；抗氧剂使得电缆料在使用过程中，抗氧化性能增强，提高了使用的耐久性；稳定剂使得多种原料在搅拌混合时，各种原料分散的更加均匀，不易发生沉积；补强剂增强了电缆料的结构强度。
附图说明
图1是本申请的性能检测实验中，进行水树试验的杯试样简图。
1、杯试样；2、半导电油漆；3、试验空腔；4、Pt线；5、针孔。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-7
表1本申请实施例1-7中一种交联聚乙烯电缆料各原料的重量份数
Figure BDA0002953814490000041
上述实施例1-7中电缆料的原料中，交联剂为二乙烯基苯，抗氧剂为抗氧剂BHT，稳定剂为有机锡稳定剂，补强剂为炭黑。
上述实施例1-7中，一种交联聚乙烯电缆料的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、交联剂和稳定剂混合，加热至150℃的温度下熔融共混，得到交联聚乙烯前体；
步骤(2)将步骤(1)中的交联聚乙烯前体、抗氧剂、补强剂、乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇加入密炼机中，在140℃的温度下混炼，得到交联聚乙烯处理物；
步骤(3)将步骤(2)中的交联聚乙烯处理物模压成型，自然冷却得到交联聚乙烯电缆料。
对比例
对比例1
对比例1与实施例7的区别之处在于，对比例1的组成原料中，不含有乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇。
性能检测试验
试验方法
参照图1，将实施例1-7和对比例1中的交联聚乙烯电缆料分别制备成直径70mm，高20mm的圆柱状杯试样1，在杯试样1上开设呈圆柱状的试验空腔3，在杯试样1相对远离试验空腔3的侧壁上刷涂半导电油漆2，杯试样1位于试验空腔3底部开设呈圆锥状的针孔5，且针孔5截面的尖角为60°，针孔5设置有二十个，均匀分布在杯试样1位于试验空腔3的底部，且针孔5的尖端于半导电油漆2的距离为1.5mm。将杯试样1在13.3KPa的环境中放置5min后，在试验空腔3内装入0.13M的NaCl溶液，将Pt线4置于NaCl溶液中，且Pt线4于杯试样1不接触。在Pt线4和半导电油漆2上接通5KV交流电压后，通电15天，取下杯试样1并用亚甲基蓝染色后，用刀片在每个针孔5的尖端处垂直切开，在100倍显微镜下检查水树数并测量水树枝长度。
水树出现概率＝(出现水树的针孔数÷20)×100％
表2实施例1-7和对比例1的性能检测数据
Figure BDA0002953814490000051
Figure BDA0002953814490000061
结合实施例1-7和对比例1，并结合表2可以看出，本申请中将乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇作为原料加入后，电缆料水树出现的概率显著降低，水树枝长度也显著降低。
结合实施例1-4和实施例5-7，并结合表2可以看出，乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇的重量份数混合比在1：(0.8-0.9)之间时，电缆料抗水树老化性能最佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述电缆料包括以下重量份的原料：
高密度聚乙烯 70-90份；
线性低密度聚乙烯 10-30份；
乙烯-丙烯酸共聚物 2-4份；
山梨糖醇 2-3份；
交联剂 5-10份；
抗氧剂 1-3份；
稳定剂 1-3份；
补强剂 1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述电缆料包括以下重量份的原料：
Figure FDA0002953814480000011
3.根据权利要求1-2中任一所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇的重量份数混合比为1：(0.8-0.9)。
4.根据权利要求1-2中任一所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述交联剂为二乙烯基苯。
5.根据权利要求1-2中任一所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂BHT。
6.根据权利要求1-2中任一所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述稳定剂为有机锡稳定剂。
7.根据权利要求1-2中任一所述的一种交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述补强剂为炭黑。
8.权利要求1-7任一所述的一种交联聚乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、交联剂和稳定剂混合，加热至120-180℃的温度下熔融共混，得到交联聚乙烯前体；
步骤(2)将步骤(1)中的交联聚乙烯前体、抗氧剂、补强剂、乙烯-丙烯酸共聚物和山梨糖醇加入密炼机中，在130-150℃的温度下混炼，得到交联聚乙烯处理物；
步骤(3)将步骤(2)中的交联聚乙烯处理物模压成型，自然冷却得到交联聚乙烯电缆料。
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