CN102898764A - 风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体tpe护套料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电线电缆材料领域，涉及一种风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料及其制备。本发明的超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料包括弹性体类树脂、聚烯烃树脂、白油、相容剂、抗氧剂、填充剂和加工助剂。其制备以弹性体类树脂为基材，加入其他原料组分混合均匀后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒并干燥而成。本发明的风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料不含卤素、重金属元素等，对环境无害并且可以重复回收利用，其耐寒性能与耐扭转性能尤其俱佳，适用于生产各类要求柔软的风能电缆。

Description

风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料及其制备方法

技术领域

本发明属于电线电缆材料领域，涉及一种风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料及其制备方法。

背景技术

作为新能源中技术最成熟的、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式，风力发电的发展速度令人瞩目。作为风力发电设备配套产品的风力发电机用电缆正在成为有巨大市场潜力的电缆新品种。

欧洲是风力发电的发源地，德国、荷兰等国的风电专用低温柔性电缆一般采用普通的橡胶绝缘和护套，而产品的主要标准有欧洲标准与德国标准，使用温度在-25-90℃，需要通过-25℃下3000次正反1080°低温抗扭转实验。

我国的环境复杂多样，特别是风力资源发达的地区主要分布在西北高寒与东部沿海地区。西北高寒地区冬季的最低气温一般在-25℃以下，甚至有的地区达到-40℃，如内蒙古草原与青藏高原，东部沿海地区夏季的最高温度可能超过40℃，这些对于风能电缆都是严酷的挑战。为了保证风力发电设施的正常工作，我国的风能电缆在耐低温、耐扭转性能和耐盐浴性能上有着相对于传统风能电缆更高的要求。

低温抗扭转实验对于传统的PVC、PE护套料来说是非常难以通过的，而橡胶绝缘和护套的加工工艺比较复杂，后期需要硫化。热塑性弹性体兼有硫化性热固性橡胶和热塑性材料的多种特性和性能，其使用温度下的性能与硫化橡胶相似，同时无须硫化，可以像热塑性塑料一样通过提高温度进行加工和回收利用。氢化聚苯乙烯-(乙烯丁烯无规共聚物)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)和氢化苯乙烯-(乙烯丙烯无规共聚物)-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)是两种性能优良的热塑性弹性体，具有优良的耐低温、抗老化、耐候、耐压缩变形、柔软等性能，因而非常适用于风电专用低温柔性电缆护套。

发明内容

本发明的目的主要是根据现有技术中的不足，提供一种新型的风能电缆专用的超耐寒耐扭转弹性体TPE(Thermoplastic Elastomer的简称)护套料及其制备方法，本发明的超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料不含卤素、重金属元素等，对环境无害并且可以重复回收利用，耐寒性能与机械性能俱佳，适用于生产各类要求柔软的风电专用低温柔性电缆护套。

本发明的新型风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其原料包括如下重量份数的组分：

弹性体类树脂      20～40重量份；

聚烯烃树脂        10～30重量份；

白油              20～40重量份；

相容剂            5～10重量份；

抗氧剂            0.5～2.0重量份；

填充剂            5～20重量份；优选为5～10重量份；

加工助剂          1～5重量份。

较佳的，所述弹性体类树脂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEPS。

较佳的，所述聚烯烃树脂为乙烯共聚树脂。

优选的，所述乙烯共聚树脂为丙稀、丁烯、己烯和辛烯中的两种物质与乙烯共聚所得的树脂，如乙烯与丁烯、辛烯的共聚树脂。

更优选的，所述乙烯共聚树脂选自TAFMER树脂和Exact树脂，如聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF610树脂、DF810树脂；Exact系列中的9061树脂、8023树脂。TAFMER树脂为日本三井化学公司生产的树脂，Exact树脂为埃克森美孚公司提供，均可以从市场购得。

较佳的，所述白油为32#白油或46#白油，白油起到提高柔软性的作用。

较佳的，所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物和SEBS接枝马来酸酐共聚物中的一种或几种的组合，其接枝率均为1.2-1.5％，其熔融指数(190℃×2.16kg)均为1-10g/10min。

较佳的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和和抗氧剂168的搭配组合，抗氧剂1010的化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂168的化学名称为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

较佳的，所述填充剂为超微细碳酸钙和超微细滑石粉中的一种或两种。所述超微细碳酸钙和超微细滑石粉可分别选自苏州立达超微工业有限公司的超微细碳酸钙LD1000和超微细滑石粉LD-5000T，优选使用超微细滑石粉LD-5000T。

较佳的，所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸镁、硅酮母料、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。优选的，所述加工助剂为硅酮母料与硬脂酸的组合，更优选的，所述硅酮母料与硬脂酸的重量比为1∶1-4∶1。所述硅酮母料，如德国德固赛公司的E525。

本发明的新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将弹性体类树脂和白油按照配比放置于回转式混料机中进行混合，静置后获得充油后的弹性体类树脂物料。

(2)将充油后的弹性体类树脂物料和其余原料按照配比置于高速混合机中混合均匀。

(3)强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后获得所述超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料。

较佳的，步骤(1)中，所述混合的时间如为至少5分钟；所述静置的时间约40-60分钟。

较佳的，步骤(2)中，所述高速混合机的转速控制为400-500rpm，混合时间为3～5分钟。

较佳的，步骤(3)中，所述干燥条件为70℃-80℃下干燥1～2小时。

较佳的，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的温度设置为：加料段170℃，熔融段180℃，熔体输送段180-190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。

本发明的风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料不含卤素、重金属元素等，对环境无害并且可以重复回收利用，其耐寒性能与耐扭转性能尤其俱佳，适合用于生产要求柔软的风电专用低温柔性电缆。

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保护范围。

实施例1

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例1所示。

其制备方法为：按照重量比将未充油的弹性体类SEBS树脂或SEPS树脂以及白油放置于回转式混料机中进行混合，混合5分钟后放置约40-60分钟，得到充油后的弹性体类树脂。将充油后的弹性体类树脂再按照配比加入聚烯烃树脂、填充剂、相容剂、抗氧剂和加工助剂后，置于高速混合机中进行混合(转速控制为400-500rpm)；混合3～5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机在80℃下干燥1～2小时，干燥后即得超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料。其中，双螺杆挤出机的温度设置为：加料段170℃，熔融段180℃，熔体输送段180-190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。

实施例2

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例2所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例3

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例3所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例4所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例5

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例5所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例6

新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的原料组分及其配比如表1中的实施例6所示。

其制备方法与实施例1相同。

表1

上述表1中的新型无虑阻燃TPE电缆护套料中的具体组分如下：

其中，实施例1至2中的SEBS树脂为美国科腾的G1654H，实施例3至4中的SEBS树脂为美国科腾的G1651H，实施例4至6中的SEPS树脂为日本科乐丽的4055。

其中，实施例1至2中的聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF810树脂与Exact系列中的9061树脂，配比为50∶50；实施例3中的聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF640树脂与DF810，配比为80∶20；实施例4的聚烯烃树脂为Exact系列中的8203树脂；实施例5-6中聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF640树脂。

其中，实施例1至3中的白油为32#白油，运动粘度约28.8～35.2mm²/s，实施例4至6中的白油为46#白油，运动粘度约41-49mm²/s。

其中，实施例1至6中的填充剂为超微细滑石粉LD-5000T，平均粒径约3.0-4.0μm，比表面积为2.8cm²/g。

其中，实施例1至2中的相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物，实施例3至4中的相容剂为乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物，实施例5至6中的相容剂为SEBS接枝马来酸酐共聚物。

其中，实施例1至6中的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，配比为40∶60。

其中，实施例1至3中的加工助剂为硅酮母料。实施例4中的加工助剂为硬脂酸与硅酮母料，配比为20∶80。实施例5至6中的加工助剂为硬脂酸与硅酮母料，配比为50∶50。

对实施例4所得的新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料进行检测，其各性能数值如下表2所示。

表2

(*：NaCl∶MgCl₂＝7∶1，浓度为30mol/L，pH范围为7.0-8.0，40℃，14d)将实施例4所得的新型超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料用作风能电缆护套后进行耐扭转测试，所获得的性能数值如下表3所示。

表3

Claims (10)

1.一种风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其原料包括如下重量份数的组分：

弹性体类树脂    20～40重量份；

聚烯烃树脂      10～30重量份；

白油            20～40重量份；

相容剂          5～10重量份；

抗氧剂          0.5～2.0重量份；

填充剂          5～20重量份；

加工助剂        1～5重量份。

2.如权利要求1所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述弹性体类树脂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEPS。

3.如权利要求1所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为乙烯共聚树脂；所述白油为32#白油或46#白油。

4.如权利要求3所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述乙烯共聚树脂为丙稀、丁烯、己烯和辛烯中的两种物质与乙烯共聚所得的树脂。

5.如权利要求1所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物和SEBS接枝马来酸酐共聚物中的一种或几种的组合，其接枝率均为1.2-1.5％，其熔融指数(190℃×2.16kg)均为1-10g/10min。

6.如权利要求1所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和和抗氧剂168的搭配组合，所述抗氧剂1010的化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述抗氧剂168的化学名称为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

7.如权利要求1所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料，其特征在于，所述填充剂为超微细碳酸钙和超微细滑石粉中的一种或两种；所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸镁、硅酮母料、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。

8.如权利要求1-7任一所述的风能电缆用耐寒耐扭转弹性体TPE护套料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将弹性体类树脂和白油按照配比放置于回转式混料机中进行混合，静置后获得充油后的弹性体类树脂物料。

(2)将充油后的弹性体类树脂物料和其余原料按照配比置于高速混合机中混合均匀。

(3)强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后获得所述风能电缆用超耐寒耐扭转弹性体TPE护套料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合的时间至少5分钟；所述静置的时间为40-60分钟；步骤(2)中，所述高速混合机的转速控制为400-500rpm，混合时间为3～5分钟；步骤(3)中，所述干燥条件为70℃-80℃下干燥1～2小时。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的温度设置为：加料段170℃，熔融段180℃，熔体输送段180-190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。