CN103030862A - 耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法，耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，由A料和B料组成，两者重量比为：A料∶B料=85～95∶10；所述A料由如下重量份的组分组成：线性聚乙烯100份，硅烷交联剂2~5份，硅烷交联助剂0.1~0.5份，引发剂0.1~0.2份，B料由如下重量份的组分组成，线性聚乙烯100份，功能性填料10~100份，有机锡2~5份，流变助剂2~5份，抗氧剂2~5份，铜抑制剂2~5份。本发明与现有技术的硅烷交联聚乙烯电缆料相比，耐热老化性能大幅提升，长期使用温度可达125℃，电性能和力学性能优异，大大拓展了硅烷交联聚乙烯电缆料的使用范围。

Description

耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可应用于低压电缆绝缘层的硅烷交联聚乙烯绝缘料的生产技术。

背景技术

交联聚乙烯具有体积电阻率高、介电损耗小、耐热老化性能好、耐应力开裂性能好、易加工、价廉等特点，是一种非常优异的绝缘材料。目前交联聚乙烯主要有过氧化物交联、辐射交联和硅烷交联三种方式。

过氧化物交联聚乙烯成缆时需要昂贵的挤出设备和硫化装置，工艺要求高，最适合生产电性能要求极高的中高压电力电缆。辐射交联生产的交联聚乙烯具有耐温高（可达125℃）的特点，但是辐照设备昂贵又有辐射污染，而且生产的线缆易产生电子陷阱和静电效应继而影响电气稳定性。因此，辐射交联聚乙烯比较适合对耐温要求较高但对电气性能要求较低的低压薄壁电线。硅烷交联聚乙烯是通过接枝或共聚在聚乙烯主链上引入可交联的烷氧基硅烷而制得。硅烷交联聚乙烯线缆在挤出成型后，置入温水中数小时就可完成固化交联。由于硅烷交联不需要专门的交联设备，工艺控制又比较简单，而且电气性能优异，因此在中低压电线电缆领域具有无可比拟的优势。

目前，市面上的硅烷交联聚乙烯电缆料长期使用温度只有90℃，对于耐温要求较高的电缆，比如风能电缆、光伏电缆、装备电缆等，普通的硅烷交联聚乙烯电缆料的应用就受到限制。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法，以满足人们的需要。

本发明所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，由A料和B料组成，两者重量比为：A料∶B料=85～95∶10，优选90∶10，

所述A料由如下重量份的组分组成：

所述B料由如下重量份的组分组成：

优选的，所述A料由如下重量份的组分组成：

所述B料由如下重量份的组分组成：

所述线性聚乙烯的密度为0.926~0.940g/cm³，熔体流动指数为1~3g/10min；

所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷（A171）或乙烯基三乙氧基硅烷（A151）中的一种；

所述的硅烷交联助剂选自三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）中的一种或几种；

所述的引发剂过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二叔丁基（DTBP）、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷（DPBMH）中的一种或几种；

所述功能性填料为乙烯基硅烷表面处理后的煅烧层状硅酸盐、乙烯基硅烷表面处理后的煅烧高岭土、超支化季铵盐插层改性的有机蒙脱土、膨胀蛭石、沸石中的一种或几种，目数为2500~8000目；

乙烯基硅烷表面处理后的煅烧层状硅酸盐，可选用内蒙古华生高岭土有限责任公司的电缆料专用改性煅烧硅酸盐（牌号为HS-GS）或其它公司类似产品。

乙烯基硅烷表面处理后的煅烧高岭土，可选用内蒙古华生高岭土有限责任公司的电缆料专用超细改性煅烧高岭土（牌号为HS-G80A）、内蒙古蒙西高新技术集团公司的电缆料专用改性煅烧高岭土（牌号为MXK501C）或其它公司类似产品。

超支化季铵盐插层改性有机蒙脱土，可选用美国Nanocor公司的Nanomers纳米粘土产品或其它公司类似产品。

所述的有机锡为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡中的一种或几种；

所述的流变助剂为含氟流变剂、硬脂酸、硅酮母粒中的一种或几种；

所述含氟流变剂为含氟聚合物，俗称PPA，可采用美国3M公司的含氟流变剂（牌号为5911）或其他公司类似产品；

所述硅酮母粒的化学名称为超高分子量聚硅氧烷母粒，可采用美国道康宁公司的硅酮母粒（牌号为MB50-002）或其它公司类似产品；

所述的抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（商品名抗氧剂1010）、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（商品名抗氧剂168）、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)（商品名抗氧剂300）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（商品名抗氧剂1076）中的一种或几种；

所述的铜抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰）肼中的一种以上；

本发明所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将A料的各个组分通过双螺杆挤出机反应挤出，造粒，干燥，即得到A料；

（2）将B料的各个组分通过双螺杆挤出机共混造粒，干燥，即得到B料；

（3）按照A料和B料混合，即得到耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料。

本发明制备的绝缘料具有以下特点：1、采用廉价易得的线性聚乙烯为主要原料，经济适用性强。2、助交联剂TAC、TAIC的加入，有效提高了交联点密度，进而提高了材料的耐热性；3、以表面改性过的电性能优良的为功能性填料，既大大提高了硅烷交联聚乙烯的热稳定性和尺寸稳定性，又最大限度的保持了硅烷交联聚乙烯的电学性能和力学性能；4、加入氟类、有机硅类等流变助剂，保证了材料的加工性能。

本发明与现有技术的硅烷交联聚乙烯电缆料相比，耐热老化性能大幅提升，长期使用温度可达125℃，电性能和力学性能优异，大大拓展了硅烷交联聚乙烯电缆料的使用范围。

具体实施方式

实施例1

A料：

通过双螺杆挤出机反应挤出造粒，冷却后进行干燥处理，即得到A料；

B料：

通过双螺杆挤出机共混造粒，风冷后进行干燥处理，即得到B料。

按照A料:B料=90:10的比例混合，即得到耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料。采用JB/T10437-2004标准进行检测，结果见表1。

实施例2

A料：

通过双螺杆挤出机反应挤出造粒，冷却后进行干燥处理，即得到A料；

B料：

抗氧剂300  1份、抗氧剂1076  1份

铜抑制剂双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰）肼  2份。

通过双螺杆挤出机共混造粒，风冷后进行干燥处理，即得到B料。

按照A料:B料=95:10的比例混合，即得到耐温125℃硅烷交联聚乙烯电缆料。采用JB/T10437-2004标准进行检测，结果见表1。

实施例3

A料：

通过双螺杆挤出机反应挤出造粒，冷却后进行干燥处理，即得到A料；

B料：

铜抑制剂双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰）肼2份。

通过双螺杆挤出机共混造粒，风冷后进行干燥处理，即得到B料。

按照A料:B料=90:10的比例混合，即得到耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料。采用JB/T10437-2004标准进行检测，结果见表1。

以上三个实例制备而成的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，力学性能、电学性能优良，耐热性好，性能可靠。

表1实例性能测试结果

Claims (6)

1.耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，由A料和B料组成，两者重量比为：A料∶B料=85～95∶10；

所述A料由如下重量份的组分组成：

所述B料由如下重量份的组分组成：

2.根据权利要求1所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所

述A料由如下重量份的组分组成：

所述B料由如下重量份的组分组成：

3.根据权利要求1或2所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述线性聚乙烯的密度为0.926~0.940g/cm³，熔体流动指数为1~3g/10min，所述的引发剂过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷中的一种或几种；所述的抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种；

所述的铜抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰）肼中的一种以上。

4.根据权利要求3所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的一种；

所述的硅烷交联助剂选自三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种；

所述功能性填料为乙烯基硅烷表面处理后的煅烧层状硅酸盐、乙烯基硅烷表面处理后的煅烧高岭土、超支化季铵盐插层改性的有机蒙脱土、膨胀蛭石、沸石中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的有机锡为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡中的一种或几种；所述的流变助剂为含氟聚合物、硬脂酸或硅酮母粒中的一种或几种。

6.制备权利要求1～5任一项所述的耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将A料的各个组分通过双螺杆挤出机反应挤出，造粒，干燥，即得到A料；

（2）将B料的各个组分通过双螺杆挤出机共混造粒，干燥，即得到B料；

（3）按照A料和B料混合，即得到所述耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料。