CN103665519B - 一种特种绝缘耐低温海底电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种特种绝缘耐低温海底电缆料，克服目前现有海底电缆料的绝缘、耐低温方面的缺陷。主要配方为：高密度聚乙烯100份，三元乙丙橡胶20～30份，有机硅树脂改性聚酯树脂5～10份，阻燃剂25～35份，相容剂5～10份，润滑剂1～2份，交联剂0.1～1份。本发明专利制备的海底电缆料，添加EPDM和有机硅树脂改性的聚酯树脂，能提高电缆的耐寒性能，提高材料的冲击性能，同时本身有机硅树脂还具有阻燃的特点，可以降低阻燃剂的添加量，减少材料本身的性能损失；本发明制备得到的海底电缆料，采用纳米硅树脂与微胶囊红磷进行复配，添加量大幅下降，阻燃性能不下降，同时避免了传统的无机阻燃剂添加量大的问题。

Description

一种特种绝缘耐低温海底电缆料及其制备方法
技术领域
本发明专利主要涉及一种海底电缆料，尤其是特种绝缘耐低温海底电缆料及其制备方法。
背景技术
1850年世界第一条海底电缆在英国和法国之间铺设，标志着人类在海洋工程、跨海通信、风电并网和新能源开发等领域取得了突破性的发展。海底电缆铺设环境的复杂性，如海浪的长期冲击、海水腐蚀、礁石等意外撞击，决定了电缆必须具有极强的耐久负荷、绝缘以及耐低温等特点。
目前，关于海底电缆的公开专利很少，CN102786802《用于海底电缆的改性绝缘料》采用改性硅橡胶和改性丁腈橡胶进行共混，制备得到的电缆料的拉伸强度最高为8.23Mpa，断裂伸长率为313%，但是此专利存在着绝缘以及耐低温等方面的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特种绝缘耐低温海底电缆料，克服目前现有海底电缆料的绝缘、耐低温方面的缺陷，弥补现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明主要提供一种特种绝缘耐低温海底电缆料的制备方法，主要配方（按重量份数计）：
本发明采用的的高密度聚乙烯HDPE耐低温性能优良，脆化温度低达-65℃，具有较高的刚性和韧性，加工温度适中，优选熔融指数在2～10g/10min，如HDPE8008，HDPE5000S等。
上述的EPDM具有优异的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀、耐低温的能力，EPDM是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，与HDPE的分子结构类似，具有很好的相容性，如3745P、3720P、4760P等。
所述的有机硅改性聚酯树脂为自制，其中有机硅树脂与聚酯两者采用共混挤出的方式制备，两者预先共混制备能更能有效的发挥两者的耐热性和良好的机械性能，本身有机硅树脂兼具有机树脂和无机材料的双重特点，具有优良的耐热、耐候、电气绝缘及抗化学试剂等优点，对聚酯进行改性，脆化温度可达-51℃，具有良好的耐低温性能，而且聚酯本身是一种热固性树脂，坚韧耐磨，使用寿命可达10年左右，大大减少了电缆料在使用过程的维修成本，本发明专利选用含有-SiO2-、-MeSiO1.5-、-PhSiO1.5-等官能团的有机硅树脂，如233，604等；聚酯主要为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)或者聚对苯二甲酸丁二酯（PBT），如PET D00301、CB602/608；PBT B4406、K006、1100-211D。
作为优选，所述的有机硅改性聚酯树脂中有机硅树脂与聚酯的共混比例在60:40～75:25之间(质量比)。其中为了提高两者的相容性，添加1%～5%(相对于有机硅树脂和聚酯的总重量的百分比)的硅烷偶联剂（硅烷偶联剂与硅树脂和聚酯树脂的溶解度参数相近），如KH550，KH560等。
作为优选，阻燃剂为纳米硅树脂与微胶囊红磷或者聚磷酸铵的共混物，两者能起到阻燃协效作用，避免传统的无卤阻燃剂如，Mg(OH)2、Al(OH)3添加量大(添加量往往高达电缆料总质量的50%左右)，大幅度降低电缆料的性能等问题。其中纳米硅树脂是一类以Si-O-Si键为主链，硅原子上直接连接有机基的聚合物，如FJNM-6110，两者的协效比例在1:2～1:3之间(质量比)。
作为优选，所述的相容剂为苯乙烯与马来酸酐(MAH)的共聚物（SMA）以及POE与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的共聚物中的中的一种或者两种的混合物，与传统的接枝物相比，其优点主要体现在产品性能稳定，MAH或者GMA的相对含量增加，提高其增容的效果。如AX8900。
作为优选，所述的润滑剂能有效改善聚合物在加工过程中出现的熔体粘度过大，制品表面粗糙的问题，同时还能改善粉末填料在树脂基体中的分散情况。如硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺等；
所述的交联剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷（BPDH）或过氧化而异丙苯（DCP）中的一种。
上述特种绝缘耐低温海底电缆料的制备方法，包括以下工艺步骤：按上述配方配好料后，首先将HDPE、EPDM、有机硅树脂改性聚酯树脂以及相容剂高速混合均匀，混合速度在200～300r/min，依次加入阻燃剂、润滑剂以及交联剂，混合均匀后出料；配好的料经双螺杆挤出机挤出造粒。
本发明专利制备得到的海底电缆料，与目前现有技术相比，具有以下显著的优点：
（1）本发明专利制备的海底电缆料，添加EPDM和有机硅树脂改性的聚酯树脂提高了电缆的绝缘性能和耐寒性能，还能进一步提高材料的机械性能、耐候性能和耐磨性能，同时本身有机硅树脂还具有阻燃的特点，可以降低阻燃剂的添加量，减少材料本身的性能损失；
（2）本发明专利制备得到的海底电缆料，采用纳米硅树脂与微胶囊红磷进行复配，添加量大幅下降，阻燃性能不下降，同时避免了传统的无机阻燃剂，如Mg(OH)2、Al(OH)3添加量大的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的进一步说明。
各具体实施例1～5和对比实施例的具体配方如表1所示：
表1各实施例配方（按重量份数计）
表2有机硅树脂改性聚酯树脂的配方（质量比）
树脂牌号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
233 60 70 72
604 65 75
PET D00301 35
PBT B4406 40 28
K006 30
1100-211D 25
KH550 1% 3% 5%
KH560 2% 5%
上述的海底电缆料的制备方法为：
按上表1进行配料（总重2000g）：首先将HDPE、EPDM、有机硅树脂改性聚酯树脂以及相容剂高速混合均匀，混合速度在200～300r/min，依次加入阻燃剂、润滑剂以及交联剂，混合均匀后出料。配好的料经双螺杆挤出机挤出造粒。其主要性能如表3：

Claims (5)

1.一种特种绝缘耐低温海底电缆料，其特征在于：其配方如下(按重量份数计)：
所述的有机硅树脂改性聚酯树脂其中有机硅树脂为含有-SiO2-、-MeSiO1.5-、-PhSiO1.5-官能团的有机硅树脂；其中所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)；
所述有机硅树脂与聚酯共混质量比为60:40～75:25。
2.根据权利要求1所述的特种绝缘耐低温海底电缆料，其特征在于：所述的阻燃剂为纳米硅树脂与微胶囊红磷或聚磷酸铵的共混物，纳米硅树脂与微胶囊红磷或聚磷酸铵质量比为1:2～1:3。
3.根据权利要求1所述的特种绝缘耐低温海底电缆料，其特征在于：所述的相容剂为苯乙烯与马来酸酐(MAH)的共聚物(SMA)以及POE与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的共聚物中的中的一种或者两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的特种绝缘耐低温海底电缆料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种；
所述的交联剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷(BPDH)或过氧 化二异丙苯(DCP)中的一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的特种绝缘耐低温海底电缆料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤，
配好料后，首先将HDPE、EPDM、有机硅树脂改性聚酯树脂以及相容剂高速混合均匀，混合速度在200～300r/min，再依次加入阻燃剂、润滑剂以及交联剂，混合均匀后出料；配好的料经双螺杆挤出机挤出造粒。
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