一种电缆用聚酯-聚乙烯复合塑料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及电力材料技术领域,具体地说,是一种电缆用聚酯-聚乙烯复合塑料及其制备方法。
【背景技术】
塑料绝缘电力电缆的绝缘层为塑料,常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。塑料电缆结构简单,制造加工方便,重量轻,敷设安装方便,不受敷设落差限制。因此广泛应用作中低压电缆,并有取代粘性浸渍油纸电缆的趋势。其最大缺点是存在树枝化击穿现象,这限制了它在更高电压的使用。
中国经济持续快速的增长,为线缆产品提供了巨大的市场空间,中国市场强烈的诱惑力,使得世界都把目光聚焦于中国市场,在改革开放短短的几十年,中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。
2008年11月,我国为应对世界金融危机,政府决定投入4万亿元拉动内需,其中有大约40%以上用于城乡电网建设与改造。全国电线电缆行业又有了良好的市场机遇,各地电线电缆企业抓住机遇,迎接新一轮城乡电网建设与改造。
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业,产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。在世界范围内,中国电线电缆总产值已超过美国,成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展,新增企业数量不断上升,行业整体技术水平得到大幅提高。
随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大,对电线电缆的需求也将迅速增长,未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种电缆用聚酯-聚乙烯复合塑料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
所述的改性聚酯的质量分数优选为5%。
所述的助剂为SAG相容剂,购自南通日之升公司。
所述的红色色母粒为市售产品,购自上海盛夏化工有限公司。
一种改性聚酯的制备方法,其具体步骤为:
(1)纳米材料的氨基化处理:
在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)改性聚酯的制备
然后在氮气保护下,以表面功能化无机颗粒,对苯二甲酸,乙二醇为原料,进行第一步酯化反应,然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚,再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中,原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.35~1.55,无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的3.5~5.5wt%。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下,无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆,然后再在压强为0.3~0.4MPa条件下,多元酸与乙二醇进行酯化反应,反应温度在220~250℃,反应3~4h。
所述的第二步预缩聚反应,多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇;原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.004~0.008。
所述的第二步预缩聚反应,控制反应温度在260~280℃,保持2~3h。
所述的第三步终缩聚反应,控制真空度低于60Pa,反应温度在270~290℃,反应时间为2~4h。
一种改性聚乙稀的制备方法,其具体步骤为:
(1)纳米材料的氨基化处理:
在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)稻壳秸秆的双重处理:
对原料稻壳秸秆进行炭化,得到炭化后的稻壳粉,然后将炭化后的稻壳粉溶于浓硫酸中,得到酸化后的稻壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至150℃,椰壳在150℃下炭化50min,然后以10℃/min的升温速率升至300℃,再在300℃炭化50min,最后以5℃/min的升温速率升至400℃,并在该温度下炭化处理2~3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨,直至细粉状,即得到炭化后的稻壳粉,稻壳粉的粒径为0.01~2μm;采用低温炭化,一方面节省成本,另外一方面保持稻壳的原有功能,可以作为吸附的载体发挥稻壳秸秆功效,炭化的温度过高和过长,将破坏稻壳秸秆的原有性能,这就是低温和缓慢炭化的特点。
(3)改进剂的制备
将步骤(1)得到的表面功能化无机颗粒加入到步骤(2)得到酸化后的稻壳粉,进行超声分散40min;分散后进行离心分离再进行干燥即可得到改进剂;
所述的表面功能化无机颗粒与步骤(2)的炭化后的稻壳粉的质量比为1∶9;
(4)改性聚乙稀的制备:
将步骤(3)得到改进剂加入到聚乙稀粒子中,进行混合以及熔融造粒,得到改性聚乙稀,其中改进剂占改性聚乙稀的质量分数为1~3%。
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料的制备方法,将改性聚酯,助剂,蓝色色母粒,改性聚乙稀按照配比进行混合,然后熔融造粒即可得到聚酯-聚氯乙烯复合塑料。
本发明还提供一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料,其原料的质量百分比为:
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料的制备方法,其特征在于,将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到聚乙稀复合塑料。
所述的辐照交联聚乙烯可由PBT替换,得到一种用于电力领域的聚乙稀复合电缆料。
PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯的简写。
一种用于电力领域的电缆料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
一种用于电力领域的电缆料的制备方法,其将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到电缆料。
本技术方案的1-辛烯可由PBT替换,得到一种用于电力电缆领域的含纳米粒子的聚乙稀电缆料。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:
本发明在通过化学接枝共聚的方法,在聚酯主链上引入抗紫外功能纳米颗粒,实现聚酯阻燃性能,同时采用原位聚合改性的方法,使表面改性颗粒与聚合原料添加到聚合装置中,用于物理纳米粒子的分散,提高聚合后共聚物中阻燃颗粒的均匀性。
本发明通过氨基化的无机颗粒和酸化的稻壳粉进行化学键的作用,同时利用稻壳粉自身的吸附作用,使无机颗粒与稻壳粉的结合更加紧密,有利于缓慢发挥无机颗粒的阻燃功效。
本发明的工艺流程简单,易于规模化生产。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
所述的助剂为SAG相容剂,购自南通日之升公司。
所述的红色色母粒为市售产品,购自上海盛夏化工有限公司。
所述的改性聚酯的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系xH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)然后在氮气保护下,以表面功能化无机颗粒,对苯二甲酸,乙二醇为原料,进行第一步酯化反应,然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚,再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中,原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.35,无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的3.5wt%。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下,无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆,然后再在压强为0.3~0.4MPa条件下,多元酸与乙二醇进行酯化反应,反应温度在220~250℃,反应3~4h。
所述的第二步预缩聚反应,多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇;原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.004。
所述的第二步预缩聚反应,控制反应温度在260~280℃,保持2~3h。
所述的第三步终缩聚反应,控制真空度低于60Pa,反应温度在270~290℃,反应时间为2~4h。
所述的改性聚乙稀的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)对原料稻壳秸秆进行炭化,得到炭化后的稻壳粉,然后将炭化后的稻壳粉溶于浓硫酸中,得到酸化后的稻壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至150℃,椰壳在150℃下炭化50min,然后以10℃/min的升温速率升至300℃,再在300℃炭化50min,最后以5℃/min的升温速率升至400℃,并在该温度下炭化处理2~3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨,直至细粉状,即得到炭化后的稻壳粉,稻壳粉的粒径为0.01~2μm;采用低温炭化,一方面节省成本,另外一方面保持稻壳的原有功能,可以作为吸附的载体发挥稻壳秸秆功效,炭化的温度过高和过长,将破坏稻壳秸秆的原有性能,这就是低温和缓慢炭化的特点。
(3)将步骤(1)得到的表面功能化无机颗粒加入到步骤(2)得到酸化后的稻壳粉,进行超声分散40min;分散后进行离心分离再进行干燥即可得到改进剂;
所述的表面功能化无机颗粒与步骤(2)的炭化后的稻壳粉的质量比为1∶9;
(4)将步骤(3)得到改进剂加入到聚乙稀粒子中,进行混合以及熔融造粒,得到改性聚乙稀,其中改进剂占改性聚乙稀的质量分数为1%。
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料的制备方法,将改性聚酯,助剂,蓝色色母粒,改性聚乙稀按照配比进行混合,然后熔融造粒即可得到聚酯-聚氯乙烯复合塑料。
实施例2
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
所述的改性聚酯的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)然后在氮气保护下,以表面功能化无机颗粒,对苯二甲酸,乙二醇为原料,进行第一步酯化反应,然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚,再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中,原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.45,无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的4.5wt%。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下,无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆,然后再在压强为0.3~0.4MPa条件下,多元酸与乙二醇进行酯化反应,反应温度在220~250℃,反应3~4h。
所述的第二步预缩聚反应,多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇;原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.006。
所述的第二步预缩聚反应,控制反应温度在260~280℃,保持2~3h。
所述的第三步终缩聚反应,控制真空度低于60Pa,反应温度在270~290℃,反应时间为2~4h。
所述的改性聚乙稀的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)对原料稻壳秸秆进行炭化,得到炭化后的稻壳粉,然后将炭化后的稻壳粉溶于浓硫酸中,得到酸化后的稻壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至150℃,椰壳在150℃下炭化50min,然后以10℃/min的升温速率升至300℃,再在300℃炭化50min,最后以5℃/min的升温速率升至400℃,并在该温度下炭化处理2~3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨,直至细粉状,即得到炭化后的稻壳粉,稻壳粉的粒径为0.01~2μm;采用低温炭化,一方面节省成本,另外一方面保持稻壳的原有功能,可以作为吸附的载体发挥稻壳秸秆功效,炭化的温度过高和过长,将破坏稻壳秸秆的原有性能,这就是低温和缓慢炭化的特点。
(3)将步骤(1)得到的表面功能化无机颗粒加入到步骤(2)得到酸化后的稻壳粉,进行超声分散40min;分散后进行离心分离再进行干燥即可得到改进剂;
所述的表面功能化无机颗粒与步骤(2)的炭化后的稻壳粉的质量比为1∶9;
(4)将步骤(3)得到改进剂加入到聚乙稀粒子中,进行混合以及熔融造粒,得到改性聚乙稀,其中改进剂占改性聚乙稀的质量分数为2%。
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料的制备方法,将改性聚酯,助剂,蓝色色母粒,改性聚乙稀按照配比进行混合,然后熔融造粒即可得到聚酯-聚氯乙烯复合塑料。
实施例3
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
所述的改性聚酯的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)然后在氮气保护下,以表面功能化无机颗粒,对苯二甲酸,乙二醇为原料,进行第一步酯化反应,然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚,再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中,原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.55,无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的5.5wt%。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下,无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆,然后再在压强为0.3~0.4MPa条件下,多元酸与乙二醇进行酯化反应,反应温度在220~250℃,反应3~4h。
所述的第二步预缩聚反应,多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇;原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.008。
所述的第二步预缩聚反应,控制反应温度在260~280℃,保持2~3h。
所述的第三步终缩聚反应,控制真空度低于60Pa,反应温度在270~290℃,反应时间为2~4h。
所述的改性聚乙稀的制备方法,其具体步骤为:
(1)在醇为溶剂条件下分散无机颗粒,所述的醇溶液为乙醇,甲醇或者异丙醇溶液;然后在碱性条件下,加入氨丙基三乙氧基硅烷,反应后进行离心分离,对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒;
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为10~40kg/m3,体系pH控制为8.5~9.5,反应温度为60~75℃,反应时间为150~240min;
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡,纳米氧化铟锑和纳米碳化镐,三者的质量比为1∶1∶1,平均粒径为10~50nm,在醇溶液分散过程采用超声分散40min;
(2)对原料稻壳秸秆进行炭化,得到炭化后的稻壳粉,然后将炭化后的稻壳粉溶于浓硫酸中,得到酸化后的稻壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至150℃,椰壳在150℃下炭化50min,然后以10℃/min的升温速率升至300℃,再在300℃炭化50min,最后以5℃/min的升温速率升至400℃,并在该温度下炭化处理2~3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨,直至细粉状,即得到炭化后的稻壳粉,稻壳粉的粒径为0.01~2μm;采用低温炭化,一方面节省成本,另外一方面保持稻壳的原有功能,可以作为吸附的载体发挥稻壳秸秆功效,炭化的温度过高和过长,将破坏稻壳秸秆的原有性能,这就是低温和缓慢炭化的特点。
(3)将步骤(1)得到的表面功能化无机颗粒加入到步骤(2)得到酸化后的稻壳粉,进行超声分散40min;分散后进行离心分离再进行干燥即可得到改进剂;
所述的表面功能化无机颗粒与步骤(2)的炭化后的稻壳粉的质量比为1∶9;
(4)将步骤(3)得到改进剂加入到聚乙稀粒子中,进行混合以及熔融造粒,得到改性聚乙稀,其中改进剂占改性聚乙稀的质量分数为3%。
一种电缆用聚酯-聚乙稀复合塑料的制备方法,将改性聚酯,助剂,蓝色色母粒,改性聚乙稀按照配比进行混合,然后熔融造粒即可得到聚酯-聚氯乙烯复合塑料。
实施例4
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料复合塑料,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例1;
改性聚乙稀的制备方法同实施例1;
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料的制备方法,其特征在于,将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到聚乙稀复合塑料复合塑料。
本实施例的辐照交联聚乙烯可由PBT替换,得到一种用于电力领域的聚乙稀复合电缆料。
实施例5
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料复合塑料,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例2;
改性聚乙稀的制备方法同实施例2;
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料的制备方法,其特征在于,将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到聚乙稀复合塑料复合塑料。
本实施例的辐照交联聚乙烯可由PBT替换,得到一种用于电力领域的聚乙稀复合电缆料。
实施例6
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料复合塑料,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例3;
改性聚乙稀的制备方法同实施例3;
一种用于电力领域的聚乙稀复合塑料的制备方法,其特征在于,将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到聚乙稀复合塑料复合塑料。
本实施例的辐照交联聚乙烯可由PBT替换,得到一种用于电力领域的聚乙稀复合电缆料。
实施例7
一种用于电力领域的电缆料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例1;
改性聚乙稀的制备方法同实施例1;
一种用于电力领域的电缆料的制备方法,其将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到电缆料。
本实施例中的1-辛烯可由PBT替换,得到一种用于电力电缆领域的含纳米粒子的聚乙稀电缆料。
实施例8
一种用于电力领域的电缆料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例2;
改性聚乙稀的制备方法同实施例2;
一种用于电力领域的电缆料的制备方法,其将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到电缆料。
本实施例中的1-辛烯可由PBT替换,得到一种用于电力电缆领域的含纳米粒子的聚乙稀电缆料。
实施例9
一种用于电力领域的电缆料,其特征在于,其原料的质量百分比为:
改性聚酯的制备方法同实施例3;
改性聚乙稀的制备方法同实施例3;
一种用于电力领域的电缆料的制备方法,其将各种原料进行混合,然后熔融挤出,即可得到电缆料。
本实施例中的1-辛烯可由PBT替换,得到一种用于电力电缆领域的含纳米粒子的聚乙稀电缆料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。