CN103923373B

CN103923373B - 一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料及其制备工艺

Info

Publication number: CN103923373B
Application number: CN201410179413.0A
Authority: CN
Inventors: 蒲海章; 魏平; 蒋中友; 祝万军; 李慧
Original assignee: WEIYUAN PHOENIX ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Current assignee: WEIYUAN PHOENIX ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103923373A

Abstract

本发明公开了一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料及其制备工艺，所述绝缘料中含有聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料、硅烷偶联剂、引发剂、催化剂。所述灰色架空绝缘料中交联剂、引发剂、催化剂被均匀吸附到充分干燥的基料中，不会立即引发聚乙烯交联，所述绝缘料保质期长，便于保存和运输。而在生产电线电缆时，通过单螺杆挤出机对所述绝缘料进行加热挤出成型进行接枝后，通过微量的水份即可使聚乙烯充分交联，获得机械性能优越，抗紫外能力强，耐热和耐候性好的绝缘层。即可很好的满足耐紫外光要求，又可作为阻水型半导电屏蔽料配套的灰色绝缘层材料的应用要求。所述制备工艺方法简单、成本低廉，便于推广应用。

Description

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料及其制备工艺

技术领域

本发明属于电线、电缆架空绝缘料领域，涉及紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料。

技术背景

随着经济的不断发展，架空电线电缆用量不断增加，架空电线电缆用架空绝缘料用量也随之倍增。将架空绝缘料制成包裹在架空电线电缆表面的绝缘层可以对架空电线电缆进行绝缘保护。目前使用的架空绝缘料多为黑色聚乙烯乙烯架空绝缘料。黑色的架空绝缘料一方面由于对太阳光的吸收强更易发热，另一方面由于视觉效果差，影响美观，有逐渐被灰色架空绝缘料替代的趋势。然而，现有的银灰色架空电线电缆在使用过程中还存在许多缺陷，如不能达到防紫外线及耐候功能，在自然环境中由于温度、湿度、光照、风、雨等环境因素的变化，会造成架空电线电缆铝绞线外绝缘层过早老化、开裂，不能达到防护、绝缘要求，其使用寿命大大缩短。因此，开发一种耐紫外光照射、综合性能稳定、使用寿命长的灰色架空绝缘料具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，所述绝缘料中含有聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料、硅烷偶联剂、引发剂、催化剂。所述聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料经挤出造粒形成颗粒，所述硅烷偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，所述架空绝缘料在被制作成绝缘层之前，各组分充分接触但不触发交联反应，使用时，通过加热成型在电缆表面形成绝缘层时，水煮交联反应，聚乙烯发生相互交联，使所得绝缘层的机械性、耐候性、抗紫外能力等综合性能显著提高以及更长的使用寿命。所述紫外吸收剂的加入可进一步保证材料的抗紫外能力，可选择紫外线吸收剂UV-1130、紫外线吸收剂UV-384-2、紫外线吸收剂UV-1164或紫外线吸收剂UV-400等常用的紫外吸收剂。所述银灰色母料主要起调色作用，可选择常用的固态颜料。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，含有以下质量份的组分：聚乙烯100份；紫外吸收5～8份，银灰色母料6-12份；硅烷偶联剂1.5～3.5份；引发剂0.5～3份；催化剂0.5～2.0份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，所述聚乙烯由低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)组成。采用低密度聚乙烯(LDPE)可以使材料的分子量分布更宽，加工温度范围更高，便于后续加工处理；采用线性低密度聚乙烯(LLDPE)可以使材料具有更高的延伸率，挤出效果更好。进一步地，两者按质量份计的配比可以为：低密度聚乙烯(LDPE)25～35份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)65～75份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，还含有改性助剂。进一步地，所述改性助剂可选硅酮母粒。改性助剂的加入可以防止溶体破裂。更进一步地，所述改性助剂按质量份计的含量为2～6份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，还含有复合抗氧剂，所述复合抗氧剂为聚合物材料领域常用的抗氧化添加剂，在市场上很容易购得。添加复合抗氧剂可延缓或抑制所述材料中聚合物氧化过程的进行，从而阻止材料的老化并延长其使用寿命。更进一步地，所述复合抗氧剂按质量份计的含量为1～3份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，还含有润滑剂。添加润滑剂可以提高材料的加工性能，减少材料受到的剪切力，也减少对设备的摩擦。进一步地，所述润滑剂可选PE蜡。更进一步地，所述润滑剂按质量份计的含量为1～3份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，所述银灰色母料包括钛白粉和碳黑，其中钛白粉同时起紫外吸收剂的作用。通过选择钛白粉简化了配方，却取得了更好的效果，其中钛白粉既起到紫外吸收剂的吸收紫外线，抗老化的作用，又起到调色的作用；所述碳黑主要起调色作用，同时也能起到一定的吸收紫外线的作用，可选常用的色素用炭黑。更进一步地，所述钛白粉按质量份计的含量为15～25份，所述炭黑按质量份计的含量为3～5份。

作为可选方式，在上述灰色架空绝缘料中，含有以下质量份的组分：低密度聚乙烯(LDPE)25～35份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)65～75份；复合抗氧剂1～3份；钛白粉15～25份；改性助剂2～6份；硅烷偶联剂1.5～3.5份；引发剂0.5～3份；催化剂0.5～2.0份；润滑剂1～3份；炭黑3～5份。

本发明还提供了一种制备上述的灰色架空绝缘料的方法，包括以下工艺步骤：

1)将除硅烷偶联剂、引发剂、催化剂以外的其余组分进行混合；

2)挤出造粒；

3)干燥；

4)将硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与步骤3)中所得颗粒进行充分混合，

使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面。

作为可选方式，在上述制备方法中，在挤出造粒后采用旋风风送对颗粒进行转移传送。采用旋风风送，一方面传输方便，同时还能起到降温和去除颗粒表面水分的作用。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述步骤3)依次包括预干燥、真空干燥和除湿干燥。所述预干燥是采用热风去除颗粒表面的大部分水分；真空干燥可对颗粒表面的水分充分去除；采用除湿机进行除湿干燥，可去除颗粒内部的大部分水分。在该工艺中干燥步骤具有十分重要的意义，干燥不彻底会使偶联剂、引发剂、催化剂在水分存在的情况下发生作用使聚乙烯提早发生交联，从而影响产品的保质期、提前预交联而影响外观，使制成的电线电缆寿命缩短。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本发明的有益效果：

1.本发明所述灰色架空绝缘料，耐紫外光照射、综合性能稳定、外观呈银灰色视觉效果好、使用寿命长，所述灰色架空绝缘料中交联剂、引发剂、催化剂被均匀吸附到充分干燥的基料中，不会立即引发聚乙烯交联，所述绝缘料保质期长，便于保存和运输。而在生产电线电缆时，对所述绝缘料进行加热挤出成型后，经水煮即可使其中的聚乙烯充分交联，获得机械性能优越，抗紫外能力强，耐热和耐候性好的绝缘层。

2.采用该灰色架空绝缘料的制备工艺制得的材料分布均匀，性能优越，且该工艺方法简单、成本低廉，便于推广应用。

具体实施方式：

以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应当将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明的精神和原则之内做的任何修改，以及根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的等同替换或者改进，均应包括在本发明的保护范围内。以下实施例中所用原料均可以从市场上购得。

实施例1

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料、硅烷偶联剂、引发剂、催化剂。将所述聚乙烯、紫外吸收剂和银灰色母料进行充分混合；再对所得混合料进行挤出造粒；然后对所得颗粒进行干燥；最后加入硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，即得到耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料产品。

所述聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料经挤出造粒形成颗粒，所述硅烷偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，所述架空绝缘料在被制作成绝缘层之前，各组分充分接触但不触发交联反应，使用时，通过加热挤出成型在电缆表面形成绝缘层时，通过水煮进行交联反应，聚乙烯发生相互交联，使所得绝缘层的机械性、耐候性、抗紫外能力等综合性能显著提高以及更长的使用寿命，且所述绝缘料颗粒的保质期可达12个月。

采用所得耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料制作的绝缘层，外观呈银灰色，色泽均匀，视觉效果好，肉眼和扫描电镜观察绝缘层切面密实、无孔。参照国标GB/T2951-1997对所得绝缘层的性能进行检测。所得材料制成的绝缘层具有良好的绝缘性能；且机械性能良好，抗拉强度高于15Mpa，断裂伸长率高于380％；还具有良好的耐温性，可耐受125℃高温，人工气候老化试验(1008h)显示所得材料制成的绝缘层在紫外光连续照射1008h通过光和水喷淋条件下仍保持良好的综合性能，未出现老化和开裂现象，具有出色的抗紫外线能力，使用寿命在50年以上。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述步骤3)依次包括预干燥、真空干燥和除湿干燥。所述预干燥是采用热风去除颗粒表面的大部分水分；真空干燥可对颗粒表面的水分充分去除；采用除湿机进行除湿干燥，可去除颗粒内部的大部分水分。在该工艺中干燥步骤具有十分重要的意义，干燥不彻底会使偶联剂、引发剂、催化剂在水分存在的情况下发生作用使聚乙烯提早发生交联，从而影响产品的保质期和挤出外观，使制成的电线电缆寿命缩短。采用该干燥工艺制备的绝缘料颗粒的保质期可达14个月。

实施例2

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有以下质量份的组分：聚乙烯100份；紫外吸收5份，银灰色母料6份；硅烷偶联剂1.5份；引发剂0.5份；催化剂0.5份。具体制备方法与实施例1相同。可选择紫外线吸收剂UV-1130、紫外线吸收剂UV-384-2、紫外线吸收剂UV-1164或紫外线吸收剂UV-400等常用的紫外吸收剂；所述银灰色母料主要起调色作用，可选择常用的固态颜料，如氧化锌、硫化锌、锌钡白等，还可以采用银粉，也可为选择多种固态颜料配合调色。

采用所得耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料制作的绝缘层，外观呈银灰色，色泽均匀，视觉效果好，肉眼和扫描电镜观察绝缘层切面显示各组分混合均匀。参照国标GB/T2951-1997对所得绝缘层的性能进行检测。所得材料制成的绝缘层具有良好的绝缘性能；且机械性能良好，抗拉强度高于17Mpa，断裂伸长率高于400％；还具有良好的耐温性，可耐受110℃高温，人工气候老化试验(1008h)显示所得材料制成的绝缘层在紫外光连续照射1008h通过光和水喷淋条件下仍保持良好的综合性能，未出现老化和开裂现象，具有出色的抗紫外线能力，使用寿命在50年以上。

实施例3

在实施例2述配方中采用低密度聚乙烯(LDPE)25份、线性低密度聚乙烯(LLDPE)75份组成的混合聚乙烯替代所述聚乙烯，可以进一步改进所得材料制成的绝缘层的机械性能，可使其抗拉强度高于18Mpa，断裂伸长率高于450％；可耐受125℃高温，且其余性能参数与实施例2所得材料基本相同。

实施例4

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有以下质量份的组分：低密度聚乙烯(LDPE)25份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)75份；紫外吸收8份；银灰色母料12份；硅酮母粒2份；硅烷偶联剂3.5份；引发剂3份；催化剂2.0份。将所述聚乙烯、紫外吸收剂、硅酮母粒和银灰色母料进行充分混合；再对所得混合料进行挤出造粒；然后对所得颗粒进行干燥；最后加入硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，即得到耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料产品。

所得材料颗粒表面更平整光滑，制成绝缘层的抗拉强度高于20Mpa，断裂伸长率高于500％，其余性能参数与实施例3所得材料相似。

由实施例2和3的对比可知，加入硅酮母粒作为改性助剂，可避免挤出过程中发生溶体破裂，使所得颗粒表面更平整、光滑，并能在一定程度上改进材料的机械性能。

实施例5

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有以下质量份的组分：低密度聚乙烯(LDPE)25份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)75份；紫外吸收8份；银灰色母料12份；复合抗氧剂1份；硅烷偶联剂3.5份；引发剂3份；催化剂2.0份。将所述聚乙烯、紫外吸收剂、复合抗氧剂和银灰色母料进行充分混合；再对所得混合料进行挤出造粒；然后对所得颗粒进行干燥；最后加入硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，即得到耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料产品。

所得材料的性能与实施例3所得材料基本相同，而所得材料的使用寿命比实施例3所得材料的使用寿命更长。

实施例6

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有以下质量份的组分：低密度聚乙烯(LDPE)25份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)75份；紫外吸收8份；银灰色母料12份；润滑剂1份；硅烷偶联剂3.5份；引发剂3份；催化剂2.0份。将所述聚乙烯、紫外吸收剂、润滑剂和银灰色母料进行充分混合；再对所得混合料进行挤出造粒；然后对所得颗粒进行干燥；最后加入硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，即得到耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料产品。

所得材料的性能与实施例3所得材料基本相同，只是所得颗粒以及制成的半导电屏蔽表面更光滑，可减少对设备的磨损。

实施例7

一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，含有以下质量份的组分：低密度聚乙烯(LDPE)35份；线性低密度聚乙烯(LLDPE)65份；复合抗氧剂3份；钛白粉15份；改性助剂6份；硅烷偶联剂3.5份；引发剂3份；催化剂2.0份；润滑剂3份；炭黑5份。将所述聚乙烯、复合抗氧剂；钛白粉；改性助剂、润滑剂和炭黑进行充分混合；再对所得混合料进行挤出造粒；然后对所得颗粒进行干燥；最后加入硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，即得到耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料产品。

采用所得耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料制作的绝缘层，外观呈银灰色，色泽均匀，视觉效果好，肉眼和扫描电镜观察绝缘层切面显示各组分混合均匀。参照国标GB/T2951-1997对所得绝缘层的性能进行检测。所得材料制成的绝缘层具有良好的绝缘性能；且机械性能良好，抗拉强度高于20Mpa，断裂伸长率高于500％；还具有良好的耐候性，可耐受125℃高温，人工气候老化试验(1008h)显示所得材料制成的绝缘层在紫外光连续照射1008h通过光和水喷淋条件下仍保持良好的综合性能，未出现老化和开裂现象，具有出色的抗紫外线能力，抗紫外能力更由于实施例1-6中所得材料，使用寿命在50年以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种耐紫外光照射硅烷交联聚乙烯灰色架空绝缘料，其特征在于，所述绝缘料中含有聚乙烯、紫外吸收剂、银灰色母料、改性助剂、硅烷偶联剂、引发剂、催化剂，所述绝缘料中具体含有以下质量份的组分：聚乙烯100份、紫外吸收剂5-8份、银灰色母料6-12份、改性助剂2~6份、硅烷偶联剂1.5~3.5份；引发剂0.5~3份；催化剂0.5~2.0份，所述聚乙烯由低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）组成，其中低密度聚乙烯（LDPE）25~35份、线性低密度聚乙烯（LLDPE）65~75份，所述硅烷偶联剂、引发剂、催化剂以外的组分经挤出造粒形成颗粒，所述硅烷偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面，所述架空绝缘料在被制作成绝缘层之前，各组分充分接触但未触发交联反应，所述改性助剂为硅酮母粒。

2.根据权利要求1所述的灰色架空绝缘料，其特征在于，还含有1~3质量份的复合抗氧剂。

3.根据权利要求1所述的灰色架空绝缘料，其特征在于，还含有1~3质量份的润滑剂。

4.根据权利要求1所述的灰色架空绝缘料，其特征在于，所述紫外吸收剂具体为紫外线吸收剂 UV-1130、紫外线吸收剂 UV-384-2、紫外线吸收剂 UV-1164 或紫外线吸收剂 UV-400。

5.根据权利要求1所述的灰色架空绝缘料，其特征在于，所述银灰色母料包括钛白粉和碳黑，其中钛白粉同时起紫外吸收剂的作用。

6.根据权利要求1所述的灰色架空绝缘料的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

1）将除硅烷偶联剂、引发剂、催化剂以外的其余组分进行混合；

2）挤出造粒；

3）干燥；

4）将硅烷偶联剂、引发剂、催化剂与步骤3）中所得颗粒进行充分混合，使偶联剂、引发剂、催化剂被吸附到颗粒表面。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，在挤出造粒后采用旋风风送对颗粒进行转移传送。

8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，在所述步骤3）依次包括预干燥、真空干燥和除湿干燥。