CN104262769A - 耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于绝缘材料领域，具体涉及一种耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，由基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料90-95份、催化剂母料5-10份、硅烷交联混合剂1-3，本发明与现有技术的硅烷交联聚乙烯绝缘料相比，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，大大拓展了一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的使用范围。

Description

耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘材料领域，具体涉及一种耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
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。特别是一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，工艺简单，投资少，质量稳定，更是受到电缆生产厂家的欢迎。
目前，市面上的硅烷交联聚乙烯绝缘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，普通的一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的应用就受到限制。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种性能优越、工艺简单的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供：一种耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，由基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料90-95份、催化剂母料5-10份、硅烷交联混合剂1-3；所述的基料的组成为：线性低密度聚乙烯50-80份，高密度聚乙烯10-35份；茂金属聚乙烯2-10份，聚丙烯1-5份；所述的催化剂母料的组成为：线性低密度聚乙烯35-60份，高密度聚乙烯35-60份，抗氧剂1-3份，抗铜剂1-3份，催化剂1-2份，加工助剂1-5份；所述的硅烷交联混合剂的组成为：硅烷交联剂70-90份，硅烷交联助剂10-25份，引发剂1-5份，抗预交联助剂0.5-2份；
所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将催化剂母料的各个组分通过双螺杆挤出机挤出，造粒，在70℃下3小时，即得到催化剂母料；
(2)将硅烷交联混合剂的各个组分在封闭的不锈钢容器中配好，混合均匀。
(3)按照烘干好的基料、催化剂母料和硅烷交联混合剂混合搅拌，均匀吸附，即得到所述的耐高温一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
本发明的优点在于：通过采用廉价易得的线性聚乙烯为主要原料，经济适用性强；高密度聚乙烯、聚丙烯等材料的加入提高了基料耐温性能；助交联剂的加入，有效提高了交联点密度，进而提高了材料的耐热性；高熔指的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯改善了基料流动性，改善了提高交联度后的材料的挤出性能；加入氟类、有机硅类等流变助剂，进一步保证了材料的加工性能。使得本发明与现有技术的硅烷交联聚乙烯绝缘料相比，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，大大拓展了一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的使用范围。
具体实施方式
实施例1
耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，由基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料95份、催化剂母料5、硅烷交联混合剂3份；
其中，基料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯50份，高密度聚乙烯35份，茂金属聚乙烯10份，聚丙烯5份；混合均匀后取95份使用。
催化剂母料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯35份，高密度聚乙烯60份，抗氧剂2份，抗铜剂1份，催化剂1份，加工助剂1份；混合均匀、混炼造粒后取5份使用。
硅烷交联混合剂由以下重量份的原料组成：硅烷交联剂70份，硅烷交联助剂10份，引发剂1份，抗预交联助剂0.5份。混合均匀后取3份使用。
实施例2
耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，由基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料90份、催化剂母料10、硅烷交联混合剂2份；
其中，基料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯80份，高密度聚乙烯10份，茂金属聚乙烯5份，聚丙烯5份；混合均匀后取90份使用。
催化剂母料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯60份，高密度聚乙烯32份，抗氧剂3份，抗铜剂1份，催化剂2份，加工助剂2份；混合均匀、混炼造粒后取10份使用。
硅烷交联混合剂由以下重量份的原料组成：硅烷交联剂90份，硅烷交联助剂25份，引发剂5份，抗预交联助剂2份。混合均匀后取2份使用。
实施例3
耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，由基料、催化剂母料、硅烷交联混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料92份、催化剂母料8、硅烷交联混合剂2份；
其中，基料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯65份，高密度聚乙烯25份，茂金属聚乙烯7份，聚丙烯3份；混合均匀后取92份使用。
催化剂母料由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯45份，高密度聚乙烯45份，抗氧剂2份，抗铜剂2份，催化剂2份，加工助剂4份；混合均匀、混炼造粒后取8份使用。
硅烷交联混合剂由以下重量份的原料组成：硅烷交联剂80份，硅烷交联助剂20份，引发剂3份，抗预交联助剂1份。混合均匀、混炼造粒后取2份使用。
实施1-3中的基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂可以优先地选择如下物质：
所述的基料中线性低密度聚乙烯由至少两种不同的聚乙烯混合而成，所述的线性低密度聚乙烯密度为0.926-0.940g/cm3，熔体流动指数为1-10g/10min；所述的基料中高密度聚乙烯由至少两种不同的高密度聚乙烯混合而成，所述的高密度聚乙烯的密度为0.940-0.955g/cm3，熔体流动指数为5-10g/10min聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
所述的催化剂母料中的抗铜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；所述的催化剂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；所述的加工助剂为含氟聚合物、硬脂酸或硅酮母粒中的一种或几种。
所述的硅烷交联混合剂中引发剂为过氧化二异丙苯、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；所述的抗预交联助剂为2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、取代或未取代的二苯基乙烯中的一种或几种。
实施例1-3的制备方法如下：
(1)将催化剂母料的各个组分通过双螺杆挤出机挤出，造粒，干燥，即得到催化剂母料；
(2)将硅烷交联混合剂的各个组分在封闭的不锈钢容器中配好，混合均匀。
(3)按照烘干好的基料、催化剂母料和硅烷交联混合剂混合，均匀吸附，即得到所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
实施例1-3材料性能检测值如下：

Claims (5)

1.耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：由基料、催化剂母料、硅烷交联剂混合剂交联而成，包括以下重量份的原料组成：基料90-95份、催化剂母料5-10份、硅烷交联混合剂1-3；
所述的基料的组成为：线性低密度聚乙烯50-80份，高密度聚乙烯10-35份；茂金属聚乙烯2-10份，聚丙烯1-5份；
所述的催化剂母料的组成为：线性低密度聚乙烯35-60份，高密度聚乙烯35-60份，抗氧剂1-3份，抗铜剂1-3份，催化剂1-2份，加工助剂1-5份；
所述的硅烷交联混合剂的组成为：硅烷交联剂70-90份，硅烷交联助剂10-25份，引发剂1-5份，抗预交联助剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：所述的基料中线性低密度聚乙烯由至少两种不同的聚乙烯混合而成，所述的线性低密度聚乙烯密度为0.926-0.940g/cm3，熔体流动指数为1-10g/10min；所述的基料中高密度聚乙烯由至少两种不同的高密度聚乙烯混合而成，所述的高密度聚乙烯的密度为0.940-0.955g/cm3，熔体流动指数为5-10g/10min，聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：所述的催化剂母料中抗铜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；所述的催化剂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；所述的加工助剂为含氟聚合物、硬脂酸或硅酮母粒中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：所述的硅烷交联混合剂中引发剂为过氧化二异丙苯、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；所述的抗预交联助剂为2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、取代或未取代的二苯基乙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将催化剂母料的各个组分通过双螺杆挤出机挤出，造粒，在70℃下干燥3小时，即得到催化剂母料；
(2)将硅烷交联混合剂的各个组分在封闭的不锈钢容器中配好，混合均匀；
(3)按照烘干好的基料、催化剂母料和硅烷交联混合剂混合搅拌、均匀吸附，即得到所述的耐高温型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
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