CN104497409A - 一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯电缆料，其特征在于：其组分为：线性低密度聚乙烯为20-80份，低密度聚乙烯为20-80份，催化剂氮苯酸类化合物为1-5份，抗氧剂300为1-3份，硅烷交联剂乙烯基三甲氧基硅烷为0.4-2份，引发剂过氧化二异丙苯为0.01-0.04份。其制备工艺：制备催化剂母粒：将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗氧剂、催化剂通过单螺杆挤出，得到催化剂母粒，将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、催化剂母粒共同放在密闭混合器中，在加热的条件下，抽真空干燥后，将硅烷交联剂、DCP引发剂气化渗透到聚乙烯里，控制密闭混合器的转速和时间，出料，真空包装，得到一步法硅烷交联聚乙烯电缆料。

Description

一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本发明硅烷一步交联聚乙烯电缆料的制备及其工艺方法领域，特别一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
交联聚乙烯材料具有良好的耐热性、优异的绝缘性能以及制成电缆后敷设方便等优点，因而广泛应用于电力电缆、架空电缆和各类控制电缆等，并且成为中低压电缆领域的主导材料。与过氧化物交联电缆料（如中国专利CN1325540C和CN102093580C等等）和辐照交联电缆料（如中国专利CN1282699C、CN101724191A和CN101812208A等等）相比，由于硅烷交联电缆料具有电缆挤出工艺简单、设备成本低并且可以提高聚乙烯的强度和耐热性（使用温度可提90℃左右），等等，因此在低压电缆领域的占有率是其它电缆料无法与其比拟的。交联后的聚乙烯在耐油性、耐蠕变性、耐环境应力开裂等性能上也均有显著的提高，因此硅烷交联改性聚乙烯塑料产品已成为聚乙烯应用开发的一个重要方向。
目前已公布并授权的中国专利中，硅烷交联聚乙烯的电缆料（如中国专利CNIO3102499A和CNIO3030862A等等）的制备一般为将A料的各个组分通过双螺杆挤出机反应挤出，造粒干燥得到接枝反应后的A料；将B料的各个组分通过双螺杆挤出机反应挤出，造粒干燥得到B料；然后将A料和B料混合而得产品。这种方法经过两次挤出才得到电缆料，电缆生产厂家还要经过挤出生产电缆。存在的弊端是，步骤繁多，容易引入杂质；在生产过程中无法保证A料百分子百的不交联，如果有交联，在生产电缆的挤出过程中对螺杆会有很大的伤害。
为了克服二步法的缺点，Milliner和BICC公司开发了一步法工艺，并申请了专利。它把聚乙烯、硅烷、引发剂、催化剂和其它助剂一起加入到挤出机中，使接枝反应和催化剂的添加在一步完成，大大降低了引进杂质的机会，且可避免因接枝料的储存而引起的预交联，提高了产品的质量，可用于中低压电缆的生产。但其工艺技术要求高，投资较大。对于电缆生产厂家来说，投资成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种工艺操作简单、环保、低成本的一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备及工艺方法，以解决现有技术的不足。提供一种高效催化剂，不需供水剂，也不会因制品的厚度而影响其交联速度和交联效果。
本发明的技术方案是：一种聚乙烯电缆料，其组分为：线性低密度聚乙烯为20-80份，低密度聚乙烯为20-80份，催化剂氮苯酸类化合物为1-5份，抗氧剂300为1-3份，硅烷交联剂乙烯基三甲氧基硅烷为0.4-2份，引发剂过氧化二异丙苯为0.01-0.04份，供水剂为1-4份。
氮苯酸类化合物, R1为碳链C1-C12，R2为-COOH，具体结构式为：
。
一种硅烷一步交联聚乙烯电缆料的制备工艺，包括以下步骤： A) 制备催化剂母粒：将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗氧剂、催化剂通过单螺杆挤出，得到催化剂母粒， B) 将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、催化剂母粒、供水剂共同放在密闭混合器中，在加热的条件下，抽真空干燥后，将硅烷交联剂、DCP引发剂气化渗透到聚乙烯里，控制密闭混合器的转速和时间，出料，真空包装，得到一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料。
密闭混合器的转速度为200-500r/min。
物料的加热温度为60-70℃。
物料在密闭混合器中的混合时间为0.1-0.5h。
密闭混合器具有以下特点：一、密闭能够提供高压；二、可以抽真空；三、能够让物料混合均匀，并保持运动状态；四、可以加热。
本发明的有益效果：利用物理混合法生产工艺在低温下将硅烷交联剂、DCP引发剂物理的渗透到聚乙烯里，克服了先期交联的问题；工艺条件不苛刻，步骤简单，易于实施，所得产品可在自然条件下交联，可省去水煮的工序，为电缆生产厂家节约了成本，性价比高。只是在低温下将硅烷蒸汽渗透到聚乙烯中并不发生接枝反应，接枝反应是在电缆的挤出过程中发生的，环保简单。
具体实施方式
催化剂结构式如下：
实例1：
A) 制备催化剂母粒，将线性低密度聚乙烯20份、低密度聚乙烯80份、抗氧剂2份、催化剂1份通过单螺杆挤出干燥，得到催化剂母粒；
B) 将线性低密度聚乙烯50份、低密度聚乙烯50份、催化剂母粒3份等共同放在密闭混合器中，在60℃加热的条件下真空干燥后，将硅烷交联剂0.4份、DCP引发剂0.04份等加入，物料在密闭混合器中以200r/min的转速摇转，出料，真空包装，得到一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料。
实例2：
A) 制备催化剂母粒，将线性低密度聚乙烯50份、低密度聚乙烯50份、抗氧剂2份、催化剂1份通过单螺杆挤出干燥，得到催化剂母粒；
B) 将线性低密度聚乙烯75份、低密度聚乙烯20份、催化剂母粒4份等共同放在密闭混合器中，在65℃加热的条件下真空干燥后，将硅烷交联剂1.2份、DCP引发剂0.02份等加入，物料在密闭混合器中以350r/min的转速摇转，出料，真空包装，得到一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料。
实例3：
A) 制备催化剂母粒，将线性低密度聚乙烯80份、低密度聚乙烯20份、抗氧剂2份、催化剂1份通过单螺杆挤出干燥，得到催化剂母粒；
B) 将线性低密度聚乙烯80份、低密度聚乙烯20份、催化剂母粒5份等共同放在密闭混合器中，在70℃加热的条件下真空干燥后，将硅烷交联剂2份、DCP引发剂0.01份等加入，物料在密闭混合器中以500r/min的转速摇转，出料，真空包装，得到一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料。
一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料性能的测试：将本发明的上述实例1到3的一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料在单螺杆挤出机中挤出，各区温度一致设定为175℃，牵引速度调整为300r/min，主机转速为400-600r/min。牵料至轧辊得到厚度为0.8-2.5mm的片材，自然交联3-7天。送样到国家电线电缆质量监督检验中心按照JB/T 104437-2004标准进行检测。结果如下表所示:

Claims (6)

1.一种聚乙烯电缆料，其特征在于：其组分为：线性低密度聚乙烯为20-80份，低密度聚乙烯为20-80份，催化剂氮苯酸类化合物为1-5份，抗氧剂300为1-3份，硅烷交联剂乙烯基三甲氧基硅烷为0.4-2份，引发剂过氧化二异丙苯为0.01-0.04份，供水剂为1-4份。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯电缆料，其特征在于：氮苯酸类化合物,R1为碳链C1-C12，R2为-COOH，具体结构式为：
。
3.如权利要求1所述的一种一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤： A) 制备催化剂母粒：将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、抗氧剂、催化剂通过单螺杆挤出，得到催化剂母粒， B) 将线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、催化剂母粒、供水剂共同放在密闭混合器中，在加热的条件下，抽真空干燥后，将硅烷交联剂、DCP引发剂气化渗透到聚乙烯里，控制密闭混合器的转速和时间，出料，真空包装，得到一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料。
4.根据权利要求3所述的一种一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备工艺，其特征在于：密闭混合器的转速度为200-500r/min。
5.根据权利要求3所述的一种一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备工艺，其特征在于：物料的加热温度为60-70℃。
6.根据权利要求3所述的一种一步法硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备工艺，其特征在于：物料在密闭混合器中的混合时间为0.1-0.5h。
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