CN105694332A - 一种hdpe电缆料及其制备方法 - Google Patents

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刘晓东
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Abstract

本申请公开了一种HDPE电缆料及其制备方法，按照重量份数配比称取HDPE、PP、LDPE、EAA、EP、AC发泡剂、苯乙烯、炭黑、抗氧剂DNP、氯化石蜡和热稳定剂，产品拉伸强度20-40MPa，伸长率500-700%；产品耐高温，耐热温度150-170℃；产品强度高，冲击强度350-450J/m，体积电阻率4-8×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率50-70%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。

Description

一种HDPE电缆料及其制备方法
技术领域
本申请属于电缆料材料领域，尤其涉及一种HDPE电缆料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。
HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度120~160℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200~250℃之间。高密度聚乙烯是种白色粉末颗粒状产品，无毒、无味，密度在0.940～0.976g/cm3范围内；结晶度为80%～90%，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意。
HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出，但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。我国国内高密度聚乙烯（这里的高密度聚乙烯不包括全密度聚乙烯装置生产的高密度聚乙烯）的生产商有中石油、中石化、中海油三大企业，截至2006年年底，属于中石油的高密度聚乙烯装置有4套，即兰州石化高密度聚乙烯装置、大庆石化高密度聚乙烯装置、辽阳石化高密度聚乙烯装置、吉林石化高密度聚乙烯装置。
高密度聚乙烯通常使用Ziegler-Natta聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。该过程在管式或釜式低压反应器中以乙烯为原料，用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。高密度乙烯属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。须知塑胶原料可大分为两大类：“热塑性塑胶”（Thermoplastic）及“热固性塑胶”（Thermosetting），“热固性塑胶”是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态，因此，有环保问题的产品是“热固性塑胶”的产品（如轮胎），并非是“热塑性塑胶”的产品（如塑胶栈板注:栈板在港澳被称为“夹板”)，所以并非所有“塑胶”皆不环保。
乙烯是聚乙烯主要原料，少数的其它共聚单体，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也经常用于改进聚合物性能，对HDPE，以上少数单体的含量一般不超过1%－2%。共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量，密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按ASTMD1248规定，HDPE的密度在0．940g/CC以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范围0．926～0．940g/CC。其它分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度，良好的防渗透性和最高的熔点，但一般具有很差抗环境应力开裂（ESCR）。ESCR是PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进了机械强度性，例如拉伸强度、刚度和硬度；热性能如软化点温度和热变形温度；防渗透性，如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和E－SCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入的影响，但较少程度也受分子量影响。高分子量百分数使密度略有降低。例如，在一个较宽分子量范围内均聚物具有不同的密度。
PE最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法，也有少数用溶液相加工生产。所有这些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系（可能是不止一种化合物）和各种类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。淤浆反应器一般为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器，在其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体（根据需要）和催化剂一接触，就会形成聚乙烯颗粒。除去稀释剂后，聚乙烯颗粒或粉粒被干燥并按剂量加入添加剂，就生产出粒料。带有双螺杆挤出机的大型反应器的现代化生产线，可每小时生产PE40000磅以上。新的催化剂的开发为改进新等级HDPE的性能作出贡献。两种最常用的催化剂种类是菲利浦的铬氧化物为基础的催化剂和钛化合物一烷基铝催化剂。菲利浦型催化剂生产的HDPE有中宽度分子量分布；钛一烷基铝催化剂生产的分子量分布窄。用复式反应器生产窄MDW的聚合物所用催化剂也可用于生产宽MDW品级。举例来说，生产显著不同分子量产品的两个串联反应器可以生产出双峰分子量聚合物，这种聚合物具有全宽域的分子量分布。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种强度高、耐高温、断裂伸长率高的HDPE电缆料及其制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种HDPE电缆料及其制备方法，解决现有电缆料拉伸强度低、伸长率低、不耐高温等技术问题。
技术方案：
一种HDPE电缆料，所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP30-50份；LDPE20-40份；EAA10-30份；EP2-8份；AC发泡剂2-6份；苯乙烯5-25份；炭黑1-5份；抗氧剂DNP4-8份；氯化石蜡为1.5-3.5份；热稳定剂5-25份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP35份；LDPE25份；EAA15份；EP3份；AC发泡剂3份；苯乙烯10份；炭黑2份；抗氧剂DNP5份；氯化石蜡为2份；热稳定剂10份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP45份；LDPE35份；EAA25份；EP7份；AC发泡剂5份；苯乙烯20份；炭黑4份；抗氧剂DNP7份；氯化石蜡为3份；热稳定剂20份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP40份；LDPE30份；EAA20份；EP5份；AC发泡剂4份；苯乙烯15份；炭黑3份；抗氧剂DNP6份；氯化石蜡为2.5份；热稳定剂15份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述热稳定剂采用三碱式硫酸铅或二碱式亚磷酸铅。
作为本发明的一种优选技术方案：所述HDPE电缆料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取HDPE、PP、LDPE、EAA、EP、AC发泡剂、苯乙烯、炭黑、抗氧剂DNP、氯化石蜡和热稳定剂；
第二步：将原料投入搅拌机混合，升温至60-70℃，混合速度为70-90r/min，混合1-3h；
第三步：混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度210-220℃、225-235℃、240-250℃、245-255℃、255-265℃，螺杆温度235-245℃，机头温度240-250℃、245-255℃、245-255℃、260-265℃、260-270℃，螺杆转速14-16r/min，投料转速20-40r/min。
有益效果：
本发明所述一种HDPE电缆料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品拉伸强度20-40MPa，伸长率500-700%；2、产品耐高温，耐热温度150-170℃；3、产品强度高，冲击强度350-450J/m，体积电阻率4-8×105Ω·cm；4、脆化性能-60℃不裂，发泡率50-70%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取HDPE100份；PP30份；LDPE20份；EAA10份；EP2份；AC发泡剂2份；苯乙烯5份；炭黑1份；抗氧剂DNP4份；氯化石蜡为1.5份；二碱式亚磷酸铅5份。
将原料投入搅拌机混合，升温至60℃，混合速度为70r/min，混合1h。
混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度210℃、225℃、240℃、245℃、255℃，螺杆温度235℃，机头温度240℃、245℃、245℃、260℃、260℃，螺杆转速14r/min，投料转速20r/min。
产品拉伸强度20MPa，伸长率500%；产品耐高温，耐热温度150℃；产品强度高，冲击强度350J/m，体积电阻率4×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率50%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。
实施例2:
按照重量份数配比称取HDPE100份；PP50份；LDPE40份；EAA30份；EP8份；AC发泡剂6份；苯乙烯25份；炭黑5份；抗氧剂DNP8份；氯化石蜡为3.5份；二碱式亚磷酸铅25份。
将原料投入搅拌机混合，升温至70℃，混合速度为90r/min，混合3h。
混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度220℃、235℃、250℃、255℃、265℃，螺杆温度245℃，机头温度250℃、255℃、255℃、265℃、270℃，螺杆转速16r/min，投料转速40r/min。
产品拉伸强度25MPa，伸长率550%；产品耐高温，耐热温度155℃；产品强度高，冲击强度370J/m，体积电阻率5×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率55%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。
实施例3:
按照重量份数配比称取HDPE100份；PP35份；LDPE25份；EAA15份；EP3份；AC发泡剂3份；苯乙烯10份；炭黑2份；抗氧剂DNP5份；氯化石蜡为2份；三碱式硫酸铅10份。
将原料投入搅拌机混合，升温至60℃，混合速度为70r/min，混合1h。
混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度210℃、225℃、240℃、245℃、255℃，螺杆温度235℃，机头温度240℃、245℃、245℃、260℃、260℃，螺杆转速14r/min，投料转速20r/min。
产品拉伸强度30MPa，伸长率600%；产品耐高温，耐热温度160℃；产品强度高，冲击强度400J/m，体积电阻率6×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率60%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。
实施例4:
按照重量份数配比称取HDPE100份；PP45份；LDPE35份；EAA25份；EP7份；AC发泡剂5份；苯乙烯20份；炭黑4份；抗氧剂DNP7份；氯化石蜡为3份；三碱式硫酸铅20份。
将原料投入搅拌机混合，升温至70℃，混合速度为90r/min，混合3h。
混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度220℃、235℃、250℃、255℃、265℃，螺杆温度245℃，机头温度250℃、255℃、255℃、265℃、270℃，螺杆转速16r/min，投料转速40r/min。
产品拉伸强度35MPa，伸长率650%；产品耐高温，耐热温度165℃；产品强度高，冲击强度420J/m，体积电阻率7×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率65%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。
实施例5:
按照重量份数配比称取HDPE100份；PP40份；LDPE30份；EAA20份；EP5份；AC发泡剂4份；苯乙烯15份；炭黑3份；抗氧剂DNP6份；氯化石蜡为2.5份；三碱式硫酸铅15份。
将原料投入搅拌机混合，升温至65℃，混合速度为80/min，混合2h。
混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度215℃、230℃、245℃、250℃、260℃，螺杆温度240℃，机头温度245℃、250℃、250℃、260℃、265℃，螺杆转速15r/min，投料转速30r/min。
产品拉伸强度40MPa，伸长率700%；产品耐高温，耐热温度170℃；产品强度高，冲击强度450J/m，体积电阻率8×105Ω·cm；脆化性能-60℃不裂，发泡率70%，成本低廉，操作简单，具有高介电强度和绝缘性。
以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种HDPE电缆料，其特征在于所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP30-50份；LDPE20-40份；EAA10-30份；EP2-8份；AC发泡剂2-6份；苯乙烯5-25份；炭黑1-5份；抗氧剂DNP4-8份；氯化石蜡为1.5-3.5份；热稳定剂5-25份。
2.根据权利要求1所述的一种HDPE电缆料，其特征在于所述HDPE电缆料原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP35份；LDPE25份；EAA15份；EP3份；AC发泡剂3份；苯乙烯10份；炭黑2份；抗氧剂DNP5份；氯化石蜡为2份；热稳定剂10份。
3.根据权利要求1所述的一种HDPE电缆料，其特征在于所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP45份；LDPE35份；EAA25份；EP7份；AC发泡剂5份；苯乙烯20份；炭黑4份；抗氧剂DNP7份；氯化石蜡为3份；热稳定剂20份。
4.根据权利要求1所述的一种HDPE电缆料，其特征在于所述HDPE电缆料的原料按重量份数配比如下：HDPE100份；PP40份；LDPE30份；EAA20份；EP5份；AC发泡剂4份；苯乙烯15份；炭黑3份；抗氧剂DNP6份；氯化石蜡为2.5份；热稳定剂15份。
5.根据权利要求1所述的一种HDPE电缆料，其特征在于：所述热稳定剂采用三碱式硫酸铅或二碱式亚磷酸铅。
6.一种权利要求1所述HDPE电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取HDPE、PP、LDPE、EAA、EP、AC发泡剂、苯乙烯、炭黑、抗氧剂DNP、氯化石蜡和热稳定剂；
第二步：将原料投入搅拌机混合，升温至60-70℃，混合速度为70-90r/min，混合1-3h；
第三步：混合均匀后投入双螺杆挤出机，料筒温度210-220℃、225-235℃、240-250℃、245-255℃、255-265℃，螺杆温度235-245℃，机头温度240-250℃、245-255℃、245-255℃、260-265℃、260-270℃，螺杆转速14-16r/min，投料转速20-40r/min。
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