CN105924758A - 一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料 - Google Patents

一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料 Download PDF

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Abstract

一种可辐照交联低密度改性聚乙烯‑四氟乙烯共聚物绝缘料，将其原料配方按重量份配比混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒制成，其特征在于：所述原料配方包括以下重量份的原料：100份聚乙烯‑四氟乙烯共聚物，5~35份超高分子量聚乙烯，5~25份中空玻璃微珠，0.1~1份N,N‑双[β‑(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酰]肼，1~4份3‑氨丙基三乙氧基硅烷，2~10份三氧化二锑，2~20份含有聚四氟乙烯粉末的乙烯‑四氟乙烯共聚物母粒，1~5份硬脂酸锌；可辐照交联。本发明所述可辐照交联低密度改性乙烯‑四氟乙烯共聚物绝缘料具有密度低、成本低的特点，并且在保留了乙烯‑四氟乙烯耐高温、耐辐照、耐化学溶剂等优异性能的同时，提高了ETFE的强度、耐热性能，及长期使用温度。

Description

一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料
技术领域
本发明涉及电线电缆绝缘材料，尤其涉及一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料。
背景技术
乙烯-四氟乙烯共聚物（英文简称ETFE）又称F40，透明结晶料，熔点为255～280℃，是最强韧和最轻的氟塑料。ETFE具有优良的介电性、绝缘性能和力学性能，耐辐照，耐开裂，耐老化，耐各种化学溶剂，耐高低温，长期工作温度在-65℃到150℃之间，其比重为1.73g/cm3左右。而ETFE辐照交联后长期工作温度提高到200℃。相对于其它氟塑料而言ETFE是比重最轻的，但是相对于通用的PE、PVC等绝缘料而言，其密度就要大很多，如果在尽量保持ETFE的优异性能的前提下降低其密度， 同时降低其成本，而且交联后还能提高其使用温度，能拓展ETFE的应用市场。
发明内容
本发明的目的是提供一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，该材料在最大程度保持了ETFE优异性能的基础上，具有低密度，低成本的优势，拓展ETFE在电线电缆绝缘材料领域的应用市场。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，将其原料配方按重量份配比混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒而制成，所述原料配方包括以下重量份的原料：
聚乙烯-四氟乙烯共聚物 100份，
超高分子量聚乙烯 5~35份，
中空玻璃微珠 5~25份，
N,N - 双[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.1~1份，
3-氨丙基三乙氧基硅烷 1~4份，
三氧化二锑 2~10份，
含有聚四氟乙烯粉末的乙烯-四氟乙烯共聚物母粒 2~20份，
硬脂酸锌 1~5份，
交联剂 1~10份；
所述乙烯-四氟乙烯共聚物母粒中含有的聚四氟乙烯粉末质量百分数为4~6%，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为0.5~5微米。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
1、上述方案中，所述的交联剂由组分A和组分B混合而成， 所述组分A：组分B的质量比为1：0.1~10，其中组分A符合下述结构通式（1）：
（1），
其中X为乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基或者炔丙基，n=2~15，组分A的重均分子量为600~5000；
所述组分B为三烯丙基异氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基氰酸酯中的至少一种。
2、上述方案中，所述交联剂中组份A：组分B的质量比为1：0.3~5。
3、上述方案中，所述的中空玻璃微珠粒径为30~100μm，最好为30~50μm。
4、上述方案中，所述超高分子量聚乙烯重量含量为10~30份。
5、上述方案中，所述N,N - 双[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼的重量份最好为0.2~0.7份。
6、上述方案中，N，N’-双[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼作为抗氧剂，中空玻璃微珠作为填充剂，三氧化二锑作为阻燃剂，3-氨丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂。而含有聚四氟乙烯粉末的乙烯-四氟乙烯共聚物母粒与硬脂酸锌二者复配共同作为润滑剂。
7、上述方案中，该可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，辐照时，辐照交联剂量为5~40兆拉德（Mrad），最好为10~25Mrad。
本发明的设计特点以及有益效果是：
1、本发明的配方中添加超高分子量聚乙烯，其加工温度在230~260℃左右，而聚乙烯-四氟乙烯共聚物的加工温度可以在200~280℃，两者加工温度相近。而且加进的超高分子量聚乙烯、润滑剂有增塑作用，降低了ETFE加工温度，使得两者可以在同样的温度下加工。超高分子量聚乙烯和聚乙烯-四氟乙烯共聚物都具有高强度，高耐磨性，由于聚乙烯-四氟乙烯共聚物的密度1.73g/cm3，而超高分子量聚乙烯只有0.95 g/cm3左右，可以在保持聚乙烯-四氟乙烯共聚物的耐化学溶剂、耐高温、耐辐射等优异性能的基础上，降低整个配方的密度。
2、该材料可辐照交联、经辐照交联后可以进一步提高该绝缘料的强度、耐热性以及使用温度。
3、加入偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷能够进一步提高本发明的绝缘料的强度。
4、加入润滑剂硬脂酸锌的作用是改善超高分子量聚乙烯在本发明的配方在制备过程中的流动性；加入含有聚四氟乙烯粉末的乙烯-四氟乙烯共聚物母粒的作用是降低整个改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料的加工温度，减少口模积料。
5、本发明原料配方中的交联剂能促进ETFE的辐照交联，（常温下ETFE是很难交联的），在加工过程中热稳定性非常好，加工的成品颜色非常白，经辐照后也不变色，而且调节交联剂中组分A和组分B的重量比，可在一定范围内改变该共聚物绝缘料的力学性能，即拉伸强度和断裂伸长率。
总之，本发明所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，可以在辐照交联，在最大程度保持了ETFE优异性能的基础上，提高了ETFE的强度、耐热性，及长期使用温度，具有低密度，低成本的优势，拓展了ETFE在电线电缆绝缘材料领域的应用市场。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~3：一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料
将其原料配方按重量份配比混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒制成，所述原料配方包括以下重量份的原料：
聚乙烯-四氟乙烯共聚物 100份，
超高分子量聚乙烯 5~35份，
中空玻璃微珠 5~25份，
N,N - 双[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.1~1份，
3-氨丙基三乙氧基硅烷 1~4份，
三氧化二锑 2~10份，
含有聚四氟乙烯粉末的乙烯-四氟乙烯共聚物母粒 2~20份，
硬脂酸锌 1~5份，
交联剂 1~10份；
所述乙烯-四氟乙烯共聚物母粒中含有的聚四氟乙烯粉末质量百分数为4~6%，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为0.5~5微米。
所述的交联剂由组分A和组分B混合而成， 所述组分A：组分B的质量比为1：0.1~10，其中组分A符合下述结构通式（1）：
（1），
其中X为乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基或者炔丙基，n=2~15，组分A的重均分子量为600~5000；
所述组分B为三烯丙基异氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基氰酸酯中的至少一种。
所述交联剂中组份A：组分B的较佳质量比为1：0.3~5。
所述的中空玻璃微珠粒径为30~100μm。
所述超高分子量聚乙烯重量含量为10~30份。
所述可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料具体由以下重量份组分组成，如表1所示：
表1
实施例1至实施例3中，所述交联剂中组份A与组份B的质量比为1:1，其中，组份A的结构通式（1）中的X为烯丙基，组分A的重均分子量为3100，组份B为三烯丙基异氰酸酯；
所述可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料性能测试方法：
第一步，将按配方重量计量的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）100份、超高分子量聚乙烯5~35份、中空玻璃微珠 5~25份、N,N - 双[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.1~1份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1~4份、交联剂1~10份、三氧化二锑2~10份以及白油在高速混合机中混合均匀。
第二步，将上述步骤混合均匀的物料，在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。挤出温度为200-280℃。
第三步，将所得粒子在平板硫化机上压片，压片温度270℃。
第四步，将片子进行辐照，辐照计量15Mrad。
测试：将片子进行密度、拉伸性能测试，与纯的ETFE做比较。片子的耐温测试如下：将片子制成标准哑铃片，然后挂在烘箱中，280℃、7个小时。然后拿出来，冷却，测其拉伸强度保留率。结果如表2。
表2
从表2中性能可以看出，采用本发明可辐照交联低密度改性乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其密度降低明显，辐照后拉伸强度明显提高，而且经耐温测试后拉伸强度保留率都在60%以上，而ETFE在该温度下早已熔融，证明本发明提高了ETFE的使用温度。而且本发明所述的低密度改性乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料的成本比纯的乙烯四氟乙烯降低了很多。
实施例4~6：一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料
将其原料配方按重量份配比混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒所述低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料具体由以下重量份组分组成，如表3所示：
表3
在实施例4~6中，所述乙烯-四氟乙烯共聚物母粒中含有的聚四氟乙烯粉末质量百分数为5%，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为1~4微米之间。
实施例4至实施例6中，所述交联剂中组份A与组分B的配比参见表4所示：
表4
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，将其原料配方按重量份配比混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，其特征在于：所述原料配方包括以下重量份的原料：
聚乙烯-四氟乙烯共聚物 100份，
超高分子量聚乙烯 5~35份，
中空玻璃微珠 5~25份，
N,N - 双[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.1~1份，
3-氨丙基三乙氧基硅烷 1~4份，
三氧化二锑 2~10份，
含有聚四氟乙烯粉末的乙烯-四氟乙烯共聚物母粒 2~20份，
硬脂酸锌 1~5份，
交联剂 1~10份；
所述乙烯-四氟乙烯共聚物母粒中含有的聚四氟乙烯粉末质量百分数为4~6%，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为0.5~5微米。
2.根据权利要求1所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述的交联剂由组分A和组分B混合而成， 所述组分A：组分B的质量比为1：0.1~10，其中组分A符合下述结构通式（1）：
（1），
其中X为乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基或者炔丙基，n=2~15，组分A的重均分子量为600~5000；
所述组分B为三烯丙基异氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述交联剂中组份A：组分B的质量比为1：0.3~5。
4.根据权利要求1所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述的中空玻璃微珠粒径为30~100μm。
5.根据权利要求1所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯重量含量为10~30份。
6.根据权利要求1所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述原料配方的辐照交联剂量为5~40兆拉德。
7.根据权利要求6所述的一种可辐照交联低密度改性聚乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，其特征在于：所述原料配方的辐照交联剂量为10~25兆拉德。
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