CN105968499B - 小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 - Google Patents

小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，该绝缘料包括硅烷接枝料A组份和催化剂母粒B组份，硅烷接枝料A组份配方组成为：易加工聚乙烯40～60重量份；低密度聚乙烯为10～30重量份；高流动线性低密度聚乙烯20～50重量份；硅烷交联剂1～4重量份；接枝引发剂0.5～1.7重量份；第一抗氧剂0.2～2.0重量份；催化剂母粒B组份配方组成为：高流动线性低密度聚乙烯50重量份；低流动线性低密度聚乙烯50重量份；第一催化剂1～10重量份；第二催化剂0.5～1.2重量份；润滑剂1～10重量份；第二抗氧剂1～6重量份；第三抗氧剂1～10重量份。本发明提供的绝缘料具有优越的高速挤出工艺性能，光滑的表面外观，长时间挤出，机头口模没有析出物，适合应用于小规格电线的制造。

Description

小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制 备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆料技术领域，具体涉及一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
背景技术
交联改性是提高聚乙烯耐热性、耐候性等性能的重要手段。聚乙烯的交联方法主要可以分为三类：过氧化物交联法、辐照交联法和硅烷交联法。过氧化物交联法设备成本高，工艺复杂并且不适合用来制造小规格电线；辐照交联法对厚度有限制并且成缆后需要辐照，工序较多，并且辐照成本高昂；硅烷交联法不需要专门的交联设备，工艺相较于前两者更为简单，因此在低压电线电缆领域有着巨大的优势。
硅烷交联聚乙烯绝缘料占据着10kV以下电线电缆绝缘料的大部分的市场份额。在使用单螺杆挤出机挤出硅烷交联聚乙烯绝缘料制造小规格电线时，由于硅烷交联绝缘料中含有过氧化物引发剂，为防止料在螺杆中焦烧，发生预交联，需要尽可能地减少料在螺杆中存留时间，螺杆需要以较高的转速运转，与之对应的是较快的出胶量，小规格电线由于绝缘层较薄，因此需要极快的牵引速度。但是现有硅烷交联聚乙烯绝缘料，由于树脂原料剂及润滑剂等配方，在高速挤出的情况下，容易出现熔体破裂，发生鲨鱼皮畸变，导致电缆表面粗糙，并且长时间快速挤出时，模口处时常伴有析出。因此市场迫切需要一种适用于小规格电线高速挤出的硅烷交联绝缘料。
中国发明专利申请201410822580.2公开了一种高速挤出低收缩硅烷交联电缆料、制备方法以及硅烷交联电缆。该专利通过加入纳米碳酸钙等无机物，减少材料与设备之间的摩擦力，从而保证高速的出胶量，该方法适用于绝缘层较厚，牵引较慢的大规格电缆。但该方法未专门对小规格电线高速挤出所需要的快速牵引进行优化，高速牵引情况下仍然会出现熔体破裂，发生鲨鱼皮畸变，并且理论上加入碳酸钙等无机填料后材料电阻将变小，因此并不适合用于小规格硅烷交联聚乙烯电线的制造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高速挤出工艺性能优越，表面光滑的小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝料A组份和催化剂母粒B组份，所述硅烷接枝料A组份和催化剂母粒B的重量比为100：4～6。其中：
硅烷接枝料A组份中各组份和各组份配比为：易加工聚乙烯为40～60重量份；低密度聚乙烯为10～30重量份；高流动线性低密度聚乙烯30～50重量份；硅烷交联剂1～4重量份；接枝引发剂0.5～1.7重量份；润滑剂0.1～1.0重量份；第一抗氧剂0.2～2.0重量份；
其中易加工聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的总量为100份。所述的易加工聚乙烯的熔融指数为0.5g/10min到3.0g/10min，拉升强度大于等于20Mpa；
所述的第一抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168及抗氧剂300中的一种或多种。
所述的硅烷接枝料A组份中硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或者多种的混合物。
所述硅烷接枝料A组份中的接枝引发剂为过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷或者二者的混合物。
催化剂母粒B组份中各组份及配比为：
高流动线性低密度聚乙烯40～50重量份；低流动线性低密度聚乙烯40～50重量份；第一催化剂1～10重量份；第二催化剂0.5～1.2重量份；润滑剂1～2重量份；第二抗氧剂1～6重量份；第三抗氧剂1～10重量份。
其中，第二抗氧剂为抗氧剂1024，第三抗氧剂选自抗氧剂1010和抗氧剂168中一种或两种混合物。
其中，第一催化剂为二月硅酸二丁基锡，第二催化剂为对甲苯磺酸。
所述的硅烷接枝料A组份及催化剂母粒B组份中的润滑剂选自含氟流变剂、硅酮母粒及微晶蜡中的一种及多种。
本发明采取的又一技术方案是：一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)制备硅烷接枝料A组份：按照配方配比将硅烷交联剂、接枝引发剂及第一抗氧剂混合，制得硅烷混合液；按配方比将易加工聚乙烯、低密度聚乙烯、高流动线性低密度聚乙烯加入BUSS挤出机的料仓内，用电脑控制液体计量称向BUSS挤出机的螺杆中准确注射硅烷混合液，经过BUSS螺杆塑化接枝，单螺杆造粒，脱水干燥后制得硅烷接枝料A组份；
(2)制备催化剂母粒B组份：按配方比准确称取两种线性低密度聚乙烯、第一催化剂、第二催化剂、润滑剂、第二抗氧剂、第三抗氧剂，经过高速搅拌机混合均匀，再经过双螺杆挤出机挤出造粒，脱水干燥，制得催化剂母粒B组份；
(3)将步骤(1)所得硅烷接枝料A组份和步骤(2)所得催化剂母粒B组份按重量配比100：4～6配比包装即得小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
进一步地，步骤(1)中，使用往复式螺杆BUSS挤出机，BUSS挤出机的温度设置为压缩段150℃～195℃，均化段200℃～220℃；
进一步地，步骤(2)中，BUSS挤出机的进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
本发明中，全部所述的原料均可以通过商购，且满足标准化工产品要求。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料是一种新型的二步法硅烷交联绝缘料，由于新颖的树脂类型及配比，合适的润滑体系，其具有优越的高速挤出工艺性能(2.5mm2规格的电线，放线速度能达300m/min以上)，光滑的表面外观，并且在长时间高速挤出时，机头口模没有析出物，非常适合应用于小规格电线的制造，各项指标都符合JB/T10437-2004的要求，故也可用于常规大规格的硅烷交联绝缘电缆使用，由于材料配方体系中未加入有毒有害物质，故相较于现有技术更加环保。
本发明提供的小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法与传统二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法相比，采用往复式BUSS挤出机混炼，混合更为均匀，接枝更加充分，并且通过对硅烷接枝料A组份熔体流动速率的控制，快速有效地了解材料中硅烷接枝料A组份的接枝率，可有效地控制调整生产工艺，保证材料的稳定性。并且采用硅烷接枝料A组份与催化剂母粒B组份重量比为92:8，相较于传统95：5的配比，催化剂分散更加均匀。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例提供一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法采用的原料及用量参见表1，其中：
易加工聚乙烯树脂为住友化学产易加工聚乙烯牌号为：CU2002，熔体流动速率为2.0g/10min，密度为0.920g/cm3；低密度聚乙烯为北欧化工产低密度聚乙烯牌号为：FB2230，体流动速率为0.20g/10min，密度为0.923g/cm3；第一抗氧剂为抗氧剂300；润滑剂为含氟流变剂ppa；高流动线性低密度聚乙烯为中石化镇海炼化产的线性低密度聚乙烯牌号为:8320；接枝引发剂为过氧化二异丙苯；硅烷交联剂包含为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷三者按重量比1:1:2复配的混合物；
低流动线性低密度聚乙烯为镇海炼化产线性低密度树脂牌号为：7042；第三抗氧剂包含重量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168，第一催化剂为二月硅酸二丁基锡，第二催化剂为对甲苯磺酸。
小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法包括如下步骤：
(1)将三种硅烷交联剂、接枝应发剂、抗氧剂300混合为硅烷混合液；将易加工聚乙烯、低密度聚乙烯、高流动线性低密度聚乙烯加入BUSS挤出机的料仓中，用电脑控制液体计量称向螺杆中准确注射硅烷混合液，经过BUSS螺杆塑化接枝，单螺杆造粒，脱水干燥后制得硅烷接枝料A组份。
(2)按比例称去高流动线性低密度聚乙烯和低流动线性低密度聚乙烯、第二抗氧剂、第三抗氧剂第一催化剂及第二催化剂，高速搅拌机搅拌混合均匀，经过双螺杆挤出机挤出造粒，脱水干燥，制得催化剂母粒B组份。
(3)将步骤(1)所得硅烷接枝料A组份和步骤(2)所得催化剂母粒B组份按重量配比92：8配比包装即得小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
实施例2
本实施例提供一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法采用的原料及用量参见表1，易加工聚乙烯和硅烷交联剂之外的原料均与实施例1相同。
本例中，所选择的易加工聚乙烯为住友化学聚乙烯，牌号为GT140，溶体流动速率为0.9g/10min；硅烷交联剂为纯乙烯基三甲氧基硅烷。
小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备过程同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法采用的原料及用量参见表1，润滑剂和接枝引发剂外的原料均与实施例1相同。
本例中润滑剂为含氟流变剂PPA和微晶蜡按1:1的重量比复配，接枝引发剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷。
小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备过程同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法采用的原料及用量参见表1，润滑剂和第三抗氧剂之外的原料均与实施例1相同，润滑剂为硅酮母粒，第三抗氧剂包含重量比为2:1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备过程同实施例1。
表1实施例1～4及对比例1的原料组成
对比例1
本对比例提供一种传统的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法采用的原料及用量参见表1，除树脂基料和硅烷交联剂外原料和实施例1相同。
本对比例中低密度聚乙烯采用扬子石化巴斯夫的低密度聚乙烯牌号为2220H，硅烷交联剂为纯乙烯基三甲氧基硅烷。本对比例中不加入易加工聚乙烯和第二催化剂。
二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法包括如下步骤：
(1)将硅烷交联剂、接枝应发剂、抗氧剂300混合为硅烷混合液；将低密度聚乙烯、高流动线性低密度聚乙烯加入双螺杆挤出机的料仓中，用电脑控制液体计量称向螺杆中准确注射硅烷混合液，经过双螺杆塑化接枝，过水槽拉条造粒，脱水干燥后制得硅烷接枝料A组份。
(2)按比例称去高流动线性低密度聚乙烯、低流动线性低密度聚乙烯、第二抗氧剂、第三抗氧剂第一催化剂，高速搅拌机搅拌混合均匀，经过双螺杆挤出机挤出造粒，脱水干燥，制得催化剂母粒B组份。
(3)将步骤(1)所得硅烷接枝料A组份和步骤(2)所得催化剂母粒B组份按重量配比92：8配比包装即得二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
将实施例1～4及对比例1制备的料制成测试样品，(1mm厚度试样，在90℃热水恒温防止6h)，并对各项性能进行测试。结果参见表2。为方便比较还在表2中列出了该类材料行业标准(JB/T10437-2004)所规定的指标值。
表2实施例1～5及对比例1的二步法硅烷交联绝缘料的性能
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，包括硅烷接枝料A组份和催化剂母粒B组份，所述硅烷接枝料A组份和催化剂母粒B的重量比为100：4～6；其中：
硅烷接枝料A组份中各组份及配比为：熔融指数为0.5g/10min到3.0g/10min的聚乙烯40～60重量份、低密度聚乙烯为10～30重量份、线性低密度聚乙烯30～50重量份、硅烷交联剂1～4重量份、接枝引发剂0.5～1.7重量份、润滑剂0.1～1.0重量份、第一抗氧剂0.2～2.0重量份；
催化剂母粒B组份中各组份及配比为：线性低密度聚乙烯832050重量份；线性低密度聚乙烯704250重量份；第一催化剂1～10重量份；第二催化剂0.5～1.2重量份；润滑剂1～2重量份；第二抗氧剂1～6重量份；第三抗氧剂1～10重量份；
所述的硅烷接枝料A组份及催化剂母粒B组份中的润滑剂选自含氟流变剂、硅酮母粒及微晶蜡中的一种或多种；
所述硅烷接枝料A组份中的接枝引发剂为过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷或者二者的混合物；
所述的第一催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡及辛酸亚锡中的一种或多种；所述的第二催化剂选自对甲苯磺酸、对甲苯磺酰氯中的一种或多种；
上述绝缘料的制备方法包括如下步骤：
(1)制备硅烷接枝料A组份：按照配比将硅烷交联剂、接枝引发剂及第一抗氧剂混合，制得硅烷混合液；按配比将熔融指数为0.5g/10min到3.0g/10min的聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯加入BUSS挤出机的料仓内，用电脑控制液体计量称向螺杆中准确注射硅烷混合液，经过BUSS螺杆塑化接枝，单螺杆造粒，脱水干燥后制得硅烷接枝料A组份；
(2)制备催化剂母粒B组份：按配比准确称取两种线性低密度聚乙烯、第一催化剂、第二催化剂、润滑剂、第二抗氧剂、第三抗氧剂，经过高速搅拌机混合均匀，经过双螺杆挤出机挤出造粒，脱水干燥，制得催化剂母粒B组份；
(3)将步骤(1)所得硅烷接枝料A组份和步骤(2)所得催化剂母粒B组份按配比包装即得小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
2.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于：所述A组分中熔融指数为0.5g/10min到3.0g/10min的聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的总量为100重量份；
所述的第一抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168及抗氧剂300中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于：所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或者多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于：所述第二抗氧剂为抗氧剂1024，第三抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂及硫代双酚类抗氧剂中一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于：步骤(1)中，使用往复式螺杆BUSS挤出机，BUSS挤出机的温度设置为压缩段150℃～195℃，均化段200℃～220℃。
6.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于：步骤(2)中，双螺杆挤出机的进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
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