CN106632866A - 一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料及其制备方法，其是由100份聚乙烯，0.1‑3.0份自由基光引发剂、0.1‑3.0份多官能团交联剂、0.1‑2.0份交联促进剂、0.1‑2.0份透明剂和0.1份‑2.0份复合抗氧剂制成。本发明针对由于聚乙烯在冷却后紫外光交联效率低以至于无法得到令人满意的交联度的特点，本发明对聚乙烯紫外光交联电线电缆料的配方体系作了大量的试验筛选，发现通过加入合适量的交联促进剂和成核透明剂。可使冷却状态下的聚乙烯的紫外光交联效率和相关性能得到显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及化工材料领域，确切地说是一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯具有优异的电绝缘性、耐化学性和良好的加工性能而被广泛应用于国民生产的各个领域。但在某些特殊场合，聚乙烯还不能完全满足人们对材料性能的要求，如耐热性能等。因此对聚乙烯材料进行一系列的改性是必要的，其中最为有效的方式是使聚乙烯交联。聚乙烯经过交联后，其分子结构就有线性的变成了三维网络状结构，其力学强度、耐热性能、耐环境性能和耐化学性能等都得到了不同程度的提高，扩大了聚乙烯的应用范围。目前，交联聚乙烯凭其独特的分子结构和优异的性能已被广泛应用于电线电缆等领域。
目前比较成熟的聚乙烯的交联方式主要有辐射交联、过氧化物交联、硅烷交联和紫外光交联。其中辐射交联是发展最早、应该最广泛的一种交联方式，但辐射交联存在设备投资高、维护费用大、挤出和交联工艺不连续、生产效率低等缺点，并不能在中小电线电缆企业中得到广泛应该。过氧化物交联是通过加热、加压的方式引发聚乙烯交联，其生产速度慢，并且伴随着大量的能源消耗。硅烷交联是利用硅烷接枝到聚乙烯大分子链上，然后在侧基发生水解，在催化剂的存在下，脱水缩合形成交联，这种方式因为涉及水解反应，因此所得制品的稳定性较差，同时制品的耐温等级也较低，并且同业存在生产工艺不连续的缺点。紫外光交联是近年来发展起来的一种新的交联方式，通过向聚乙烯中添加光引发剂，经紫外光辐照后，光引发剂吸收特定波长的光能转变为激发态，形成自由基，快速生产具有三维网状结构的交联聚乙烯。
紫外光辐照交联技术已经成功应用于电线电缆行业，该项技术具有独特的优势：所需交联设备投资低、工艺简单、操作维护方便，节能环保、生产效率高、产品成本低，耐高温特性和力学性能优良，同时由于采用紫外光作为辐照源，可适用于制造不同尺寸的产品。然而紫外光辐照技术由于紫外光的能量较低导致穿透力较低，因此需在制品熔融透明状态下进行辐照交联。聚乙烯在冷却条件下进行紫外光辐照则无法得到满意的交联度，因为聚乙烯冷却后结晶，结晶后的材料不透明导致紫外光无法穿透而得不到满意的交联度。例如紫外光辐照交联聚乙烯电线电缆材料时需在挤出机出口处进行辐照，才能达到合格的交联度。然而在聚乙烯熔融状态下进行紫外光辐照，因为紫外光辐照箱具有一定的长度，容易导致熔融状态下的聚乙烯由于重力原因下垂而产生电线电缆的偏心；同时由于熔融状态下紫外光引发交联剂等添加剂处于易挥发状态，会产生大量的烟雾，影响车间生产环境，同时还会污染紫外光辐照箱的反光板和紫外灯灯管，造成交联效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料及其制备方法。
上述目的通过以下方案实现：
一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1-3.0份自由基光引发剂、0.1-3.0份多官能团交联剂、0.1-2.0份交联促进剂、0.1-2.0份透明剂和0.1份-2.0份复合抗氧剂。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE和线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种的组合。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述自由基引发剂为二苯甲酮及其衍生物、Irgacure651、BDK(安息香双甲醚)、引发剂1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)、TPO(2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦)、ITX(2异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体混合物)中的一种或几种的组合。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述多官能团交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、三聚异氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三烯丙醚、季戊四醇三烯丙醚、季戊四醇四烯丙醚和三甘醇甲基丙烯酸酯中的一种或者几种的组合。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述交联促进剂为N_N’─亚甲基双丙烯酰胺。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述透明剂为美利肯HPN-20E、二苄叉山梨醇及其衍生物中的一种或几种的组合。
所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆，其特征在于所述抗氧剂由酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂和含硫酯类抗氧剂中的两种或两种以上组成。
所述的紫外光紫外光交联聚乙烯电线电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份取各原料混匀后，制备将以上原料在混料机中以250-350rpm的速度搅拌10-30min后得到混合料；
(2)将挤塑机预热到120-200℃，投入步骤(1)得到的混合料，然后进行挤出，挤出后立即进入水槽冷却，随后进入由光功率密度在200W/cm以上的紫外灯光源组成的紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，辐照时间1-15s后，得到紫外光交联聚乙烯电线电缆。
本发明的有益效果为：本发明优化了聚乙烯材料配方的基础上采用紫外光辐照交联的方法，制备交联聚乙烯电线电缆。
针对由于聚乙烯在冷却后紫外光交联效率低以至于无法得到令人满意的交联度的特点，本发明对聚乙烯紫外光交联电线电缆料的配方体系作了大量的试验筛选，发现通过加入合适量的交联促进剂和成核透明剂。可使冷却状态下的聚乙烯的紫外光交联效率和相关性能得到显著提高。
具体实施方式
以下结合优选的实施方式，以及电线电缆的测量参数对本发明进一步进行说明和解释。
以下结合优选的实施方式，以及电线电缆的测量参数对本发明进一步进行说明和解释。
实施例一
本实施例紫外光交联聚乙烯电线电缆料及其制备方法按以下步骤进行：
一、按重量份数称取90份线性低密度聚乙烯(7042)、10份高密度聚乙烯(5000S)、1.8份4-氯二苯甲酮、1.2份TAC、1.3份交联促进剂N_N’─亚甲基双丙烯酰胺、0.1份透明剂二苄叉山梨醇、0.2份抗氧剂1010和0.1份TPP；
二、将以上原料在混料机中以250rpm的速度搅拌5min后得到混合料；
三、将挤塑机预热到170℃，投入步骤二得到的混合料，使得混合料充分塑化，挤出并进入水槽冷却，随后进入紫外光辐照交联设备中进行辐照，辐照时间3s，得到紫外光辐照交联聚乙烯电线电缆。
实施例二
一、按重量份数称取100份线性低密度聚乙烯(7042)、1.2份BDK、1.2份TMPTA、1.0份交联促进剂N_N’─亚甲基双丙烯酰胺、0.1份透明剂HPN-20E、0.3份抗氧剂1010和0.1份DLTP；
二、将以上原料在混料机中以250rpm的速度搅拌5min后得到混合料；
三、将挤塑机预热到165℃，投入步骤二得到的混合料，使得混合料充分塑化，挤出并进入水槽冷却；随后进入紫外光辐照交联设备中进行辐照，辐照时间3s，得到紫外光辐照交联聚乙烯电线电缆。
对比试验(此对比试验原料中未添加交联促进剂和透明剂，其余原料与实施例二相同)
一、按重量份数称取100份线性低密度聚乙烯(7042)、1.2份BDK、1.2份TMPTA、0.3份抗氧剂1010和0.1份DLTP；
二、将以上原料在混料机中以250rpm的速度搅拌5min后得到混合料；
三、将挤塑机预热到165℃，投入步骤二得到的混合料，使得混合料充分塑化，挤出并进入水槽冷却；随后进入紫外光辐照交联设备中进行辐照，辐照时间3s，得到紫外光辐照交联聚乙烯电线电缆。
对实施例一和实施例二所得交联聚乙烯热水管进行测试，所得数据如下表：
实施例一、实施例二中紫外光交联聚乙烯电线电缆经紫外光辐照交联后，性能优良，完全可以满足交联交联聚乙烯电线电缆的性能要求。而作为对比试验中没有添加交联促进剂和透明剂，其交联度仅为18.4％，同时热老化试验和热延伸实验无法通过。
Claims (8)
1.一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1-3.0份自由基光引发剂、0.1-3.0份多官能团交联剂、0.1-2.0份交联促进剂、0.1-2.0份透明剂和0.1份-2.0份复合抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE和线性低密度聚乙烯LLDPE中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述自由基引发剂为二苯甲酮及其衍生物、Irgacure651、 BDK安息香双甲醚、 引发剂1173、TPO、 ITX中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述多官能团交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、三聚异氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三烯丙醚、季戊四醇三烯丙醚、季戊四醇四烯丙醚和三甘醇甲基丙烯酸酯中的一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述交联促进剂为N_N’─亚甲基双丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆料，其特征在于所述透明剂为美利肯HPN-20E、二苄叉山梨醇及其衍生物中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种紫外光交联聚乙烯电线电缆，其特征在于所述抗氧剂由酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂和含硫酯类抗氧剂中的两种或两种以上组成。
8.一种如权利要求1所述的紫外光紫外光交联聚乙烯电线电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份取各原料混匀后，制备将以上原料在混料机中以250-350rpm的速度搅拌10-30min后得到混合料；
（2）将挤塑机预热到120-200oC，投入步骤（1）得到的混合料，然后进行挤出，挤出后立即进入水槽冷却，随后进入由光功率密度在200W/cm以上的紫外灯光源组成的紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，辐照时间1-15s后，得到紫外光交联聚乙烯电线电缆。
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