CN106633294A - 一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒 - Google Patents

一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能性母料领域，公开了一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、微米级火山灰粉20～25份、聚苯乙烯泡沫10～15份、抗菌剂5～7份、固化剂10～15份、分散剂0.8～1.2份，其中载体树脂为聚乙烯树脂，抗菌剂的组份以重量份比计为：硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.5～0.7，固化剂优选硫磺，分散剂优选氧化聚乙烯蜡。本发明的功能母粒利用氧化钙和火山灰使地下线缆用聚乙烯材料在使用中逐渐硬化形成硬化保护层，使地下线缆用聚乙烯材料具有较强的耐潮湿寒热、抗菌、耐水浸泡、耐腐蚀的性能，保证地下线缆使用安全，延长地下线缆使用寿命。

Description

一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒
技术领域
本发明涉及功能性母料领域，具体涉及一种用于提高地下线缆用聚乙烯材料的耐腐蚀性的功能母粒。
背景技术
聚乙烯（PE）是乙烯聚合制得的一种热塑性树脂，具有优良的电绝缘性能、化学稳定性，吸水性小且能耐大多数酸碱侵蚀，因此现在多代替氯丁橡胶用来作为电缆或光缆的绝缘及护套用的塑料。但是聚乙烯的力学性能、耐低温性能等还无法达到氯丁橡胶的水平，尤其是在用于掩埋在地下的线缆或光缆方面。由于聚乙烯不耐潮湿寒热、抗菌能力弱，长期掩埋在地下导致线缆出现腐蚀现象，影响线缆的使用寿命和安全性。中国专利CN105778244A，公开日期2016年7月20日，专利名称一种新型聚乙烯，公开了一种添加有苯酚水杨酸酯、三氧化锑、硅藻土、二乙胺基丙胺和三乙基己基磷酸的聚乙烯材料，使该聚乙烯材料具有耐老化、耐腐蚀和阻燃性好的优点。但是该聚乙烯材料承受地下潮湿寒热、细菌侵蚀的能力一般，使该聚乙烯材料的耐腐蚀性不强，仍然不适宜作为地下线缆的材料使用。同时直接添加的各种粉末状物质可能分散不均，造成聚乙烯材料性能不一。
母粒是将超常量的改性化学助剂均匀负载在载体树脂中而得到的粒状聚集体。与直接在制品中添加改性化学助剂相比：母粒的分散效果好使制品的性能均匀，母粒的载体树脂与制品树脂的相容性好使添加母粒的制品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。
发明内容
针对现有用作地下线缆的聚乙烯材料耐潮湿寒热和抗菌能力弱，长期掩埋导致线缆出现腐蚀影响安全使用和寿命，本发明的目的在于提供一种添加到地下线缆用聚乙烯材料中的功能母粒，使聚乙烯材料具有较强的耐潮湿寒热、抗菌、耐老化、耐水浸泡等性能，提高地下线缆的使用寿命和安全性能。
本发明提供如下的技术方案：
一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、微米级火山灰粉20～25份、聚苯乙烯树脂10～15份、抗菌剂5～7份、固化剂10～15份、分散剂0.8～1.2份，其中载体树脂为聚乙烯树脂。
本发明的功能母粒选用聚乙烯树脂作为载体树脂与聚乙烯材料的相容性好，可使功能母粒在聚乙烯线缆制品中分散更为均匀，有助于提升聚乙烯线缆制品性能一致性。火山灰是火山爆发后的产物，具有火山灰活性，可以常温时与石灰和水反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。将火山灰和氧化钙粉末作为功能母粒的有效成分同时添加到地下线缆用聚乙烯材料中，在地下的潮湿环境下使火山灰与氧化钙逐渐发生反应，在地下线缆的聚乙烯绝缘套中沿横截面径向由外到内逐渐形成类似水泥的水化物，使聚乙烯材料逐渐缓慢硬化形成硬化保护层，从而减小周围环境对线缆的影响，尤其是周围的水分、细菌的侵入。而且火山灰具有的保温效果可以提高聚乙烯线缆对周围温度的适应性。聚苯乙烯树脂具有良好的耐化学腐蚀、耐水侵蚀的能力，与聚乙烯交联后提高聚乙烯材料的耐水、耐腐蚀性能。抗菌剂的作用在于杀灭或抑制周围细菌的侵蚀，强化火山灰与氧化钙在聚乙烯材料中形成的硬化保护层的效果。固化剂则改变聚乙烯、聚苯乙烯的交联程度，提高聚乙烯材料的致密性。分散剂改善火山灰等组份与聚乙烯材料之间的表面活性，提高产品性能。本发明的功能母粒添加到聚乙烯材料中使聚乙烯具备抗菌、耐温、抗腐蚀及抗水浸泡的能力，适合作为地下线缆使用。
作为本发明的一种改进，所述抗菌剂的组份以重量份比计为：硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.5～0.7。硫酸铜可以抑制线缆周围的细菌生长，银离子抗菌剂具有良好的杀菌效果，而且安全可靠对周围环境造成的影响小。同时硫酸铜的吸水性可以促进火山灰和氧化钙的反应，有助于硬化保护层的形成。
作为本发明的一种改进，所述固化剂的组份为硫磺。硫磺除作为固化剂强化聚乙烯的交联程度，还可以起到灭菌的效果，强化抗菌剂的功能。
作为本发明的一种改进，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡。氧化聚乙烯蜡与聚乙烯的相容性好，可有效改善火山灰、氧化钙等与聚乙烯之间的表面活性，提高产品性能。
一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃搅拌混合50～90分钟，搅拌速度250～300 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～190 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+20目的筛网过筛。
首先将原料在混合搅拌机中高速搅拌均匀，提高功能母粒的性能一致性。通过双螺杆挤出机熔融复合挤出成颗粒状，提高了功能母粒在聚乙烯线缆制品中的均匀分散程度，有助于聚乙烯线缆制品性能均匀一致。功能母粒的粒径可通过-15目～+20目的筛网，既保证功能母粒在聚乙烯线缆制品中均匀分散，又避免粒径过大影响功能母粒在聚乙烯颗粒制备中的熔融分散效果。
作为本发明的一种改进，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃，模头温度为180～185 ℃。通过设定双螺杆挤出机各段的操作温度逐渐上升以充分释放功能母粒中各配料的抗菌、耐温及润滑分散特性，提高功能母粒性能稳定均匀。
作为本发明的一种改进，在进行步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒首先在130～140 ℃下通风干燥2～4小时获得干燥颗粒。这样可促进功能母粒表面结构均匀，便于母粒的长期存放。
本发明的有益效果如下：
本发明的功能母粒通过添加氧化钙和火山灰使地下线缆用聚乙烯材料在使用中逐渐硬化形成硬化保护层，提升线缆用聚乙烯材料的耐腐蚀、耐老化能力，使其具有较强的耐潮湿寒热、抗菌、耐水浸泡性能，保证线缆使用安全，延长线缆使用寿命。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1：
一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80 g、微米级火山灰粉20 g、聚苯乙烯树脂10 g、抗菌剂5 g、固化剂10 g、分散剂0.8 g，其中载体树脂为与聚乙烯材料相容性好的树脂，优选聚乙烯树脂。抗菌剂的组份优选为硫酸铜与银离子抗菌剂，重量份比为硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.5，固化剂可以提高聚乙烯的交联程度，优选硫磺，分散剂优选与聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蜡。
添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在50 ℃搅拌混合90分钟，搅拌速度250r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～190 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+20目的筛网过筛。
为得到性能较好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模头温度为180～185 ℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒首先在130 ℃下通风干燥4小时获得干燥的颗粒后在通过步骤（3）进行筛选。
通过-15目～+20目筛网的颗粒即为提高地下线缆用聚乙烯材料耐腐蚀性的功能母粒。
实施例2：
一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份组份制备而成：载体树脂90 g、微米级火山灰粉22.5 g、聚苯乙烯树脂12.5 g、抗菌剂6.5 g、固化剂12.5 g、分散剂1.0 g，其中载体树脂为与聚乙烯材料相容性好的树脂，优选聚乙烯树脂。抗菌剂的组份优选为硫酸铜与银离子抗菌剂，重量份比为硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.6。固化剂可以提高聚乙烯的交联程度，优选硫磺。分散剂优选与聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蜡。
添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在55 ℃搅拌混合70分钟，搅拌速度270r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为170 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～190 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+20目的筛网过筛。
为分得到性能较好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模头温度为180～185 ℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒首先在135 ℃下通风干燥3小时获得干燥颗粒后在通过步骤（3）进行筛选。
通过-15目～+20目筛网的颗粒即为提高地下线缆用聚乙烯材料耐腐蚀性的功能母粒。
实施例3：
一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份组份制备而成：载体树脂100 g、微米级火山灰粉25 g、聚苯乙烯树脂15 g、抗菌剂7 g、固化剂15 g、分散剂1.2 g，其中载体树脂为与聚乙烯材料相容性好的树脂，优选聚乙烯树脂。抗菌剂的组份优选为硫酸铜与银离子抗菌剂，其中重量份比为硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.7。固化剂可以提高聚乙烯的交联程度，优选硫磺。分散剂优选与聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蜡。
添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在60 ℃搅拌混合50分钟，搅拌速度300r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～190 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+20目的筛网过筛。
为分得到性能较好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模头温度为180～185 ℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒首先在140 ℃下通风干燥2小时获得干燥颗粒后在通过步骤（3）进行筛选。
通过-15目～+20目筛网的颗粒即为提高地下线缆用聚乙烯材料耐腐蚀性的功能母粒。
本发明的功能母粒在地下线缆用聚乙烯材料的使用过程中逐渐形成硬化保护层，使聚乙烯材料具有较强的耐潮湿寒热、抗菌、耐水浸泡和耐腐蚀的性能，保证地下线缆使用安全，延长地下线缆的使用寿命。

Claims (7)

1.一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，其特征在于，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、微米级火山灰粉20～25份、氧化钙粉10～15份、聚苯乙烯树脂10～15份、抗菌剂5～7份、固化剂10～15份、分散剂0.8～1.2份，其中载体树脂为聚乙烯树脂。
2.根据权利要求1所述的一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，其特征在于，所述抗菌剂的组份以重量份比计为：硫酸铜:银离子抗菌剂=1:0.5～0.7。
3.根据权利要求1所述的一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，其特征在于，所述固化剂的组份为硫磺。
4.根据权利要求1所述的一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，其特征在于，所述分散剂为氧化聚乙烯蜡。
5.一种如权利要求1至4任一所述的添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃搅拌混合50～90分钟，搅拌速度250～300 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～190 ℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-15目～+20目的筛网过筛。
6.根据权利要求5所述的一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃，模头温度为180～185 ℃。
7.根据权利要求5所述的一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒的制备方法，其特征在于，在进行步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒首先在130～140 ℃下通风干燥2～4小时获得干燥颗粒。
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