CN109354757A - 可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，按重量计，包含以下重量组份：乙烯‑四氟乙烯共聚物100份，所述交联乙烯‑四氟乙烯共聚物的C‑F基团与C‑H基团的摩尔比为1∶(2‑9)；交联剂0.3～3份；耐热剂0.3～4份；抗氧剂0.3～3份；三氧化二锑1～10份；季戊四醇硬脂酸酯0.1～3份；N′N‑乙撑双硬脂酰胺0.1～2份；白油0.1～3份。本发明可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料可以在200℃～238℃的温度下加工，加工温度低，交联和稳定性效果好，能够有效提高材料的耐热性，生产过程无明显发烟或发烟量小。

Description

可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料及生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温线缆绝缘材料及生产方法。
背景技术
乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)又称F40，透明结晶料，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，耐各种各样化学溶剂，耐高低温，长期工作温度在-65℃～150℃之间。ETFE树脂经交联辐照后，耐辐射性，抗拉强度和抗老化性能大大提升，长期工作温度提高到200℃，被大量应用于特种电缆绝缘，如运输、航空、化学和核工厂、油井以及井下各种线缆和通讯线缆的绝缘。辐照交联乙烯-四氟乙烯(X-ETFE)材料技术主要掌握在外国少数几家著名线缆生产厂家中，价格昂贵供货周期长，如遇特殊时期对我国实行销售管控。
目前的X-ETFE材料在生产过程中交联剂易自聚，对加工温度要求苛刻，加工温度需达到280℃～300℃，在加工过程中热稳定性差，易发黄，且辐照后颜色进一步加深。中国专利公布号第105061876A公开了一种性能可调节的辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘料，通过引入了一种含交联剂预聚体的复合交联剂的技术，改进和解决上述生产过程发烟量大，交联剂热稳定性差，发黄的问题，然而，交联剂预聚体制备难度大，且稳定性有待提高，不利工业使用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料。
为达成上述目的，本发明提供一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，按重量计，包含以下组份：乙烯-四氟乙烯共聚物(简称ETFE)100份，所述交联乙烯-四氟乙烯共聚物的C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶(2-9)；交联剂0.3～3份；耐热剂0.3～4份；抗氧剂0.3～3份；三氧化二锑1～10份；季戊四醇硬脂酸酯0.1～3份；N′N-乙撑双硬脂酰胺0.1～2份；白油0.1～3份。
优选地，所述交联剂为三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(简称TMPTMA)和三烯丙基异氰尿酸酯(简称TAIC)的复合物。所述交联剂中的三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与三烯丙基异氰尿酸酯的重量比优选为1∶1。
优选地，所述耐热剂为氧化铈或氧化铈、二氧化钛的复合物；当所述耐热剂为氧化铈、二氧化钛的复合物时，所述氧化铈与二氧化钛重量比优选为1∶(0-1)。
优选地，所述抗氧剂为1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯(简称抗氧剂1330)与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的复合物。1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的重量比优选为1∶0.2。
优选地，所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料加工温度为200℃～238℃。
优选地，所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料辐照剂量为10M～20M。
本发明还提供一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆的生产方法，该线缆由上述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料制成，其生产方法包括如下步骤：
首先，将上述绝缘材料按以上配方重量量取，在高速混合机中均匀混合6-15分钟；
然后，将混合均匀的绝缘材料在双螺杆挤出机中挤出造粒；
其次，将所得的造料通过挤出机制备导线，其中，挤出加工温度范围为200℃～238℃；
最后，上述制备出来的线缆经辐照剂量为10M～20M交联辐照形成辐照交联耐高温线缆。
本发明与现有技术相比具有以下有益技术效果：
本发明可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料通过将交联乙烯-四氟乙烯共聚物的C-F基团与C-H基团的摩尔比调整为1∶(2-9)，同时添加耐热剂，使用普通的交联剂即可达到耐温200℃，不仅加工温度低，可以在200℃～238℃的温度下加工，而且能使交联剂不易挥发，不易自聚，提高材料的交联效果和稳定性，交联后材料的断裂伸长率较高，断裂伸长率可保持在200％以上。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、配方比例、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
本发明可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，按重量计，包含以下组份：乙烯-四氟乙烯共聚物(简称ETFE)100份，所述交联乙烯-四氟乙烯共聚物的C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶(2-9)；交联剂0.3～3份；耐热剂0.3～4份；抗氧剂0.3～3份；三氧化二锑1～10份；季戊四醇硬脂酸酯0.1～3份；N′N-乙撑双硬脂酰胺0.1～2份；白油0.1～3份。
优选地，所述交联剂为三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(简称TMPTMA)和三烯丙基异氰尿酸酯(简称TAIC)的复合物。所述交联剂中的三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与三烯丙基异氰尿酸酯的重量比优选为1∶1。
优选地，所述耐热剂为氧化铈或氧化铈、二氧化钛的复合物；当所述耐热剂为氧化铈、二氧化钛的复合物时，所述氧化铈与二氧化钛重量比优选为1∶(0-1)。
优选地，所述抗氧剂为1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯(简称抗氧剂1330)与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的复合物。1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的重量比优选为1∶0.2。
优选地，所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料加工温度为200℃～238℃。
优选地，所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料辐照剂量为10M～20M。
本发明还提供一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆的生产方法，该线缆由上述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料制成，其生产方法包括如下步骤：
首先，将上述绝缘材料按以上配方重量量取，在高速混合机中均匀混合6-15分钟；
然后，将混合均匀的绝缘材料在双螺杆挤出机中挤出造粒；
其次，将所得的造料通过挤出机制备导线，其中，挤出加工温度范围为200℃～238℃；
最后，上述制备出来的线缆经辐照剂量为10M～20M交联辐照形成辐照交联耐高温线缆。
本发明可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料通过将交联乙烯-四氟乙烯共聚物的C-F基团与C-H基团的摩尔比调整为1∶(2-9)，同时添加耐热剂，使用普通的交联剂即可达到耐温200℃，不仅加工温度低，可以在200℃～238℃的温度下加工，而且能使交联剂不易挥发，不易自聚，提高材料的交联效果和稳定性，交联后材料的断裂伸长率较高，断裂伸长率可保持在200％以上。
以下记载了本实施方式本发明的几个具体实施例，除另有说明，所有份数均以重量计：
实施例1
实施例1的材料组份为：ETFE 100份，其中C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶2，TMPTMA 1份，TAIC 1份，氧化铈2份，二氧化钛1份，抗氧剂1330 2份，抗氧剂1024 0.4份，三氧化二锑5份，季戊四醇硬脂酸酯1份，N′N-乙撑双硬脂酰胺0.5份，白油1.5份。
实施例2
实施例2的绝缘材料组份为：ETFE 100份，其中C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶3，TMPTMA 1份，TAIC 1份，氧化铈2份，二氧化钛1份，抗氧剂1330 2份，抗氧剂1024 0.4份，三氧化二锑5份，季戊四醇硬脂酸酯1份，N′N-乙撑双硬脂酰胺0.5份，白油1.5份。
实施例3
实施例3的绝缘材料组份为：ETFE 100份，其中C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶4，TMPTMA 1份，TAIC 1份，氧化铈2份，二氧化钛1份，抗氧剂1330 2份，抗氧剂1024 0.4份，三氧化二锑5份，季戊四醇硬脂酸酯1份，N′N-乙撑双硬脂酰胺0.5份，白油1.5份。
实施例4
实施例4的绝缘材料组份为：ETFE 100份，其中C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶44TMPTMA 1份，TAIC 1份，氧化铈3份，抗氧剂1330 2份，抗氧剂1024 0.4份，三氧化二锑5份，季戊四醇硬脂酸酯1份，N′N-乙撑双硬脂酰胺0.6份，白油1.5份。
将上述实施例1至实施例4的绝缘材料分别按照可低温加工的辐照交联耐高温线缆的生产方法生产线缆：
首先，将绝缘材料按以上配方重量量取，在高速混合机中均匀混合6-15分钟；
然后，将混合均匀的绝缘材料在双螺杆挤出机中挤出造粒；
其次，将所得的造料通过挤出机导线，其中，挤出加工温度范围为200℃～238℃；
最后，上述实施例1至实施例4制备出来的线缆经辐照剂量为12M交联辐照后，测抗张强度和断裂伸长率，测试方法GB/T 2951.11-2008，拉伸速率为(50±5)mm/min。
以上实施例1至实施例4分别按照上述方法生产出来的样品测试对比结果如下：
从表中的试验结果可看出本发明可以有效地提高绝缘的断裂伸长率，可以在200℃～238℃的温度下加工，更低的加工温度降低加工设备的要求，这能使交联剂不易挥发，不易自聚，提高材料的交联效果和稳定性，同时本发明辐照交联耐高温线缆绝缘材料的耐温达到200℃。交联后材料的断裂伸长率较高，断裂伸长率可保持在200％以上。
本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：按重量计，包含以下组份：乙烯-四氟乙烯共聚物100份，所述交联乙烯-四氟乙烯共聚物的C-F基团与C-H基团的摩尔比为1∶(2-9)；交联剂0.3～3份；耐热剂0.3～4份；抗氧剂0.3～3份；三氧化二锑1～10份；季戊四醇硬脂酸酯0.1～3份；N′N-乙撑双硬脂酰胺0.1～2份；白油0.1～3份。
2.根据权利要求1所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：所述交联剂为三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三烯丙基异氰尿酸酯的复合物。
3.根据权利要求2所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：所述交联剂中的三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与三烯丙基异氰尿酸酯的重量比为1∶1。
4.根据权利要求1所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：所述耐热剂为氧化铈或氧化铈、二氧化钛的复合物。
5.根据权利要求4所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：当所述耐热剂为氧化铈、二氧化钛的复合物时，所述氧化铈与二氧化钛重量比为1∶(0-1)。
6.根据权利要求1所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：所述抗氧剂为1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的复合物。
7.根据权利要求6所述的可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料，其特征在于：所述抗氧剂中的1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)2，4，6-三甲基苯与N，N′-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烷]肼的重量比为1∶0.2。
8.一种根据权利要求1至7任一项所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料的线缆的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
首先，将权利要求1至7任一项所述可低温加工的辐照交联耐高温线缆绝缘材料按以上配方重量量取，在高速混合机中均匀混合6-15分钟；
然后，将混合均匀的绝缘材料在双螺杆挤出机中挤出造粒；
其次，将所得的造料通过挤出机制备导线，其中，挤出加工温度范围为200℃～238℃；
最后，上述制备出来的线缆经辐照剂量为10M～20M交联辐照形成辐照交联耐高温线缆。
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