CN109851904A

CN109851904A - 一种海底电缆用半导电聚乙烯护套

Info

Publication number: CN109851904A
Application number: CN201910180676.6A
Authority: CN
Inventors: 孙策
Original assignee: Nantong Lishengde New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Nantong Lishengde New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-06-07

Abstract

一种海底电缆用半导电聚乙烯护套，包含聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、聚乙烯接枝料、润滑剂、导电碳黑及抗氧剂，其中聚乙烯所占的重量百分比为15％‑20％、乙烯醋酸乙烯共聚物所占的重量百分比为20％‑30％、乙烯辛烯共聚物所占的重量百分比为15％‑30％、聚乙烯接枝料所占的重量百分比为2％‑4％、润滑剂所占的重量百分比为3％‑8％、导电碳黑所占的重量百分比为30％‑40％及抗氧剂所占的重量百分比为0.3％‑1％。

Description

一种海底电缆用半导电聚乙烯护套

技术领域

本发明是涉及一种海底电缆，特别是有关于一种海底电缆用半导电聚乙烯护套。

背景技术

由于我国的海岸线长，岛屿多，所以要将电缆铺设于海洋、江河及/或湖泊是一项复杂且困难的工程。铺设于水下的电缆如海底电缆，其穿越海洋、江河及/或湖泊于铺设时，要求能承受比普通电缆有更大的机械拉力，铺设后为了防止抛锚及渔具的机械损伤，要求海底电缆具有较高的机械防护能力，现有的在海底的电缆通常采用聚乙烯护套及半导电聚乙烯护套，采用半导电聚乙烯护套的目的是为了优化运行电缆的电容电流分布，降低金属护层、金属铠装以及半导电外护套的总消耗，提升海缆的载流量。所以此种耐温等级高且导电性能优异的国产半导电聚乙烯亟待被开发使用。

发明内容

本发明的主要目的是披露一种半导电聚乙烯作为海底电缆的护套，用以消除电缆运行感应电流，提高电缆运行载流量。其中，半导电聚乙烯的性能依据的是ICEA标准，半导电聚乙烯的体积电阻率≤100Ω.cm，材料可通过120℃热变形试验，变形率≤25％。

根据上述目的本发明披露一种海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，包含聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、聚乙烯接枝料、润滑剂、导电碳黑及抗氧剂，其中聚乙烯所占的重量百分比为15％-20％、乙烯醋酸乙烯共聚物所占的重量百分比为20％-30％、乙烯辛烯共聚物所占的重量百分比为15％-30％、聚乙烯接枝料所占的重量百分比为2％-4％、润滑剂所占的重量百分比为3％-8％、导电碳黑所占的重量百分比为30％-40％及抗氧剂所占的重量百分比为0.3％-1％。

于本发明的一较优选的实施例中，聚乙烯为高密度聚乙烯，其熔体流动速率为0.8-6g/10min。

于本发明的一较优选的实施例中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯(VA,vinylacetate)占乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为15％-40％。

于本发明的一较优选的实施例中，乙烯辛烯共聚物中辛烯占乙烯辛烯共聚物的重量百分比为10％-25％。

于本发明的一较优选的实施例中，润滑剂为石蜡、硬脂酸及其脂类衍生物或饱和烃类中的至少一种。

于本发明的一较优选的实施例中，导电碳黑的粒径为10nm-30nm。

于本发明的一较优选的实施例中，抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂300或是抗氧剂168中的至少一种。

于本发明的一较优选的实施例中，半导电聚乙烯护套的体积电阻率≤100Ω.cm及热变形≤25％。

具体实施方式

在本发明主要是针对ICEA标准，披露出符合ICEA标准要求，并可以保证客户使用工艺不复杂，使得所生产的海底电缆符合ICEA要求。此外，本发明所披露的半导电聚乙烯可以通过相对应的高温压力试验，因此可以使用此半导电聚乙烯做为海底电缆的外护套来承受更高的电缆自发热，确保电缆运行安全。

在本发明中，海底电缆用半导电聚乙烯护套主要是由聚乙烯(PE,polyester)、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、聚乙烯接枝料、润滑剂、导电碳黑及抗氧剂所组成，其中聚乙烯所占的重量百分比为15％-20％、乙烯醋酸乙烯共聚物所占的重量百分比为20％-30％、乙烯辛烯共聚物所占的重量百分比为15％-30％、聚乙烯接枝料所占的重量百分比为2％-4％、润滑剂所占的重量百分比为3％-8％、导电碳黑所占的重量百分比为30％-40％及抗氧剂所占的重量百分比为0.3％-1％。

于另一较优选的实施例中，海底电缆用半导电聚乙烯护套中聚乙烯所占的重量百分比为17％、乙烯醋酸乙烯共聚物所占的重量百分比为22％、乙烯辛烯共聚物所占的重量百分比为20％、聚乙烯接枝料所占的重量百分比为2％、润滑剂所占的重量百分比为4.7％、导电碳黑所占的重量百分比为34％及抗氧剂所占的重量百分比为0.3％。

根据上述实施例中，聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE,high density polyester)，其熔体流动速率为0.8-6g/10min；在乙烯醋酸乙烯共聚物中，乙酸乙烯酯(VA,vinylacetate)占所述乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为15％-40％；在乙烯辛烯共聚物中，辛烯占所述乙烯辛烯共聚物的重量百分比为10％-25％；而润滑剂为石蜡、硬脂酸及其脂类衍生物或饱和烃类中的至少一种；导电碳黑的粒径为10nm-30nm，且导电碳黑在每100g的重量下，其吸油值为100-130毫升(ml)；以及抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂300或是抗氧剂168的其中一种或是上述的组合。

以下的实施例是用来说明本发明所披露的海底电缆用半导电聚乙烯护套的制备步骤。

实施例1:

分别将重量百分比为17％，且有熔融指数为1g/10min的聚乙烯、重量百分比为22％的乙烯醋酸乙烯共聚物、重量百分比为20％的乙烯辛烯共聚物、重量百分比为2％的聚乙烯接枝料、重量百分比为4.5％的润滑剂、重量百分比为34％的导电碳黑及重量百分比为0.5％的抗氧剂加入密炼机中进行混炼造粒步骤。

要说明的是，在密炼机中的混炼温度为170℃，混炼造粒完之后，于温度为170℃的条件下出料。要说明的是于本实施例中，混炼造粒步骤是利用螺杆混炼机来达成，为的是要让上述加入密炼机内的各成分充分的混合均匀。于本实施例中，先利用双螺杆混炼机进行混炼，再利用单螺杆混炼机进行挤出造粒，其中，在双螺杆混炼机内的操作温度为160℃，在单螺杆混炼机内的操作温度为140℃。

此外，还要进一步说明的是，在乙烯醋酸乙烯共聚物中，乙酸乙烯酯(VA,vinylacetate)占乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为28％、在乙烯辛烯共聚物中，辛烯占乙烯辛烯共聚物的重量百分比为21％、占重量百分比为2％的聚乙烯接枝料其接枝率为0.8％、润滑剂为石蜡、导电碳黑的粒径为12nm，且在每100g的导电碳黑其吸油值为115毫升，以及抗氧剂为抗氧剂300。

实施例2:

分别将重量百分比为15％，且有熔融指数为1g/10min的聚乙烯、重量百分比为24％的乙烯醋酸乙烯共聚物、重量百分比为20％的乙烯辛烯共聚物、重量百分比为2％的聚乙烯接枝料、重量百分比为4.4％的润滑剂、重量百分比为34％的导电碳黑及重量百分比为0.5％的抗氧剂加入密炼机中进行混炼造粒步骤。

要说明的是，在密炼机中的混炼温度为160℃，混炼造粒完之后，于温度为160℃的条件下出料。要说明的是于本实施例中，混炼造粒步骤是利用螺杆混炼机来达成，为的是要让上述加入密炼机内的各成分充分的混合均匀。于本实施例中，先利用双螺杆混炼机进行混炼，再利用单螺杆混炼机进行挤出造粒，其中，在双螺杆混炼机内的操作温度为160℃，在单螺杆混炼机内的操作温度为140℃。

此外，还要进一步说明的是，在乙烯醋酸乙烯共聚物中，乙酸乙烯酯占乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为28％,在乙烯辛烯共聚物中，辛烯占乙烯辛烯共聚物的重量百分比为15％、重量百分比为2％的聚乙烯接枝料其接枝率为1％、润滑剂为石蜡、导电碳黑的粒径为17nm，且在每100g的导电碳黑其吸油值为115毫升，以及抗氧剂是选择抗氧剂1010及抗氧剂168以1:1比例混合而形成，其占重量百分比为0.6％。

实施例3:

分别将重量百分比为20％，且有熔融指数为1g/10min的聚乙烯、重量百分比为20％的乙烯醋酸乙烯共聚物、重量百分比为15％的乙烯辛烯共聚物、重量百分比为4％的聚乙烯接枝料、重量百分比为4.5％的石蜡、重量百分比为36％的导电碳黑及重量百分比为0.5％的抗氧剂加入密炼机中进行混炼造粒步骤。

要说明的是，在密炼机中的混炼温度为180℃，混炼造粒完之后于温度为180℃的条件下出料。要说明的是，在密炼机中的混炼温度为180℃，混炼造粒完之后，于温度为180℃的条件下出料。要说明的是于本实施例中，混炼造粒步骤是利用螺杆混炼机来达成，为的是要让上述加入密炼机内的各成分充分的混合均匀。于本实施例中，先利用双螺杆混炼机进行混炼，再利用单螺杆混炼机进行挤出造粒，其中，在双螺杆混炼机内的操作温度为165℃，在单螺杆混炼机内的操作温度为145℃。

此外，还要进一步说明的是，在乙烯醋酸乙烯共聚物中，乙酸乙烯酯占乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为28％,在乙烯辛烯共聚物中，辛烯占乙烯辛烯共聚物的重量百分比为15％、重量百分比为4％的聚乙烯接枝料其接枝率为0.8％、润滑剂为石蜡、导电碳黑的粒径为12nm，且在每100g的导电碳黑其吸油值为120毫升及抗氧剂为抗氧剂300。

因此，根据以上所述，在本发明的实施例1-3是先将将聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、聚乙烯接枝料、润滑剂、导电碳黑及抗氧剂的混合物按配比加入密炼机中混炼，混炼后物料进入双螺杆挤出机再次混炼，混炼后物料进入单螺杆挤出机挤出造粒，然后经旋风分离器等设备风送冷却。其中单螺杆混炼机的机头是多孔网板，挤出的塑料被运转的切刀直接切成颗粒状，然后经由冷却就完成造粒步骤。

此外，本发明还根据上述实施例1-3所制备得到的造粒(即半导电聚乙烯)进行性能测试，其测试结果列于下表1。

表1:

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				密度(g/cm<sup>3</sup>)	1.11	1.1	1.13
拉伸强度Mpa	14.7	13.9	13.6
				断裂伸长率％	436	398	360
热老化121℃×168h
				老化后拉伸强度Mpa	15.3	14.1	14.1
老化后断裂伸长率％	421	376	342
				热变形120℃×1h％	9	11	7
25℃体积电阻率Ω.cm	15	12	12
				-15℃低温脆化温度	通过	通过	通过

根据表1可以得到，老化性能代表材料使用寿命，机械性能变化小表示材料没有被老化，极限老化温度与时间代表着正常使用是可以达到15年以上，材料不会因老化问题而出现质量事故。

另外，半导电聚乙烯的体积电阻率≤100Ω.cm，材料的较高熔融温度可以承受120℃热变形试验，其变形率≤25％，因此可以承受更高的电缆运行自发热，减小形变，确保电缆安全运行。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明之权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims

1.一种海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，包含聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、聚乙烯接枝料、润滑剂、导电碳黑及抗氧剂，其中所述聚乙烯所占的重量百分比为15％-20％、所述乙烯醋酸乙烯共聚物所占的重量百分比为20％-30％、所述乙烯辛烯共聚物所占的重量百分比为15％-30％、所述聚乙烯接枝料所占的重量百分比为2％-4％、所述润滑剂所占的重量百分比为3％-8％、所述导电碳黑所占的重量百分比为30％-40％及所述抗氧剂所占的重量百分比为0.3％-1％。

2.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯，其熔体流动速率为0.8-6g/10min。

3.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯(VA,vinyl acetate)占所述乙烯醋酸乙烯共聚物的重量百分比为15％-40％。

4.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述乙烯辛烯共聚物中辛烯占所述乙烯辛烯共聚物的重量百分比为10％-25％。

5.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述润滑剂为石蜡、硬脂酸及其脂类衍生物或饱和烃类中的至少一种。

6.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述导电碳黑的粒径为10nm-30nm。

7.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂300或是抗氧剂168中的至少一种。

8.如权利要求1所述的海底电缆用半导电聚乙烯护套，其特征在于，所述半导电聚乙烯护套的体积电阻率≤100Ω.cm及热变形≤25％。