CN109897270A

CN109897270A - 一种pe护套料及其制备方法

Info

Publication number: CN109897270A
Application number: CN201910346840.6A
Authority: CN
Inventors: 梅林�
Original assignee: Yancheng Beidi Plastic Industry Co Ltd
Current assignee: Yancheng Beidi Plastic Industry Co Ltd
Priority date: 2019-04-27
Filing date: 2019-04-27
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明涉及一种PE护套料及其制备方法，PE护套料组成成分按质量分数计为：50～65份高密度聚乙烯、32～44份线性低密度聚乙烯、25～38份填料、14～20份相容剂、4～8份抗老化剂和2～4份加工助剂，填料为无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈中的至少两种混合而成，相容剂为马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯的一种或多种混合而成，抗老化剂为光稳定剂uv‑531、抗老化剂1024和抗氧剂1010，采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯与填料改性共混，吸收塑性形变冲击能量，在相容剂作用下经挤塑加工制成，使护套料兼具较高的韧性、电绝缘性、拉伸强度、抗低温冲击脆化能力和抗老化性，满足电缆铺设需求、提高电缆寿命。

Description

一种PE护套料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种PE护套料及其制备方法，属于PE材料技术领域。

背景技术

护套料对电缆就有保护作用，聚乙烯PE护套料作为电缆护套，具有优良的介电性能而被广泛应用于通讯、架空埋地和地下敷设的电力电缆行业，随着网络基础建设的不断，对电缆护套材料也提出了新要求。PE护套料中有通过加入炭黑或阻燃成分，提高护套料紫外线防护能力和阻燃性的，但PE护套料基体仍存在长时间使用，大量分子断裂和氧化交联现象，导致材料变硬变脆，导致护套老化，特别是寒冷地区，由于抗低温冲击脆化能力较差，在铺设过程中受到碰撞、摔弯外力时容易出现开裂，承受外力能力较差，影响了使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种PE护套料及其制备方法，采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯与填料改性共混，吸收塑性形变冲击能量，在相容剂作用下经挤塑加工制成，使护套料兼具较高的韧性、电绝缘性、拉伸强度、抗低温冲击脆化能力和抗老化性，满足电缆铺设需求、提高电缆寿命。

本发明是通过如下的技术方案予以实现的：

一种PE护套料，其中，其组成成分按质量分数计为如下：

所述填料为无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈中的至少两种混合而成；

所述相容剂为马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯的一种或多种混合而成；

所述抗老化剂为光稳定剂uv-531、抗老化剂1024和抗氧剂1010按质量比1:2:1混合而成；

所述加工助剂为硬脂酸酰胺、助剂PPA-3520和助剂FX-9613按质量比1:2:3混合而成。

一种PE护套料的制备方法，其中，其制备方法如下：

(1)在高度混合机中依次加入无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈中的至少两种在80～95℃下搅拌混合均匀，获得填料；

(2)按质量分数计取25～38份填料和14～20份相容剂置于双辊混炼机中，在160～180℃下混炼20～30min,随后依次加入50～65份高密度聚乙烯和32～44份线性低密度聚乙烯，升温至190～210℃混炼1～2h，再依次加入4～8份抗老化剂和2～4份加工助剂混炼10～15min得混料；

(3)将混料加入双螺旋挤出机挤出造粒，在90℃下烘干2h后，加入注塑机中，在110Mpa下注塑成标准样条得到PE护套料。

本发明的有益效果为：

(1)采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯作为基体母料与填料改性共混，使PE护套料具有良好的耐热性和耐寒性，同时改善高密度聚乙烯的机械性能和脆性较低易开裂的问题，与填料碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈中的至少两种改变基体母料的应力场和应力集中现象，在紧密包裹下吸收塑性形变冲击能量，缺乏形成银纹的条件而达到增韧效果，(2)采用相容剂分子插层到填料层间，改善界面结合力，使填料不易从基体母料中脱落而提高性能，表现出抗低温冲击脆化能力；(3)添加抗老化剂和加工助剂体系，可长效抗氧、抗黄变，以防止PE护套料老化，保证加工性能，使护套料兼具较高的韧性、电绝缘性、拉伸强度、抗低温冲击脆化能力和抗老化性，满足电缆铺设需求、提高电缆寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例1

一种PE护套料的制备方法，其中，其制备方法如下：

(1)在高度混合机中依次加入无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈在85℃下搅拌混合均匀，获得填料；

所述无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈混合时按照质量比3：3：2：1；

(2)按质量分数计取29份填料和16份相容剂置于双辊混炼机中，在175℃下混炼25min；

所述相容剂为马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯混合而成，所述马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯混合时按照质量比3：7：2；

随后依次加入62份高密度聚乙烯和39份线性低密度聚乙烯，升温至205℃混炼1.5h，再依次加入6份抗老化剂和2份加工助剂混炼13min得混料；

所述抗老化剂为光稳定剂uv-531、抗老化剂1024和抗氧剂1010按质量比1:2:1混合而成；所述加工助剂为硬脂酸酰胺、助剂PPA-3520和助剂FX-9613按质量比1:2:3混合而成；

(3)将混料加入双螺旋挤出机挤出造粒，在90℃下烘干2h后，加入注塑机中，在110Mpa下注塑成标准样条得到PE护套料；

双螺旋挤出机六区至一区的温度设定分别为195℃、225℃、250℃、265℃、230℃和190℃；注塑机一区至四区的温度设定分别为248℃、260℃、245℃和70℃。

实施例2

一种PE护套料的制备方法，其中，其制备方法如下：

(1)在高度混合机中依次加入聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈在80～95℃下搅拌混合均匀，获得填料；所述聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈混合时按照质量比6：1；

(2)按质量分数计取35份填料和18份相容剂置于双辊混炼机中，在168℃下混炼23min,所述相容剂为马来酸酐接枝EPDM、甲基丙烯酸缩水甘油酯混合而成，所述马来酸酐接枝EPDM、甲基丙烯酸缩水甘油酯混合时按照质量比3：7；

随后依次加入59份高密度聚乙烯和40份线性低密度聚乙烯，升温至198℃混炼1h，再依次加入5份抗老化剂和3份加工助剂混炼12min得混料；

实施例3

一种PE护套料的制备方法，其中，其制备方法如下：

(1)在高度混合机中依次加入无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝在80～95℃下搅拌混合均匀，获得填料；

所述无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝混合时按照质量比4：4：5；

(2)按质量分数计取36份填料和17份相容剂置于双辊混炼机中，在175℃下混炼28min,所述相容剂为马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201的混合而成，所述马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201混合时按照质量比3：8；

随后依次加入52份高密度聚乙烯和33份线性低密度聚乙烯，升温至208℃混炼1.8h，再依次加入7份抗老化剂和2份加工助剂混炼11min得混料；

本发明的机理为：

采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯PE作为基体母料，高密度聚乙烯可采用埃克森HMA-016，使PE护套料具有良好的耐热性和耐寒性，在低温环境下化学性质稳定，以线性低密度聚乙烯的柔软性、抗撕裂和刺穿性，改善高密度聚乙烯的机械性能和脆性较低易开裂的问题，线性低密度聚乙烯可采用上海邦泰塑胶有限公司的DFDC-7050，具有极好的流变性和熔融流动性、更小的剪切敏感性。

采用填料共混改变基体母料的应力场和应力集中现象，使填料粒子在基体母料的紧密包裹下吸收塑性形变冲击能量，缺乏形成银纹的条件而达到增韧效果，无碱玻璃纤维可采用E级无碱玻璃纤维3～5cm的短切纱，是一种铝硼硅酸盐，采用电绝缘性的无碱玻璃纤维提高拉伸强度、弹性模量和绕曲强度，增强PE护套料韧性；

聚甲基丙烯酸甲酯可采用南通三菱丽阳PMMA IRD-60粉料，具有高度有效的取向态结构，可吸收塑性变形，从而可高韧性、抗裂纹扩展性和耐冲击性能；纳米氧化铝可采用VK-L50,具有机械强度高、电绝缘性、抗侵蚀性能好的特点，能搞提高致密性，增加导热系数，保证热稳定性能，在干摩擦条件下,使PE护套料的耐滑动磨损性能和耐微动磨损性能提高；聚丙烯腈可采用苏州晖煌氟塑化有限公司的P60C粉末，作为一种极性材料，与基体母料混合界面积较大，在基体母料局部区域可产生提前屈服，不仅增加模量和韧性、且提高了冲击强度。

相容剂分子插层到填料层间，用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯将层间溶剂置换出料，使相容剂分子由自由态变成层间束缚状态，相容剂使填料不易从基体母料中脱落而提高性能，相容性适中，避免过容而降低填料的增韧效果和加工性能，保证整个体系均匀且相区较小，表现出抗低温冲击脆化能力。

采用马来酸酐接枝EPDM乙丙橡胶可采用金亨9905E，引入强极性反应性极端，接枝马来可增加非极性聚乙烯的界面结合力，提高聚乙烯与填料结合力，使改性基体母料的抗张、弯曲、冲击强度明显提高；钛酸酯偶联剂201购自山东摩尔化工有限公司，可改善加工流变性，实现高填充量，提高机械性能，防止填料在基体母料中沉降；甲基丙烯酸缩水甘油酯可有效改善基体母料对缺口强度的敏感性，促进填料与基体母料间的化学键合，增加相容性。

采用光稳定剂uv-531可吸收240～340nm的紫外光线，且相溶性好，可组滞聚合物物理性损失，抗老化剂1024为N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、与抗氧剂1010具有协同作用，可长效抗氧、抗黄变，以防止PE护套料老化。

采用硬脂酸酰胺可增加润滑性，方便挤塑脱膜；助剂PPA-3520和助剂FX-9613购自于凯茵化工，助剂PPA-3520可增加分散性，减少挤出过程中凝胶现象，助剂FX-9613可减少表面缺陷，如常见的熔体破裂现象，提高产品表面光亮度和光滑度，从而易于加工。

将实施例1～3制得的PE护套料和市购PE护套料作为对比例，参照国际标准GB/T1115-2009进行性能检测，其结果参见下表：

由上表可知，本发明采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯与填料改性共混，吸收塑性形变冲击能量，在相容剂作用下经挤塑加工制成，使护套料兼具较高的韧性、电绝缘性、拉伸强度、抗低温冲击脆化能力和抗老化性，满足电缆铺设需求、提高电缆寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种PE护套料，其特征在于，其组成成分按质量分数计为如下：

所述填料为无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈中的至少两种混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种PE护套料，其特征在于，所述无碱玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米氧化铝和聚丙烯腈混合时按照质量比(0～4)：(0～8)：(0～5)：(0～3)。

3.根据权利要求2所述的一种PE护套料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯的一种或多种混合而成。

4.根据权利要求3所述的一种PE护套料，其特征在于，所述马来酸酐接枝EPDM、钛酸酯偶联剂201、甲基丙烯酸缩水甘油酯混合时按照质量比(0～4)：(0～10)：(0～7)。

5.根据权利要求1所述的一种PE护套料，其特征在于，所述抗老化剂为光稳定剂uv-531、抗老化剂1024和抗氧剂1010按质量比1:2:1混合而成。

6.根据权利要求1所述的一种PE护套料，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸酰胺、助剂PPA-3520和助剂FX-9613按质量比1:2:3混合而成。

7.一种PE护套料的制备方法，其中，其制备方法如下：

8.根据权利要求7所述的一种PE护套料的制备方法，其特征在于，双螺旋挤出机六区至一区的温度设定分别为195℃、225℃、250℃、265℃、230℃和190℃；注塑机一区至四区的温度设定分别为248℃、260℃、245℃和70℃。