CN110240744A - 一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料 - Google Patents

一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由85‑95份聚乙烯，5‑15份聚乙烯醇，1.2‑1.8份硅烷偶联剂，0.05‑0.1份DCP，0.1‑0.5份抗氧剂，0.5‑2份淀粉，0.05‑0.5份二硫化锆，0.5‑3份二氧化锆按重量份组成。本发明硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料未使用有机锡等具有较强毒性的催化剂，交联时间较短，具有较好的抗热老化性能。

Description

一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料
技术领域
本发明涉及绝缘材料领域，具体设计一种聚乙烯电缆绝缘材料。
背景技术
交联聚乙烯材料具有优良的电学性能及机械性能，这使得其逐渐在电缆绝缘材料中得到广泛应用。交联聚乙烯绝缘材料主要有化学交联、辐照交联和硅烷交联三种方式，其中，硅烷交联聚乙烯的工艺较为简单，成本也较低。目前硅烷交联聚乙烯所使用的催化剂为二月桂酸二丁基锡等有机锡类化合物，具有较强的毒性。
因此，需要一种无较强毒性成分的硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无较强毒性成分的硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料。为实现上述目的，本发明提供了一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，所述绝缘材料的重量份组成为：
所述绝缘材料的制备步骤包括：
(1)将
聚乙烯 5-10份
二硫化锆 0.05-0.5份
抗氧剂 0.05-0.2份
按重量份放入搅拌机中搅拌后倒入挤出机料斗，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，烘干，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(2)将
硅烷偶联剂 1.2-1.8份
DCP 0.05-0.1份
抗氧剂 0.05-0.3份
按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(3)将
按重量份加入搅拌机混合均匀后干燥，经称量后加入双螺杆挤出机，在第二区将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机，进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒，充分干燥；
(4)计量、包装，得到成品。
本发明还提供了二硫化锆在制备硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料中的应用，即二硫化锆加速硅烷交联聚乙烯过程的应用。
所述硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料的重量份组成为：
其中，二硫化锆是一种具有特殊层状结构的过渡金属硫化物，具有优良的电化学性能，主要应用于场效应晶体管、场发射器、太阳能电池等领域。而二氧化锆是锆的主要氧化物，通常为白色无臭无味晶体，具有高熔点、高电阻率等优点，主要应用于耐高温材料和绝缘材料等。
本发明具有如下优点：本发明硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料未使用有机锡等具有较强毒性的催化剂，交联时间较短，具有较好的机械性能和抗热老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例中所述的LLDPE7042的生产厂商为吉林石化，LD165的生产厂商为燕山石化，PVA1788及PVA1799的生产厂商均为上海石化，二硫化锆为成都阿尔法金属材料有限公司生产的粉末状二硫化锆，抗氧剂1024的生产厂商为常州市博洋新材料科技有限公司，硅烷偶联剂KH560的生产厂商为杜瓦化工(上海)有限公司，DCP为阿克苏PERKADOX 14S-FL，水溶性淀粉的生产厂商为苏州钦强生物科技有限公司，二氧化锆的生产厂商为杭州万景新材料有限公司，有机锡为南通濠泰化工产品有限公司生产的二月桂酸二丁基锡。
实施例1
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将60份LLDPE7042与40份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将30份PVA1788与70份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将5份所述聚乙烯原料，0.05份二硫化锆与0.05份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.2份硅烷偶联剂KH560，0.05份DCP与0.05份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将80份所述聚乙烯原料，5份所述聚乙烯醇原料，0.5份水溶性淀粉，0.5份二氧化锆以及5.1份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表1所示。
表1
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 4.8h
2 体积电阻率(20℃) 6.7×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 24.0MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -15％
实施例2
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将80份LLDPE7042与20份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将70份PVA1788与30份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将10份所述聚乙烯原料，0.5份二硫化锆与0.2份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.8份硅烷偶联剂KH560，0.1份DCP与0.3份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将85份所述聚乙烯原料，15份所述聚乙烯醇原料，2份水溶性淀粉，3份二氧化锆以及10.7份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表2所示。
表2
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 1.2h
2 体积电阻率(20℃) 5.9×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 16.3MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -6％
实施例3
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将70份LLDPE7042与30份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将50份PVA1788与50份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将8份所述聚乙烯原料，0.25份二硫化锆与0.1份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.5份硅烷偶联剂KH560，0.08份DCP与0.15份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将82份所述聚乙烯原料，10份所述聚乙烯醇原料，1份水溶性淀粉，1.5份二氧化锆以及8.35份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表3所示。
表3
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 2.1h
2 体积电阻率(20℃) 6.4×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 21.1MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -10％
对比实施例1
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将70份LLDPE7042与30份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将50份PVA1788与50份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将8份所述聚乙烯原料，0.15份有机锡，0.1份二硫化锆与0.1份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.5份硅烷偶联剂KH560，0.08份DCP与0.15份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将82份所述聚乙烯原料，10份所述聚乙烯醇原料，1份水溶性淀粉，1.5份二氧化锆以及8.35份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表4所示。
表4
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 2.9h
2 体积电阻率(20℃) 6.6×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 21.1MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -10％
对比实施例2
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将70份LLDPE7042与30份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将50份PVA1788与50份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将8份所述聚乙烯原料，0.25份有机锡与0.1份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.5份硅烷偶联剂KH560，0.08份DCP与0.15份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将82份所述聚乙烯原料，10份所述聚乙烯醇原料，1份水溶性淀粉，1.5份二氧化锆以及8.35份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表5所示。
表5
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 3.3h
2 体积电阻率(20℃) 6.9×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 21.3MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -11％
对比实施例3
一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，由以下工艺制得：
(1)将70份LLDPE7042与30份LDPE(LD165)按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯原料；
(2)将50份PVA1788与50份PVA1799按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，制得聚乙烯醇原料；
(3)将8份所述聚乙烯原料，0.15份有机锡，0.1份二氧化锆与0.1份抗氧剂1024按重量份放入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌3分钟，再倒入挤出机料斗，挤出机温度为150℃，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，再在干燥塔中80℃烘干2小时，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(4)将1.5份硅烷偶联剂KH560，0.08份DCP与0.15份抗氧剂1024按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(5)将82份所述聚乙烯原料，10份所述聚乙烯醇原料，1份水溶性淀粉，1.5份二氧化锆以及8.35份原料A按重量份加入搅拌机中低速搅拌1分钟后高速搅拌5分钟，混合均匀后在干燥塔中60℃烘干0.5小时，经称量后加入双螺杆挤出机的第一加料口，将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机的第二加料口，经双螺杆进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒；
(6)依次进行干燥，计量，包装后，得到成品。
对所述成品进行测试，测试结果如表6所示。
表6
序号 测试项目 检测结果
1 100℃水煮交联时间 4.2h
2 体积电阻率(20℃) 7.0×10<sup>14</sup>Ω·m
3 抗张强度 21.0MPa
4 热老化拉伸强度变化率(135℃168h) -10％
需要理解到的是：虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了较为详细的描述，但这些描述仅是对本发明设计思路的描述，并不是对本发明设计思路的限制，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变动，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (4)

1.一种硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料的重量份组成为：
2.根据权利要求1所述的硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料的制备步骤包括：
(1)将
聚乙烯 5-10份
二硫化锆 0.05-0.5份
抗氧剂 0.05-0.2份
按重量份放入搅拌机中搅拌后倒入挤出机料斗，经双螺杆挤出后经过冷却水槽冷却，再经过风机吹干后进行切粒，烘干，制得原料A，将所述原料A进行真空包装备用；
(2)将
硅烷偶联剂 1.2-1.8份
DCP 0.05-0.1份
抗氧剂 0.05-0.3份
按重量份混合均匀，制得硅烷助剂备用；
(3)将
按重量份加入搅拌机混合均匀后干燥，经称量后加入双螺杆挤出机，在第二区将称量好的所述硅烷助剂加入所述双螺杆挤出机，进行接枝后通过单螺杆挤出，并进行偏心水雾切粒，充分干燥；
(4)计量、包装，得到成品。
3.二硫化锆在制备硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料中的应用，其特征在于，二硫化锆加速硅烷交联聚乙烯过程的应用。
4.根据权利要求3所述的二硫化锆在制备硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料中的应用，其特征在于，所述硅烷交联聚乙烯电缆绝缘材料的重量份组成为：
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