CN110982157A - 一种低气味快速uv-led紫外光交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味快速uv-led紫外光交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种低气味快速UV‑LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，由如下重量份的组分组成：

Description

一种低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种可应用于低压电力电缆的绝缘材料，特别是一种低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
背景技术
1991年，中国科学技术大学和中国科学院辐射技术公司的瞿保钧等人在中国首次发明了紫外光交联聚乙烯并应用于电线电缆基线。该紫外光交联聚乙烯绝缘料由聚乙烯基料、光引发剂、多官能团交联剂、主抗氧剂、辅抗氧剂等按一定配比组成，在熔融透明状态下经主波长300-400nm、功率密度50-200W/cm2的紫外光在距3-9cm处均匀照射5-20秒，可以完成紫外光交联。但该材料使用高压汞灯为光源进行交联，光引发剂采用气味较大的二苯甲酮，能量效率低、交联速度慢、设备成本高。2018年，合肥光冉高分子材料科技有限公司的叶磊等人发明了一种新型UV-LED紫外光交联聚乙烯电缆料及其制备方法，其发明的交联聚乙烯提高了交联度并缩短了交联时间(最快2秒)，但其采用的引发辅助剂为环氧杂丁烷，而环氧杂丁烷具有易挥发(沸点63℃)、刺激性大、易燃(闪点-22℃)、储存困难等问题。
基于以上背景，本发明提出一种采用新型的光引发剂和共混树脂体系的UV-LED紫外光辐照交联的交联聚乙烯绝缘料。该材料具有不含易燃易爆添加剂、气味小、发烟低、交联速度快等特点，用于低压电力电缆及光电复合电缆的绝缘。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种低气味可UV-LED快速交联的聚乙烯绝缘料及其制备方法。
本发明提出一种低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，由如下重量份的组分组成：
Figure BDA0002336585320000011
Figure BDA0002336585320000021
优选的，由如下重量份的组分组成：
Figure BDA0002336585320000022
其中，所述低密度聚乙烯的密度为0.914～0.924g/cm3，熔体流动指数为，1～3g/10min；所述乙华平橡胶(EVM)的VA含量为40～50％，熔体流动指数为1～6g/10min；所述的光引发剂为4,4’-二甲基二苯甲酮；所述的辅助光引发剂为4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯(英文缩写EDAB)，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧(英文缩写BAPO)、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(英文缩写DEAP)，1-羟基环己基苯酮(英文缩写HCPK)，2-羟基-2甲基-1苯基丙酮(英文缩写HMPP)及2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(英文缩写TPO)中的一种或几种；所述的交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(英文缩写TMPTMA)、三羟甲基丙烷丙烯酸酯(英文缩写TMPTA)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯及三丙二醇二丙烯酸酯(英文缩写TPGDA)中的一种或几种；所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(商品名抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(商品名抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品名抗氧剂1076)中的一种或几种；所述的金属抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰)肼中的一种或几种。
本发明还提出一种低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各个组分在120-150℃的密炼机中共混塑化成团；
(2)将塑化后的料团转移至长径比为32-40的双螺杆共混造粒机中，150-170℃下挤出拉条切粒，70℃热风干燥，即得到成品。
本发明制备的绝缘料具有以下特点：1、本文采用的新型光引发剂二甲基二苯甲酮，与传统的二苯甲酮相比，熔点提高48℃，沸点提高49℃，高温发烟更少，气味更小，与聚乙烯相容性更好，更加环保高效；2、采用乙华平橡胶(EVM)为辅材，由于EVM橡胶的主链上有高达10-30％个数的支链，是低密度聚乙烯的十倍以上，在自由基引发过程中，起到一个活泼氢原子供体的作用，使得光引发剂的引发速度大为增加，有效提高了产品的交联速度；3、采用辅助光引发剂EDAB、BAPO、TPO、HCPK等，该光引发剂在近紫外光具有很高的活性，而且受色母等外在因素影响小，可不依赖光引发剂而独自快速形成高活性的自由基，从而快速引发交联反应，使得总的交联反应速度进一步提高。
具体实施方式
对比例1
Figure BDA0002336585320000031
其中低密度聚乙烯为金山石化J182A，密度为0.918，熔融指数为2.0g/10min。金属抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺。通过双螺杆挤出机(长径比为40)挤出造粒，温度为150℃，冷却后进行干燥，即得到紫外光交联聚乙烯绝缘料。
实施例1
Figure BDA0002336585320000032
Figure BDA0002336585320000041
其中低密度聚乙烯为金山石化J182A，密度为0.918，熔融指数为2.0g/10min。乙华平橡胶(EVM)为VA含量为45％的EVM，熔融指数为3.0g/10min。金属抑制剂为双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰)肼。通过双螺杆挤出机(长径比为40)挤出造粒，温度为150℃，冷却后进行干燥，即得到低气味可UV-LED快速交联的聚乙烯绝缘料；采用JB/T10437-2004标准进行检测，结果见表1。
实施例2
Figure BDA0002336585320000042
其中低密度聚乙烯为金山石化J182A，密度为0.918，熔融指数为2.0g/10min。乙华平橡胶(EVM)的VA含量为50％，熔融指数为4.0g/10min。金属抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺。通过双螺杆挤出机(长径比为40)挤出造粒，温度为150℃，冷却后进行干燥，即得到低气味可UV-LED快速交联的交联聚乙烯绝缘料；采用JB/T 10437-2004标准进行检测，结果见表1。
表1实例性能测试结果
Figure BDA0002336585320000043
Figure BDA0002336585320000051
以上两个实例制备而成的低气味可UV-LED快速交联的交联聚乙烯绝缘料，与传统紫外光交联聚乙烯绝缘料相比，气味小、发烟量低、无易燃易爆添加剂、交联速度可快至1秒，综合性能优良，特征明显，优势明显。

Claims (10)

1.低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
Figure FDA0002336585310000011
2.根据权利要求1所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
Figure FDA0002336585310000012
3.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的低密度聚乙烯的密度为0.914～0.924g/cm3，熔体流动指数为1～3g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的乙华平橡胶(EVM)的VA含量为40～50％，熔体流动指数为2～6g/10min。
5.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(商品名抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(商品名抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品名抗氧剂1076)中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的金属抑制剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰)肼中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(英文缩写TMPTMA)、三羟甲基丙烷丙烯酸酯(英文缩写TMPTA)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯及三丙二醇二丙烯酸酯(英文缩写TPGDA)中的一种或几种。
8.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述的光引发剂为4,4’-二甲基二苯甲酮。
9.根据权利要求1或2所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述辅助光引发剂为4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯(英文缩写EDAB)，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧(英文缩写BAPO)、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(英文缩写DEAP)，1-羟基环己基苯酮(英文缩写HCPK)，2-羟基-2甲基-1苯基丙酮(英文缩写HMPP)及2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(英文缩写TPO)中的一种或几种。
10.制备权利要求1～9任一项所述的低气味快速UV-LED紫外光交联聚乙烯绝缘料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将各个组分在120-150℃的密炼机中共混塑化成团；
(2)将塑化后的料团转移至长径比为32-40的双螺杆共混造粒机中，150-170℃下挤出拉条切粒，70℃热风干燥，即得到成品。
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