CN112225970A - 一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚乙烯技术领域，具体地说，涉及一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法。其包括以下原料组成：聚乙烯树脂、改性剂、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂、抗静电剂，本发明制备的改性聚乙烯绝缘材料，通过加入的乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物，可使聚乙烯塑料的耐老化性能增强，同时具有良好的耐热、耐燃性，通过加入的2，6‑二叔丁基苯酚，起到抑制聚乙烯制品老化的作用，能抑制或延缓聚乙烯塑料的氧化降解而延长使用寿命，通过加入的阻燃剂，增加了聚乙烯塑料的阻燃性，配合改性剂的使用，使聚乙烯塑料的阻燃性进一步的提高，通过加入的润滑剂，不仅改善了树脂的润滑性，同时配合抗静电剂使用，又增加了塑料的抗静电性。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯技术领域，具体地说，涉及一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种，聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大类，聚乙烯具有抗腐蚀性,电绝缘性优良，可以氯化，辐照改性，低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性，高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好，超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，聚乙烯可广泛应用于农膜、包装、大型容器、管材、线缆等领域，众所周知，现有的聚乙烯塑料耐老化性较差、耐热性较差，因此增强这些性能，必须要对聚乙烯材料进行改性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种改性聚乙烯绝缘材料，包括以下原料组成：聚乙烯树脂90-110份、改性剂20-40份、抗氧剂0.1-2份、润滑剂1-5份、阻燃剂10-20份、抗静电剂1-5份。
作为本技术方案的进一步改进，所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂为乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，与聚乙烯并用，可制得耐磨、耐热、耐燃的优质绝缘材料。
作为本技术方案的进一步改进，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基苯酚，可防止润滑油酸值或粘度的上升，又是聚乙烯的稳定剂，它地作用为抑制制品老化，能抑制或延缓塑料或橡胶的氧化降解而延长使用寿命。
作为本技术方案的进一步改进，所述润滑剂为硬脂酸甘油脂，润滑剂改善了树脂的润滑性，由于加工流动性的提高还能改善色泽、增加光泽、防静电、促进熔融、避免降解、增加制品韧性、降低加工能耗、提高加工速率等，硬脂酸甘油脂用来减少聚合物分子链间的内聚力，起加速熔融、降低熔融粘度、延长加工寿命和改善流动性的作用。
作为本技术方案的进一步改进，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、硼酸锌、磷酸三笨脂中的一种或多种混合，当塑料发生燃烧时，就能分解出一种惰性物，披盖在塑料燃烧物表面，形成一层障碍物，以隔绝外界之氧气，达到耐燃之目的，起到了阻燃的作用。
作为本技术方案的进一步改进，所述抗静电剂为单甘油脂肪酸脂和乙氧基混合使用，抗静电剂的主要功能是赋予塑料产生导电性，以使其避免因摩擦而造成静电的积存。
另一方面，本发明提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制方法，包括上述中任意一项所述的改性聚乙烯绝缘材料，其操作步骤如下：
S1、将聚乙烯树脂加入至搅拌釜中，加热熔融；
S2、将改性剂和润滑剂加入至搅拌釜中，搅拌；
S3、加入抗氧剂、阻燃剂和抗静电剂至混合料中，搅拌，制得混合料；
S4、将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，冷却成固定状态；
S5、将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存。
优选的，所述S2中，搅拌时间为40-50min，所述S3中，搅拌时间为30-40min。
优选的，所述S4中，双螺杆挤出机的挤出温度为150-210℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法中，通过加入的乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物，可使聚乙烯塑料的耐老化性能增强，同时具有良好的耐热、耐燃性。
2、该改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法中，通过加入的2，6-二叔丁基苯酚，起到抑制聚乙烯制品老化的作用，能抑制或延缓聚乙烯塑料的氧化降解而延长使用寿命。
3、该改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法中，通过加入的阻燃剂，增加了聚乙烯塑料的阻燃性，配合改性剂的使用，使聚乙烯塑料的阻燃性进一步的提高。
4、该改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法中，通过加入的润滑剂，不仅改善了树脂的润滑性，同时配合抗静电剂使用，又增加了塑料的抗静电性。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂90份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂20份和润滑剂1份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂0.1份、阻燃剂10份和抗静电剂1份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例2一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂93份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂23份和润滑剂1.5份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂0.4份、阻燃剂11.5份和抗静电剂1.5份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例3一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂96份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂26份和润滑剂2.1份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂0.7份、阻燃剂13份和抗静电剂2.1份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例4一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂99份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂29份和润滑剂2.7份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂2份、阻燃剂14.5份和抗静电剂2.7份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例5一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂102份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂32份和润滑剂3.3份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂1.3份、阻燃剂15份和抗静电剂3.3份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例6一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂105份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂35份和润滑剂4份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂1.6份、阻燃剂16.5份和抗静电剂3.9份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例7一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂108份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂38份和润滑剂4.5份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂1.8份、阻燃剂18份和抗静电剂4.5份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
实施例8一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂110份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂40份和润滑剂5份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂2份、阻燃剂20份和抗静电剂5份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
在上述实施例1-8中：
改性剂为乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，与聚乙烯并用，可制得耐磨、耐热、耐燃的优质绝缘材料；
抗氧剂为2，6-二叔丁基苯酚，可防止润滑油酸值或粘度的上升，又是聚乙烯的稳定剂，它地作用为抑制制品老化，能抑制或延缓塑料或橡胶的氧化降解而延长使用寿命；
润滑剂为硬脂酸甘油脂，润滑剂改善了树脂的润滑性，由于加工流动性的提高还能改善色泽、增加光泽、防静电、促进熔融、避免降解、增加制品韧性、降低加工能耗、提高加工速率等，硬脂酸甘油脂用来减少聚合物分子链间的内聚力，起加速熔融、降低熔融粘度、延长加工寿命和改善流动性的作用；
阻燃剂为十溴二苯乙烷、硼酸锌、磷酸三笨脂中的一种或多种混合，当塑料发生燃烧时，就能分解出一种惰性物，披盖在塑料燃烧物表面，形成一层障碍物，以隔绝外界之氧气，达到耐燃之目的，起到了阻燃的作用；
抗静电剂为单甘油脂肪酸脂和乙氧基混合使用，抗静电剂的主要功能是赋予塑料产生导电性，以使其避免因摩擦而造成静电的积存。
本发明制备的改性聚乙烯绝缘材料具有良好的阻燃性，其抗静电性亦有大幅度的提高，本发明制备的改性聚乙烯绝缘材料的检测指标，具体见表1：
表1：
根据表1所示，采用本发明制备的改性聚乙烯绝缘材料中，当加入的聚乙烯树脂102份、改性剂32份、阻燃剂15份、抗静电剂3.3份时，在不影响聚乙烯塑料冲击强度和拉伸强度的情况下，聚乙烯塑料的阻燃性和抗静电性均达到了最佳状态。
对比例1一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂102份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂32份和润滑剂3.3份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入抗氧剂1.3份和抗静电剂3.3份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
对比例2一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括：
一、混合料制备
将聚乙烯树脂102份加入至搅拌釜中，加热熔融；当聚乙烯树脂达到流动状态后，将改性剂32份和润滑剂3.3份加入至搅拌釜中，搅拌40-50min；加入阻燃剂15份和抗静电剂3.3份至混合料中，搅拌30-40min，制得混合料；
所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃，具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性，强度比高密度聚乙烯小，抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。
二、聚乙烯绝缘材料制备
将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为150-210℃，然后冷却成固定状态；将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存，制得聚乙烯绝缘材料。
本发明改性聚乙烯绝缘材料的制备过程中，其阻燃性和耐老性较好，与其加入的阻燃剂与抗氧剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
对比例1-2：采用实施例1-8的方法，在去除阻燃剂与抗氧剂的情况下，检测制备的聚乙烯塑料的相关指标，具体见表2：
表2
根据表2所示，在去除阻燃剂的情况下，聚乙烯材料的极限氧指数最低，已到达可燃的范围，在去吃抗氧剂的情况下，聚乙烯材料的老化程度明显下降，因此可以看出，加入的阻燃剂和抗氧剂也是影响聚乙烯材料阻燃性与抗老性的较大因素。
对比例3
本对比例提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制备，按重量份计包括：聚乙烯树脂85份，改性剂45份，抗氧剂1.3份，润滑剂3.3份，阻燃剂15份，抗静电剂3.3份；
与实施例1-8相比范围不同。
对比例4
本对比例提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制备，按重量份计包括：聚乙烯树脂80份，改性剂50份，抗氧剂1.3份，润滑剂3.3份，阻燃剂15份，抗静电剂3.3份；
与实施例1-8相比范围不同。
对比例5
本对比例提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制备，按重量份计包括：聚乙烯树脂75份，改性剂55份，抗氧剂1.3份，润滑剂3.3份，阻燃剂15份，抗静电剂3.3份；
与实施例1-8相比范围不同。
对比例6
本对比例提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制备，按重量份计包括：聚乙烯树脂70份，改性剂60份，抗氧剂1.3份，润滑剂3.3份，阻燃剂15份，抗静电剂3.3份；
与实施例1-8相比范围不同。
对比例7
本对比例提供一种改性聚乙烯绝缘材料的制备，按重量份计包括：聚乙烯树脂102份，改性剂32份，抗氧剂1.3份，阻燃剂15份，抗静电剂3.3份；
与实施例1-8相比只去除了润滑剂。
对比例3-7提供的改性聚乙烯绝缘材料的制备方法同实施例1-8，其中缺少的物质直接不添加，其他步骤不变，在此不再赘述。
本发明改性聚乙烯绝缘材料的制备过程中，其强度较好，与其加入的改性与聚乙烯树脂的用量有较大关系，其抗静电性好，与其加入的润滑剂有一定关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
对比例3-7：采用实施例1-8的方法，在只改变改性剂用量、聚乙烯树脂用量和去除润滑剂的情况下，检测制备的改性聚乙烯绝缘材料的相关指标，具体见表3：
表3
根据表3所示，通过对比例3-6比较实施例5可以看出，当改性剂的用量为32份时，聚乙烯材料的阻燃性已然达到最高，耐老性也到达最好，当持续加入改性剂，减少聚乙烯树脂的用量只会使聚乙烯材料的强度降低，因此，改性剂和聚乙烯树脂的用量也是影响聚乙烯塑料强度的重要因素；
通过对比例7可以看出，当去除润滑剂时，聚乙烯材料的电阻率明显降低，因此，可以看出润滑剂也是影响聚乙烯材料抗静电性的较大因素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种改性聚乙烯绝缘材料，包括以下原料组成：聚乙烯树脂90-110份、改性剂20-40份、抗氧剂0.1-2份、润滑剂1-5份、阻燃剂10-20份、抗静电剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述聚乙烯树脂密度为0.91-0.93g/cm3的低密度聚乙烯，熔点为110-115℃。
3.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述改性剂为乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物。
4.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述抗氧剂为2，6-二叔丁基苯酚。
5.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸甘油脂。
6.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、硼酸锌、磷酸三笨脂中的一种或多种混合。
7.根据权利要求1所述的改性聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述抗静电剂为单甘油脂肪酸脂和乙氧基混合使用。
8.一种改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，包括权利要求1-7中任意一项所述的改性聚乙烯绝缘材料，其操作步骤如下：
S1、将聚乙烯树脂加入至搅拌釜中，加热熔融；
S2、将改性剂和润滑剂加入至搅拌釜中，搅拌；
S3、加入抗氧剂、阻燃剂和抗静电剂至混合料中，搅拌，制得混合料；
S4、将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，冷却成固定状态；
S5、将混合料加入至造粒机中造粒，干燥后，进行真空储存。
9.根据权利要求8所述的改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，其特征在于：所述S2中，搅拌时间为40-50min，所述S3中，搅拌时间为30-40min。
10.根据权利要求8所述的改性聚乙烯绝缘材料及其制备方法，其特征在于：所述S4中，双螺杆挤出机的挤出温度为150-210℃。
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