CN112375284A - 大小线通用3kv及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法，包括PE树脂、PP树脂、硅烷偶联剂、流变母料、交联剂和催化剂，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒，水输送后干燥包装成品。本发明提供的大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法，PE树脂和PP树脂复合改善小线出现热收缩不合格问题，通过乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷降低反应速率，优化小线径电缆的挤出加工性，二月桂酸二丁基锡催化剂能够催化接枝A料与水进行水解缩合反应，生成三维网状立体结构，所得硅烷交联聚乙烯绝缘料具有更优良的加工性能，大小线通用，挤出稳定，表面挤出良好，满足JB/T 10437‑2004标准要求、客户加工工艺要求。
Description
技术领域
本发明属于聚乙烯绝缘料制备技术领域，具体涉及一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法。
背景技术
普通硅烷交联聚乙烯绝缘料是以线性低密度树脂为基料，添加偶联剂、催化剂(提高交联速率)、润滑剂(改善产品加工性能，使物料更容易脱模流动)等，通过适当的比例经过螺杆挤出接枝后与小包催化剂分开包装，在使用时混合在一起的产品。
目前硅烷交联聚乙烯绝缘料在低压电缆绝缘领域占比仍处于优势地位。在硅烷交联聚乙烯绝缘料的生产实践过程中，也衍生出室温硅烷交联聚乙烯绝缘料、低收缩硅烷交联聚乙烯绝缘料、抗铜氧化硅烷交联聚乙烯绝缘料等不同的品种。也有按照线径规格分为大线专用硅烷交联聚乙烯绝缘料和小线专用硅烷交联聚乙烯绝缘料。大小线通用料相较于小线专用硅烷交联聚乙烯绝缘料和相对于大线专用硅烷交联聚乙烯绝缘料有更好的适用性。但由于小线和大线线径电缆直径不一，绝缘厚度不一，导致在大小线线径过渡的线规格1.5-16平方电缆挤出不稳定。
本发明通过材料配比、新材料引进、工艺调整等方法研制开发大小线通用硅烷交联聚乙烯绝缘料，使产品满足JB/T 10437-2004标准要求、客户加工工艺要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法，制得大小线通用3KV及以下两步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，包括A料和B料；
其中，按重量份数计，A料包括以下组分：
按重量份数计，B料包括以下组分：
催化剂 0.01-0.2份
PE树脂 65-90份。
进一步的，所述PE树脂选用线性低密度聚乙烯。
进一步的，所述PP树脂选用均聚PP树脂。
进一步的，所述硅烷偶联剂由乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷按照质量比1/5-9/10复配而成。
进一步的，所述流变母料为JC-10、GT-150P、LGT-2中的一种或几种的组合。
进一步的，所述交联剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
本发明公开了一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
1)、PE树脂、PP树脂和流变母料混合进入双阶螺杆；
2)、步骤1)所得粒料进入双阶螺杆前段后加入硅烷偶联剂与交联剂的混合液，随后，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒；
3)、由水输送并降温；
4)、干燥打包制成接枝A料；
5)、除步骤1)-步骤4)，另须将催化剂与PE树脂经双阶螺杆挤出造粒后，干燥打包，制得B料；
6)、在客户端挤出时，A料与B料混合后挤出使用。
进一步的，步骤2)中，A料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区100～140℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；九区170～200℃；十区170～200℃；十一区150～180℃；十二区145～175℃；机头165～185℃。
进一步的，步骤5)中，B料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区150～180℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；机头170～190℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法，包括PE树脂、PP树脂、硅烷偶联剂、流变母料、交联剂和催化剂，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒，水输送后干燥包装成品。本发明提供的大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料及制备方法，PE树脂和PP树脂复合可改善小线出现热收缩不合格问题，通过添加乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷降低反应速率，优化小线径电缆的挤出加工性，二月桂酸二丁基锡催化剂能够催化接枝A料与水进行水解缩合反应，生成三维网状立体结构，所得硅烷交联聚乙烯绝缘料具有更优良的加工性能，大小线通用，挤出稳定，表面挤出良好，满足JB/T10437-2004标准要求、客户加工工艺要求，具有更广泛的适用性。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，包括A料和B料；
其中，按重量份数计，A料包括以下组分：
按重量份数计，B料包括以下组分：
催化剂 0.01-0.2份
PE树脂 65-90份。
PE树脂选用线性低密度聚乙烯，如2520、8320、M2320、7042、218W、F2231等。
PP树脂选用均聚PP树脂，如T30S、L5E89、S1003等，可改善小线出现热收缩不合格问题。
硅烷偶联剂由乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷按照质量比1/5-9/10复配而成复配而成，只采用乙烯基三甲氧基硅烷时，反应速率快，添加乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷后，反应速率较缓和，可优化小线径电缆的挤出加工性。
在调试过程中添加了0.6-1.8份硅烷偶联剂，通过试验验证，在一定配比下，产品热延伸、热收缩满足要求，但由于加工过程容易挤出不稳定，造成产品表面及挤出性能下降，我们通过在粒料混合过程中加入流变母料，试验表明在客户端挤出过程中大小线挤出稳定，表面挤出良好。
流变母料为JC-10、GT-150P、LGT-2中的一种或几种的组合。流变母料可提高挤出加工性，增加两步法硅烷交联聚乙烯绝缘料在螺杆中的润滑性。
交联剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰等，引发自由基接枝反应。
催化剂为二月桂酸二丁基锡，作用为：催化接枝A料与水进行水解缩合反应，生成三维网状立体结构。
本发明还提供了一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
1)、PE树脂60-90份、PP树脂4-10份和流变母料0.1-0.6份混合进入双阶螺杆；
2)、步骤1)所得粒料进入双阶螺杆前段后加入硅烷偶联剂0.6-1.8份与交联剂0.03-0.15份的混合液，随后，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒；
3)、由水输送并降温；
4)、干燥打包制成接枝A料；
5)、除步骤1)-步骤4)，另须将催化剂0.01-0.2份与PE树脂65-90份经双阶螺杆挤出造粒后，干燥打包，制得B料；
6)、在客户端挤出时，A料与B料混合后挤出使用，A料与B料重量比为95：5。
步骤1)至步骤4)顺序不变，步骤5)可在步骤1)之前或之后。
步骤2)中，A料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区100～140℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；九区170～200℃；十区170～200℃；十一区150～180℃；十二区145～175℃；机头165～185℃。
步骤5)中，B料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区150～180℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；机头170～190℃。
实施例1
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
1)、PE树脂90份、PP树脂6份和流变母料0.2份混合进入双阶螺杆；
2)、步骤1)所得粒料进入双阶螺杆前段后加入硅烷偶联剂1.8份与交联剂0.08份的混合液，随后，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒；硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷0.6份、乙烯基三甲氧三乙氧基硅烷1.2份；
3)、由水输送并降温；
4)、干燥打包制成接枝A料；
5)、除步骤1)-步骤4)，另须将催化剂0.03份与PE树脂90份经双阶螺杆挤出造粒后，干燥打包，制得B料；
6)、在客户端挤出时，A料与B料混合后挤出使用，A料与B料的重量比为95：5。
此配方开线规格为1.5-16平方毫米(即导体截面积大小)的绝缘线热延伸、热收缩性能良好，挤出性能良好。
实施例2
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
此配方开线规格为1.5-16平方毫米的绝缘线热延伸、热收缩性能良好，挤出性能良好。
实施例2的制备方法与实施例1类似，不同在于实施例2中的硅烷偶联剂中乙烯基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧三乙氧基硅烷的占比、交联剂的用量与实施例1的略有不同。
实施例3
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
实施例3的制备方法与实施例1类似，不同在于各组分占比不同。
此配方开线规格为1.5-16平方毫米的绝缘线挤出性能良好。
实施例4
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
实施例4的制备方法与实施例1类似，不同在于各组分占比不同。
此配方开线规格为1.5-16平方毫米的绝缘线热延伸、热收缩性能稳定，挤出性能稍差于实施例1，偶尔出现交联点。
本发明产品的主要性能参数：
热延伸：负重伸长率≤60％
冷却后永久变形≤1％
热收缩：≤1％
密度：0.93g/cm3
拉伸强度：24.6MPa
断裂伸长率：689.6％
20℃体积电阻率：3×1014Ω·m
介电强度：35MV/m。
对比例1
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
此配方开线规格为1.5-16平方毫米的绝缘线表面容易出现挤出不良，如拉脱、鼓包等情况。
对比例2
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
此配方1.5-16平方的绝缘线挤出情况良好，但热延伸性能容易出现不良。
对比例3
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
此配方1.5-16平方的绝缘线挤出情况差于实施例1，除无流变母料外，对比例3的配方与实施例1相同。
对比例4
一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，按重量份数计，包括以下组分：
此配方1.5-16平方的绝缘线挤出情况差于对比例2，对比例4所得产品挤出时会出现少量交联点，热延伸性能容易出现不良。
综上可知，实施例1-4的制备方法与对比例1-4类似，但由于实施例1-4的配方进行了创造性优化，本发明制成的绝缘线热延伸、热收缩性能良好，挤出性能良好。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，包括A料和B料；
其中，按重量份数计，A料包括以下组分：
按重量份数计，B料包括以下组分：
催化剂 0.01-0.2份
PE树脂 65-90份。
2.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述PE树脂选用线性低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述PP树脂选用均聚PP树脂。
4.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述硅烷偶联剂由乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷按照质量比1/5-9/10复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述流变母料为JC-10、GT-150P、LGT-2中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。
7.根据权利要求1所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、PE树脂、PP树脂和流变母料混合进入双阶螺杆；
2)、步骤1)所得粒料进入双阶螺杆前段后加入硅烷偶联剂与交联剂的混合液，随后，采用双阶螺杆挤出后经单螺杆挤出造粒；
3)、由水输送并降温；
4)、干燥打包制成接枝A料；
5)、除步骤1)-步骤4)，另须将催化剂与PE树脂经双阶螺杆挤出造粒后，干燥打包，制得B料；
6)、在客户端挤出时，A料与B料混合后挤出使用。
9.根据权利要求8所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，A料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区100～140℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；九区170～200℃；十区170～200℃；十一区150～180℃；十二区145～175℃；机头165～185℃。
10.根据权利要求8所述的一种大小线通用3KV及以下交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，B料熔融挤出工艺温度为：一区150～180℃；二区150～180℃；三区150～180℃；四区160～190℃；五区170～200℃；六区180～210℃；七区180～210℃；八区175～205℃；机头170～190℃。
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