CN112480523A - 架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，属于聚乙烯绝缘料的技术领域，其技术方案要点是硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1‑2，硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97‑98.9％、硅烷交联剂0.8‑1.5％、DCP交联剂0.1‑1.0％、抗氧剂0.1‑1.0％；催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97‑98.5％、有机锡0.8‑2.0％、抗氧剂0.1‑0.4％、抗铜剂0.1‑0.4％、乙酸锌0.1‑0.4％。本发明能够严格控制接枝反应过程中的水分，然后来提高硅烷交联聚乙烯产品的接枝、交联速率及凝胶率，从而交联聚乙烯产品的性能。

Description

架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料及制备工艺
技术领域
本发明涉及聚乙烯绝缘料的技术领域，特别涉及一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料及制备工艺。
背景技术
随着现代科学技术的发展，人们对电线电缆的质量要求越来越高，普通聚氯乙烯电力电缆由于长期工作温度低，热老化寿命短，短路过载电流小，在使用方面受到越来越多的限制。交联聚乙烯的出现，弥补了聚氯乙烯电线电缆的不足，正在得到广泛应用。
硅烷交联聚乙烯通常采用两步法的生产工艺，其中两步法要求将接枝后的活性聚乙烯基硅烷料A与含催化剂的B按一定的比例混合挤出，这种两步法工艺需要长时间在水蒸气中才能完成交联过程，耗能比较大，同时由于暴露在外界的时间较长，造成最终制备的硅烷交联聚乙烯的性能不佳，难以满足其应用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料及制备工艺，能够严格控制接枝反应过程中的水分，然后来提高硅烷交联聚乙烯产品的接枝、交联速率及凝胶率，从而交联聚乙烯产品的性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，所述硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1-2，所述硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97-98.9％、硅烷交联剂0.8-1.5％、DCP交联剂0.1-1.0％、抗氧剂0.1-1.0％；
所述催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97-98.5％、有机锡0.8-2.0％、抗氧剂0.1-0.4％、抗铜剂0.1-0.4％、乙酸锌0.1-0.4％。
进一步的，所述有机锡包括萘磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、月桂酸马来酸二丁基锡中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述抗氧剂包括抗氧剂HP-136、抗氧剂1024、抗氧剂925、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的一种或者几种的混合物。
一种如上所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯、硅烷交联剂、DCP交联剂、抗氧剂，按照线性低密度聚乙烯97-98.9％、硅烷交联剂0.8-1.5％、DCP交联剂0.1-1.0％、抗氧剂0.1-1.0％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97-98.5％、有机锡0.8-2.0％、抗氧剂0.1-0.4％、抗铜剂0.1-0.4％、乙酸锌0.1-0.4％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料。
进一步的，S4中制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料，在7-8h内使用完。
进一步的，S4中的干燥条件为，温度55-60℃，干燥1-1.5h。
进一步的，S2中双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145-149℃、150-158℃、158-165℃、166-178℃、179-185℃、186-197℃、198-218℃、219-230℃。
进一步的，S2中的双螺杆挤出机的模头温度设置为180℃，转速为85r/min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过乙酸锌的加入，在反应的初期，乙酸锌作为产水剂在加工过程中能够释放出结晶水，同时，产水剂均匀分布在树脂中，并在基体中搭建了亲水通道，使得交联所需水分在体系中渗透的更快，所以含有产水剂能够提高硅烷交联聚乙烯绝缘料中的凝胶含量，从而交联聚乙烯产品的性能；
2.通过有机锡的加入，有机锡能够作为反应的催化剂，能够使得聚乙烯分子之间通过化学键相连，形成三维立体网状结构，从而使耐热性、耐蠕变性、耐环境应力、以及拉伸性能等都有很大提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1。
硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯98.6％、硅烷交联剂1.2％、DCP交联剂0.1％、抗氧剂1680.1％。
催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯98.3％、十二烷基苯磺酸1.5％、抗氧剂1680.4％、抗铜剂0.4％、乙酸锌0.2％。
按照下列步骤制备硅烷交联聚乙烯绝缘料：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯98.6％、硅烷交联剂1.2％、DCP交联剂0.1％、抗氧剂1680.1％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145℃、150℃、158℃、166℃、179℃、186℃、198℃、219℃，其中模头温度设置为180℃，转速为85r/min，然后进行共混挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯98.3％、十二烷基苯磺酸1.5％、抗氧剂1680.4％、抗铜剂0.4％、乙酸锌0.2％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，温度55℃，干燥1h，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料，制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料在7h内使用完。
实施例2：
一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:2。
硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂HP-1360.6％。
催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.5％、月桂酸马来酸二丁基锡1.5％、抗氧剂HP-1360.4％、抗铜剂0.3％、乙酸锌0.3％。
按照下列步骤制备硅烷交联聚乙烯绝缘料：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂HP-1360.6％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145℃、150℃、158℃、166℃、179℃、186℃、198℃、219℃，其中模头温度设置为180℃，转速为85r/min，然后进行共混挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97.5％、月桂酸马来酸二丁基锡1.5％、抗氧剂HP-1360.4％、抗铜剂0.3％、乙酸锌0.3％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，温度55℃，干燥1h，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料，制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料在7.5h内使用完。
实施例3：
一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1。
硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂10240.6％。；
催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.5％、十二烷基苯磺酸1.5％、抗氧剂10240.3％、抗铜剂0.3％、乙酸锌0.4％。
按照下列步骤制备硅烷交联聚乙烯绝缘料：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯、硅烷交联剂、DCP交联剂、抗氧剂，按照线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂10240.6％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145℃、150℃、158℃、166℃、179℃、186℃、198℃、219℃，其中模头温度设置为180℃，转速为85r/min，然后进行共混挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97.5％、十二烷基苯磺酸1.5％、抗氧剂10240.3％、抗铜剂0.3％、乙酸锌0.4％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，温度55℃，干燥1h，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料，制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料在8h内使用完。
实施例4：
一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1。
硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂10240.6％。；
催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97.2％、十二烷基苯磺酸2.0％、抗氧剂10240.4％、抗铜剂0.4％、乙酸锌0％。
按照下列步骤制备硅烷交联聚乙烯绝缘料：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯、硅烷交联剂、DCP交联剂、抗氧剂，按照线性低密度聚乙烯97.8％、硅烷交联剂1.0％、DCP交联剂0.6％、抗氧剂10240.6％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145℃、150℃、158℃、166℃、179℃、186℃、198℃、219℃，其中模头温度设置为180℃，转速为85r/min，然后进行共混挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97.2％、十二烷基苯磺酸2.0％、抗氧剂10240.4％、抗铜剂0.4％、乙酸锌0％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，温度55℃，干燥1h，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料，制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料在8h内使用完。
将实施例1-实施例4中制得硅烷交联聚乙烯绝缘料，标记为1#、2#、3#和4#，对四种硅烷交联聚乙烯绝缘料分别进行相关的性能测试，结果如表1所示：
表1四种电缆的测试结果
Figure BDA0002802780980000081
通过表1中的结果可以看出，乙酸锌的加入，提高了制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料中的凝胶含量，而且，随着乙酸锌用量的增加，凝胶含量增加，说明交联的程度增大，所以拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率逐渐减小。因此，可以说明乙酸锌作为产水剂加入到硅烷交联聚乙烯绝缘料中，能够提高硅烷交联聚乙烯绝缘料中的凝胶含量，从而提高交联聚乙烯绝缘料的性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，包括硅烷接枝A料和催化剂母粒B料，所述硅烷接枝A料和催化剂母粒B料的重量百分比为23:1-2，所述硅烷接枝A料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97-98.9％、硅烷交联剂0.8-1.5％、DCP交联剂0.1-1.0％、抗氧剂0.1-1.0％；
所述催化剂母粒B料包括以下重量百分比的组分：线性低密度聚乙烯97-98.5％、有机锡0.8-2.0％、抗氧剂0.1-0.4％、抗铜剂0.1-0.4％、乙酸锌0.1-0.4％。
2.根据权利要求1所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：所述有机锡包括萘磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、月桂酸马来酸二丁基锡中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征在于：所述抗氧剂包括抗氧剂HP-136、抗氧剂1024、抗氧剂925、抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的一种或者几种的混合物。
4.一种如权利要求1所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：称取干燥后的线性低密度聚乙烯、硅烷交联剂、DCP交联剂、抗氧剂，按照线性低密度聚乙烯97-98.9％、硅烷交联剂0.8-1.5％、DCP交联剂0.1-1.0％、抗氧剂0.1-1.0％的重量百分比均匀混合为混合物；
S2：将S1中的混合物，加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出，制得硅烷接枝A料；
S3：称取干燥后的线性低密度聚乙烯97-98.5％、有机锡0.8-2.0％、抗氧剂0.1-0.4％、抗铜剂0.1-0.4％、乙酸锌0.1-0.4％，按照上述配比混合均匀，于双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制得催化剂母粒B料；
S4：将S2中制得的硅烷接枝A料和S3中制得的催化剂母粒B粒，加入到混合机中混合均匀，干燥即制得硅烷交联聚乙烯绝缘料。
5.根据权利要求4所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，其特征在于：S4中制得的硅烷交联聚乙烯绝缘料，在7-8h内使用完。
6.根据权利要求4所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，其特征在于：S4中的干燥条件为，温度55-60℃，干燥1-1.5h。
7.根据权利要求4所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，其特征在于：S2中双螺杆挤出机设置八个温度区间，一至八个温度区间分别为145-149℃、150-158℃、158-165℃、166-178℃、179-185℃、186-197℃、198-218℃、219-230℃。
8.根据权利要求7所述的架空电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备工艺，其特征在于：S2中的双螺杆挤出机的模头温度设置为180℃，转速为85r/min。
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