CN113462091A - 可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于绝缘带材制备技术领域，具体的涉及一种可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材及其制备工艺。本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以重量份数计，由以下原料组成：丁基橡胶100份、聚异丁烯60‑70份、聚乙烯20‑30份、填料50‑70份、硬脂酸0.5‑2份、氧化锌4‑6份、抗氧化剂0.5‑1份、硫化促进剂3‑5份、马来酸酐接枝相容剂10‑12份。本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，具有常温自熔、耐压强度高、应用范围广的特点，此外，还具有良好的绝缘性、耐高温性、防水性、柔韧性、耐候性、耐氧性、气密性以及耐极性。

Description

可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材及其制备工艺
技术领域
本发明属于绝缘带材制备技术领域，具体的涉及一种可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材及其制备工艺。
背景技术
绝缘材料是电工绝缘材料，按国家标准规定绝缘材料的定义是：用来使器件在电气上绝缘的材料，也就是能够阻止电流通过的材料，它的电阻率很好。不同电工设备对绝缘材料性能的要求各有侧重。高压电工装置如高压电机、高压电缆等用的绝缘材料要求有高的击穿强度和低的介质损耗。低压电器则以机械强度、断裂伸长率、耐热等级等作为主要要求的绝缘材料。
电力电缆中间接头恢复时，也需要使用绝缘带材。电力电缆中间接头恢复方式有多种，其中绕包式电缆中间接头和熔接式中间接头具有制容性强、防水密封程度高、产品绝缘性能高、施工随意性强、可对应不同型号电缆之间的连接等特点，被广泛的应用到电力施工及故障抢修等方面。
绕包式电缆中间接头，为了提高绝缘界面压力，迫使增加绕包厚度及与主绝缘搭接长度，消耗绝缘带材较熔接式中间接头成倍增加，再是对所使用的绝缘带材电气性能要求高，成本增加。
熔接式中间接头在线芯熔接时会产生近2000℃高温，沿线芯传导至电缆内半导及主绝缘层，若冷却措施不到位，将导致电缆主绝缘与内外半导屏蔽层材料热分解，从而产生界面气息导致绝缘性能降低。其次中间接头交联聚乙烯绝缘恢复施工过程中，易受环境温度及加热设备影响，绝缘热熔温度难以保持熔融温度恒定(120℃-150℃)，导致主绝缘界面热熔不稳定产生界面气隙，导致绝缘击穿。
而目前采用的绝缘带材普遍存在低温性能不高、耐候性不好、耐压强度低等问题，因此，亟需开发一种新型的绝缘带材。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材。该绝缘带材具有常温自熔、耐压强度高、耐候性好、气密性好以及应用范围广的特点；本发明同时提供了其制备工艺。
本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000011
Figure BDA0003162876140000021
其中：
所述的丁基橡胶为异丁烯与少量异戊二烯或丁二烯的共聚体，其物理参数如下：外观为半透明至乳白色颗粒，密度为0.91g/cm3，使用温度为-40℃～+150℃，硬度为邵氏A50度～70度，表面张力为30～40mN/m，最低回弹温度为-40℃，回弹性30～80％。
所述的聚异丁烯为采用纯异丁烯(≥99％)为原料制得的聚合物，其物理参数如下：外观为无色软状固体，无定形物密度为0.84g/ml，结晶性密度为0.94g/ml，玻璃化温度为-75～-30℃，比热容为1.95kJ/(kg·K)，熔点为2～44℃，脆性温度极限值为-65℃，表面张力为27～34mN/m。
所述的聚乙烯为低密度聚乙烯，其物理参数如下：外观为乳白色蜡状颗粒，熔点为130-145℃，密度为0.920g/cm3，能耐酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
所述的填料为高岭土；其作用为提高绝缘带材机械强度和耐热性能。
所述的抗氧化剂为对苯二酚。
所述的硫化促进剂为二硫化二苯噻唑(MBTS)和对苯醌二肟(GMF)的混合物。
所述的硫化促进剂为MBTS与GMF的复配物，两者复配使用，可改善丁基橡胶与其它橡胶的相容性，防止混炼时胶料过流，产生胶粒和胶块，从而导致产生废胶。
所述的马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)。
本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以丁基橡胶为基料，加入聚异丁烯和聚乙烯，使得制备的绝缘带材具有更高的电绝缘性、耐高温性、防水性和柔韧性的作用。
硬脂酸为硫化活性剂，具有酸性活性作用，与氧化锌形成可溶性盐，增加氧化锌对硫化促进剂的活化能力。硬脂酸在硫化体系中起缓冲作用，与氧化锌同时使用，提高交联密度，提高胶料的耐热性和耐老化性，并活化硫化促进剂。
本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，包括以下步骤：将丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯、填料、硬脂酸、氧化锌、抗氧化剂、硫化促进剂和马来酸酐接枝相容剂按照一定的重量份数，依次加入连续混炼机中进行混炼，混炼结束后进行冷却，温度降至100℃以下；注入压片机进行挤压、覆膜、切片，然后通过收圈成品装置圈收为绝缘带材成品。
其中：
所述的控制混炼温度为120-200℃，螺杆速度为60-100r/min，持续时间为6-8min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，在15℃-40℃常温条件下自熔，冬季施工可辅以加热带加热，不需要专用加热设备，可使制作电缆中间接头时间缩短至30min内。
(2)本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，具有常温自熔、耐压强度高、应用范围广的特点，此外，还具有良好的绝缘性、耐高温性、防水性、柔韧性、耐候性、耐氧性、气密性以及耐极性。
(3)本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，制备工艺简单，原料易得，适合产业化推广生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000031
其中：
所述的丁基橡胶为异丁烯与少量异戊二烯或丁二烯的共聚体，其物理参数如下：外观为半透明至乳白色颗粒，密度为0.91g/cm3，使用温度为-40℃～+150℃，硬度为邵氏A65度，表面张力为33mN/m，最低回弹温度为-40℃，回弹性60％。
所述的聚异丁烯为采用纯异丁烯(≥99％)为原料制得的聚合物，其物理参数如下：外观为无色软状固体，密度为0.94g/ml，玻璃化温度为-70℃，比热容为1.95kJ/(kg·K)，熔点为43℃，脆性温度极限值为-65℃，表面张力为29mN/m。
所述的聚乙烯为低密度聚乙烯，其物理参数如下：外观为乳白色蜡状颗粒，熔点为140℃，密度为0.920g/cm3，能耐酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
所述的填料为高岭土；其作用为提高绝缘带材机械强度和耐热性能。
所述的抗氧化剂为对苯二酚。
所述的硫化促进剂为二硫化二苯噻唑(MBTS)和对苯醌二肟(GMF)的混合物。
所述的硫化促进剂为MBTS与GMF的复配物，两者复配使用，可改善丁基橡胶与其它橡胶的相容性，防止混炼时胶料过流，产生胶粒和胶块，从而导致产生废胶。
所述的马来酸酐接枝相容剂为EPDM-g-MAH。
本发明所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以丁基橡胶为基料，加入聚异丁烯和聚乙烯，使得制备的绝缘带材具有更高的电绝缘性、耐高温性、防水性和柔韧性的作用。
硬脂酸为硫化活性剂，具有酸性活性作用，与氧化锌形成可溶性盐，增加氧化锌对硫化促进剂的活化能力。硬脂酸在硫化体系中起缓冲作用，与氧化锌同时使用，提高交联密度，提高胶料的耐热性和耐老化性，并活化硫化促进剂。
本实施例1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，包括以下步骤：将丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯、填料、硬脂酸、氧化锌、抗氧化剂、硫化促进剂和马来酸酐接枝相容剂按照一定的重量份数，依次加入连续混炼机中进行混炼，混炼结束后进行冷却，温度将至100℃以下；注入压片机进行挤压、覆膜、切片，然后通过收圈成品装置圈收为绝缘带材成品。
其中：
所述的控制混炼温度为140℃，螺杆速度为80r/min，持续时间为7min。
实施例2
本实施例2述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000041
Figure BDA0003162876140000051
其中：
所述的丁基橡胶为异丁烯与少量异戊二烯或丁二烯的共聚体，其物理参数如下：外观为半透明至乳白色颗粒，密度为0.91g/cm3，使用温度为-40℃～+150℃，硬度为邵氏A65度，表面张力为33mN/m，最低回弹温度为-40℃，回弹性60％。
所述的聚异丁烯为采用纯异丁烯(≥99％)为原料制得的聚合物，其物理参数如下：外观为无色软状固体，密度为0.94g/ml，玻璃化温度为-70℃，比热容为1.95kJ/(kg·K)，熔点为43℃，脆性温度极限值为-65℃，表面张力为29mN/m。
所述的聚乙烯为低密度聚乙烯，其物理参数如下：外观为乳白色蜡状颗粒，熔点为140℃，密度为0.920g/cm3，能耐酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
所述的填料为高岭土；其作用为提高绝缘带材机械强度和耐热性能。
所述的抗氧化剂为对苯二酚。
所述的硫化促进剂为二硫化二苯噻唑(MBTS)和对苯醌二肟(GMF)的混合物。
所述的马来酸酐接枝相容剂为EPDM-g-MAH。
本实施例2所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，包括以下步骤：将丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯、填料、硬脂酸、氧化锌、抗氧化剂、硫化促进剂和马来酸酐接枝相容剂按照一定的重量份数，依次加入连续混炼机中进行混炼，混炼结束后进行冷却，温度将至100℃以下；注入压片机进行挤压、覆膜、切片，然后通过收圈成品装置圈收为绝缘带材成品。
其中：
所述的控制混炼温度为200℃，螺杆速度为60r/min，持续时间为8min。
实施例3
本实施例3所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000052
Figure BDA0003162876140000061
其中：
所述的丁基橡胶为异丁烯与少量异戊二烯或丁二烯的共聚体，其物理参数如下：外观为半透明至乳白色颗粒，密度为0.91g/cm3，使用温度为-40℃～+150℃，硬度为邵氏A65度，表面张力为33mN/m，最低回弹温度为-40℃，回弹性60％。
所述的聚异丁烯为采用纯异丁烯(≥99％)为原料制得的聚合物，其物理参数如下：外观为无色软状固体，密度为0.94g/ml，玻璃化温度为-70℃，比热容为1.95kJ/(kg·K)，熔点为43℃，脆性温度极限值为-65℃，表面张力为29mN/m。
所述的聚乙烯为低密度聚乙烯，其物理参数如下：外观为乳白色蜡状颗粒，熔点为140℃，密度为0.920g/cm3，能耐酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。
所述的填料为高岭土；其作用为提高绝缘带材机械强度和耐热性能。
所述的抗氧化剂为对苯二酚。
所述的硫化促进剂为二硫化二苯噻唑(MBTS)和对苯醌二肟(GMF)的混合物。
所述的马来酸酐接枝相容剂为EPDM-g-MAH。
本实施例3所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，包括以下步骤：将丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯、填料、硬脂酸、氧化锌、抗氧化剂、硫化促进剂和马来酸酐接枝相容剂按照一定的重量份数，依次加入连续混炼机中进行混炼，混炼结束后进行冷却，温度将至100℃以下；注入压片机进行挤压、覆膜、切片，然后通过收圈成品装置圈收为绝缘带材成品。
其中：
所述的控制混炼温度为150℃，速度为100r/min，持续时间为6min。
对比例1
本对比例1所述的绝缘带材的制备工艺与实施例1相同，唯一的不同点在于，绝缘带材的原料组成不同，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000062
Figure BDA0003162876140000071
对比例2
本对比例2所述的绝缘带材的制备工艺与实施例1相同，唯一的不同点在于，绝缘带材的原料组成不同，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000072
对比例3
本对比例3所述的绝缘带材的制备工艺与实施例1相同，唯一的不同点在于，绝缘带材的原料组成不同，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000073
对比例4
本对比例4所述的绝缘带材的制备工艺与实施例1相同，唯一的不同点在于，绝缘带材的原料组成不同，以重量份数计，由以下原料组成：
Figure BDA0003162876140000081
对实施例1-3和对比例1-4制备的产品进行相关性能的检测，结果见表1。
表1绝缘带材性能检测结果
Figure BDA0003162876140000082

Claims (10)

1.一种可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：以重量份数计，由以下原料组成：
Figure FDA0003162876130000011
2.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的丁基橡胶外观为半透明至乳白色颗粒，密度为0.91g/cm3，使用温度为-40℃～+150℃，硬度为邵氏A50度～70度，表面张力为30～40mN/m，最低回弹温度为-40℃，回弹性30～80％。
3.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的聚异丁烯为采用纯异丁烯为原料制得的聚合物，外观为无色软状固体，无定形物密度为0.84g/ml，结晶性密度为0.94g/ml，玻璃化温度为-75～-30℃，比热容为1.95kJ/(kg·K)，熔点为2～44℃，脆性温度极限值为-65℃，表面张力为27～34mN/m。
4.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的聚乙烯为低密度聚乙烯，外观为乳白色蜡状颗粒，熔点为130-145℃，密度为0.920g/cm3。
5.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的填料为高岭土。
6.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的抗氧化剂为对苯二酚。
7.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的硫化促进剂为二硫化二苯噻唑和对苯醌二肟的混合物。
8.根据权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材，其特征在于：所述的马来酸酐接枝相容剂为EPDM-g-MAH。
9.一种权利要求1所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：将丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯、填料、硬脂酸、氧化锌、抗氧化剂、硫化促进剂和马来酸酐接枝相容剂按照一定的重量份数，依次加入连续混炼机中进行混炼，混炼结束后进行冷却，温度降至100℃以下；注入压片机进行挤压、覆膜、切片，然后通过收圈成品装置圈收为绝缘带材成品。
10.根据权利要求9所述的可与交联聚乙烯相自融的绝缘带材的制备工艺，其特征在于：所述的控制混炼温度为120-200℃，螺杆速度为60-100r/min，持续时间为6-8min。
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