CN115386157A - 一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，由弹性体及其专用改性塑料及专用改性助剂等原料制备得到。其制法包括：（1）将弹性体及其专用改性塑料及专用改性助剂等原料混合均匀、干燥。（2）挤出造粒；（3）双辊塑炼、模压成型，（4）冷却，（5）卷绕、裁切得成品。本发明提供的轻质阻燃绝缘卷材可用于包覆电缆导线。本发明卷材不需要表干时间，利用自身的热缩性实现对导线的紧密包覆，能够满足更宽湿度、温度范围的户外施工条件；卷材密度低于lg/cm3且不含溶剂，在对导线进行外表绝缘化的同时施加的负载力较小；储存及使用年限可达十年以上；阻燃性高；力学性能佳；其耐击穿电压可达30kV/mm;制备方法简单，可控性好，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于电力工业领域，具体涉及一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材及其制备方法和应用。
背景技术
架空线路作为城市配电网的重要组成之一，存在运行环境恶劣、结构复杂、分布广泛，线路老旧，存在极大的安全隐患。架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路，架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象环境的影响而引起故障，同时整个输电走廊占用土地面积较多，易对周边环境造成电磁干扰。导线是用来传导电流、输送电能的元件。架空导线一般每相一根，220KV及以上线路由于输送容量大，同时为了减少电晕损失和电晕干扰而采用相分裂导线，即每相采用两根及以上的导线。采用分裂导线能输送较大的电能，有较好的防振性能，而且电能损耗少。导线在运行中经常受各种自然条件的考验，必须具有导电性能好、质量轻、机械强度髙、价格低、耐腐蚀等特性。由于我国铝的资源比铜丰富，加之银和铜的价格差别较大，故几乎都采用钢芯铝绞线。
注涂绝缘层机器人的绝缘化处理，主要应用于配电架空线路导线局部或全线路带电操作绝缘化技术改造。与现有的配电线路绝缘化改造相比，不受停电、环境约束，有效解决绝缘化改造与停电的难题，在改造时间及资金投入方面都大幅节省。从电网安全可靠运行的角度，使得高压线下垂钓、临近高压线建筑人员触电事件，树障引起线路故障跳闸等大幅减少。从经济节省的角度，能局部绝缘化改造线路，不需要整线绝缘化改造，不仅能缩短配电网改造时间，达到节能环保的目标，还降低了人工作业的强度和改造成本，有效解决部分区域配电网改造与停电的难题。
然而现有的绝缘材料涂敷装置对于涂料的性能要求较高，例如既要求涂料具有一定的流动性，从而能够在较小的挤出推力下实现高效涂装，又要求能够在室外常态环境下快速干燥，不出现滴挂、下垂等现象，同时要求涂料干燥后绝缘性优良；既要求涂料具有阻燃性，又要求辅料添加少、密度低，同时附着力、弹性、耐候性、介质损耗等指标达到《额定电压10KV架空绝缘电缆》（GB/T14049-2008）等国家标准的要求。为了同时满足上述要求，研究人员进行了广泛的新型涂料开发，例如，申请号201210587245.X中描述了一种改善架空导线性能的涂料，为了顺利涂覆在普通钢芯铝绞线的表面，涂料的原料中有机溶剂的含量为30-39wt%、固化剂的含量为12-16wt%；申请号200910227836.4中描述的输电线路涂料，乙醇溶剂的含量为50-65wt%、固化剂的含量为0.5-10wt%。这些涂料利用不同种类的溶剂、固化剂满足半液态体系的分散和固化的需要。但这些液态涂料，对原料选择限制性较大，原料成本较高、制造工艺较复杂。
另一方面，很多设备厂家研制了各种涂层机器人将半液态涂料涂覆在普通钢芯铝绞线的表面，它们运行参数不同，但是构造的共同点包括涂料挤压、储存部件，申请号201810302387.4中描述了的涂料罐包括储料罐、挤料罐和挤料电机，进料盖底部设置有一个推料活塞，推料活塞通过弹性部件连接到进料盖底部，挤料罐设置有螺旋送料丝杆；申请号201811639987.6中描述了一种在高空行走中将电缆绝缘涂覆原料成型涂覆到电缆的表面上的设备，包括储料罐、挤料罐、挤料电机等给料机构，具有基板以及四个分别设置在基板的内侧上且每个分别用于承载固定一个胶罐的承载单元，动力传动部用于提供胶罐挤出部进行挤压的动力，其中，动力传动装置由两个电机、两个主动链轮、四个从动链轮以及一个传动链。从这些涂层机器人设计中可以看出，为了实现半液态涂料密闭存储、顺利涂覆，需要安装重量和体积都较大的配套设备，重量的增加会加大机器人的动力负担，尤其是在高空作业依赖电池系统的情况下，机器重量直接会决定涂覆速度、待机时间、爬坡角度；体积的增大会降低机器人在线缆上的平衡度，行走时容易受到强风等因素的干扰。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材及其制备方法和应用，得到的阻燃绝缘卷材可以敞开放置，运输方便，且具有较长的有效存储时间，可用于电缆导线的包覆。
本发明提供的技术方案是：一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，由由包括以下重量份的原料制备得到：40-60份弹性体、5-20份弹性体改性塑料、20-40份弹性体改性助剂。
所述弹性体为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种。
所述弹性体改性塑料为改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯-辛烯共聚物、改性聚氯乙烯的低密度聚乙烯，改性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是指由过氧类自由基引发剂催化乙烯和醋酸乙烯酯聚合得到的共聚物，共聚物中乙烯结构单元的含量为50％～70％，醋酸乙烯酯结构单元的含量为30％～50％，分子量为1000～2500，分子量分布为2.5～8.5，优选乙烯结构单元的含量为60％，醋酸乙烯酯结构单元的含量为40％，分子量为1000～2500，分子量优选为2000，其在190℃，2.16KG砝码作用下熔体流动速率范围为2.5 g-4.5/10min；乙烯-辛烯共聚物是指茂金属催化剂催化乙烯和辛烯聚合得到的共聚物，共聚物中乙烯结构单元的含量为60％～80％，辛烯结构单元的含量为20％～40％，优选共聚物中乙烯结构单元的含量为70％，辛烯结构单元的含量为30％，分子量为4480～6660，分子量优选为5500，分子量分布为1.5～5.0，其在190℃，2.16KG砝码作用下熔体流动速率范围内为2.3-3.3g/10min。
所述聚氯乙烯是指所述聚氯乙烯分子量为40000～60000，分子量优选为50000，分子量分布为1～10，分子量分布优选5，其在150℃，2.16Kg砝码作用下熔体流动速率范围为1.5-5g /10min；塑料分子量为80000～120000，分子量优选为100000，分子量分布为1.5～3.0，分子量分布优选2.5,其在190℃，2.16Kg条件下的熔融指数为5-15g/10min。
所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中苯乙烯结构单元含量为20％～40％，丁二烯结构单元含量为60％～80％，分子量为80000～120000，分子量分布为2～6.5，优选苯乙烯结构单元的含量为30％，丁二烯结构单元的含量为70％，分子分子量优选为100000，其在230℃，2.16Kg砝码作用下熔体流动速率范围为5 -10g/10min；聚对苯二甲酸乙二醇酯,分子量为20000～35000，分子量优选为30000，分子量分布为1.5～4.5，其在190℃，2.16KG砝码作用下熔体流动速率范围内为1.5-4.5g/10min。
所述弹性体改性助剂为5-10份增塑剂、5-10份阻燃剂、5-10份稳定剂、5-10份抗氧化剂、3-5份分散剂和1-3份粘接剂。
本发明还提供了上述电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将经热风干燥的弹性体、塑料、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、分散剂和粘接剂混合均匀，采用除湿干燥机100℃下干燥2-6ｈ。
（2）用双螺杆挤出造粒,设置五个温度控制段，第一温度控制段160-200℃，第二温度控制段170-230℃，第三温度控制段180-250℃，第四温度控制段200-250℃，第五温度控制段200-255℃，螺杆转速55r/min，主机转速200r/min，；拉条切粒后放入烘箱在60℃干燥４ｈ；获得的颗粒用双辊塑炼、模压成型为卷材( 温度 155-180℃)，利用流延机的冷却辊对挤出的半成品进行充分冷却，同时控制压延速度，延长降温过程中材料的载荷时间，充分保持材料横向的延展性，使所得卷材的挤出胀大率在0.15以下，同时达到如下压延效果：宽度方向膨胀率在0.25以下，厚度方向收缩率在0.25以下，宽度方向膨胀率与厚度方向收缩率差值在0.30以下，最后进行卷绕、裁切、包装。
本发明提供的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材用于包覆电缆导线。
本发明提供的聚氯乙烯增塑剂优选脂肪族二元酸酯（己二酸二辛酯，癸二酸二辛酯），乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的增塑剂为环烷酸乙二醇二酯、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯与环烷酸丁酯，不采用如锌或铅的皂化盐等会导致导电性增加的材料。
本发明提供的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的阻燃剂优选磷-氮型焦磷酸哌嗪系阻燃剂（焦磷酸哌嗪、季戊四醇焦磷酸哌嗪盐、多聚焦磷酸哌嗪等，优选季戊四醇焦磷酸哌嗪盐），不采用耐水性低、吸湿严重的聚磷酸铵系材阻燃材料，在保证阻燃剂与基材良好的相容性的同时，有效避免了耐水性低、吸湿严重的问题。不采用如铝或镁的碳酸盐或氢氧化物、锡酸盐等无卤阻燃剂等会导致导电性增加的材料。
本发明提供的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的稳定剂优选绝缘炭黑和一种或多种哌啶衍生物的混合物苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯、癸二酸双（2，2， 6， 6-四甲基-4-羟基哌啶）酯和 N、 N′ -双（2， 2， 6，6-四甲基哌啶基）己二胺等，优选苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）。所述绝缘炭黑与哌啶衍生物的用量重量比优选为3:2。聚氯乙烯所使用的稳定剂优选绝缘炭黑和一种或多种环氧化合物（环氧大豆油、环氧亚麻籽油、环氧妥尔油）。所述绝缘炭黑与环氧化合物的用量重量比优选为3:2。
所使用绝缘炭黑起到着色补强、填充、提高光稳定性的作用，以改善材料性能，同时避免滑石粉、白炭黑、导电炭黑等填料降低材料的拉伸强度和击穿电压。
本发明提供的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的抗氧化剂优选亚磷酸脂类物质（磷酸三苯酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯等，优选磷酸三苯酯），能够与主阻燃剂起到协同作用。
本发明提供的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的分散剂分别优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐、聚氯乙烯接枝马来酸酐，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐能够有效提高各种原料的相容性，避免出现伸展白化现象。
本发明提供的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物所使用的粘接剂优选硅氧烷类材料，如聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷。
本发明的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材具有以下优点：材料的有效存储时间大幅度延长，从6-10个月延长到十年以上；可以敞开放置，运输方便，人体直接接触不会产生危害而且使用过程中不会产生如溶剂挥发、涂料滴落、渗漏等环境影响；用低热压合系统替代涂料挤压、储存部件，由于后者需要较强的刚性、密闭性且能耗较大，因此卷材包覆机器的整体重要仅为涂料涂覆机器的一半，材料的不同直接决定了涂覆工艺的较大的差异。
本发明的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材轻质阻燃绝缘卷材在达到耐电压、附着力、弹性、耐候性、介质损耗等性能要求的同时，密度低于涂料材料，而且由于没有溶剂挥发，材料质量即是涂覆层质量，可以有效提高材料的利用率从而降低应用成本。
现有的绝缘卷材复合材料在制造过程中，加入的无卤阻燃剂阻燃剂如多磷酸铵的无机盐、锌铝镁的碳酸盐或氢氧化物、锡酸盐等会导致材料的导电性增加，另一方面广泛使用的填料，例如滑石粉、白炭黑、二氧化钛等填料物会降低材料的拉伸强度和击穿电压。因此在本发明的材料配方中，尽可能的考虑兼顾材料的机械性能和绝缘性能，例如使用绝缘炭黑起到着色补强、填充、提高光稳定性的作用，以改善材料性能；通过添加有机相容性较好的含氮或含氧聚合物，有效降低材料可燃性，提升阻燃等级。
本发明通过对弹性体,塑料种类与分子量的选择，使基材可在不同温度下热封的同时，具有较好的力学性能与加工性能。产品各组分的比例，是基于产品综合性能考虑做出的选择，通过优选弹性体,塑料的含量，使弹性体,塑料形成海岛结构，加热时，通过共融，塑料分子链滑移，降低了弹性体的加工温度，并赋予了复合物良好的韧性，增强了耐低温的性能，使得弹性体的机械性能、加工性和耐低温的性能得到明显提升。塑料含量过多则材料伸长不足，硬度过大，塑料含量过少则热变形性能变差。弹性体含量过多则会使得材料解卷力太大，增加牵引力,并可能影响热变形性能。弹性体含量过少，则难以形成连续相或双连续相，难以降低弹性体的加工温度，无法有效实现较低温度或较高温度下的层间粘合,也就难以使得新型卷材能够在90-180℃范围内实现快速（3秒以内）粘合的同时，在90-160℃范围内表现出良好的热缩性，从而封闭、紧密的包覆在电缆线表面。阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂与粘结剂含量过多会影响力学性能，过少起不到相应效果。本发明通过对各组分结构、种类，含量的灵活调控，达到产品不同的需求。新型卷材在电缆线路包覆过程中的定位封闭方式包括但不限于榫卯、拉链、层状重叠等，同时通过加热、加压实现快速粘合。
本发明通过调控弹性体及其专用改性塑料及专用改性助剂的种类及含量等调控所得绝缘卷材的热封温度、使其可在不同温度区间内完成热封，调整原料配方的添加剂、助剂等成分还可以制造不同功能的卷材，其应用领域包括架空线路绝缘化、供电配电电路系统保护、特种电缆电磁干扰屏蔽、超/特高压输电线路导线防电晕处理等诸多方面。
具体实施方式
以下的实施例和比较例是为了对本发明进行说明，不是对其范围进行限定。其中，本发明中所涉及的聚合物分子量均为重均分子量.
实施例1
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（乙烯结构单元的含量50％，分子量为2500，熔体流动速率为4.5/10min）50份、乙烯-辛烯共聚物（乙烯结构单元的含量60％，分子量为6600，熔体流动速率为2.2/10min）20份、增塑剂环烷酸乙二醇二酯10份、阻燃剂焦磷酸哌嗪5份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件:
（1）将经热风干燥( 80 ℃, 4 h) 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、分散剂、粘接剂等原料按实验配比称量，用高速混合机混匀，再采用除湿干燥机100℃下干燥2-6ｈ。
（2）用双螺杆挤出造粒,设置五个温度控制段，第一温度控制段180-200℃，第二温度控制段200-230℃，第三温度控制段220-250℃，第四温度控制段240-250℃，第五温度控制段235-255℃，螺杆转速55r/min，主机转速200r/min；拉条切粒后放入烘箱在60℃干燥４ｈ；获得的颗粒用双辊塑炼、模压成型为卷材( 温度 155-180℃)，利用流延机的冷却辊对挤出的半成品进行充分冷却，同时控制压延速度，延长降温过程中材料的载荷时间，充分保持材料横向的延展性，最后进行卷绕、裁切、包装。
实施例2
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（乙烯结构单元的含量70％，分子量为1000，熔体流动速率为2.5/10min）60份、乙烯-辛烯共聚物（乙烯结构单元的含量80％，分子量为4480，熔体流动速率为3.3g/10min）10份、增塑剂环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯5份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例1。
实施例3
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（乙烯结构单元的含量60％，分子量为2000，熔体流动速率为3.5/10min）55份、乙烯-辛烯共聚物（乙烯结构单元的含量70％，分子量为5500，熔体流动速率为2.7/10min）15份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例1。
实施例4
聚氯乙烯（分子量为40000，熔体流动速率为1.5g/10min）40份、低密度聚乙烯（分子量为1200000，熔体流动速率为15g/10min）20份、增塑剂癸二酸二辛酯10份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、环氧大豆油4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂聚氯乙烯接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件:
（1）将经热风干燥( 80 ℃, 4 h) 的聚氯乙烯、低密度聚乙烯、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、分散剂、粘接剂等原料按实验配比称量，用高速混合机混匀，再采用除湿干燥机100℃下干燥2-6ｈ。
（2）用PVC专用螺杆挤出造粒 ,螺杆长径比18，压缩比1.8，为设置五个温度控制段，第一温度控制段185-195℃，第二温度控制段190-195℃，第三温度控制段190-195℃，第四温度控制段185-195℃，第五温度控制段170-180℃，螺杆转速55r/min，主机转速200r/min；拉条切粒后放入烘箱在60℃干燥４ｈ；获得的颗粒用双辊塑炼、模压成型为卷材( 温度155-180℃)，利用流延机的冷却辊对挤出的半成品进行充分冷却，同时控制压延速度，延长降温过程中材料的载荷时间，充分保持材料横向的延展性，最后进行卷绕、裁切、包装。
实施例5
聚氯乙烯（分子量为60000，熔体流动速率为5g/10min）50份、低密度聚乙烯（分子量为80000，熔体流动速率为5g/10min）10份、增塑剂己二酸二辛酯5份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、环氧大豆油4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂聚氯乙烯接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例4。
实施例6
聚氯乙烯（分子量为50000，熔体流动速率为3g/10min）45份、低密度聚乙烯（分子量为100000，熔体流动速率为7.5g/10min）15份、增塑剂己二酸二辛酯8份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、环氧大豆油4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂聚氯乙烯接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例4。
实施例7
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（苯乙烯结构单元的含量40％，分子量为120000，熔体流动速率为10g/10min）40份、聚对苯二甲酸乙二醇酯（分子量为20000，熔体流动速率为1.5g/10min）5份、增塑剂环烷酸乙二醇二酯8份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件:
（1）将经热风干燥( 80 ℃, 4 h) 的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、分散剂、粘接剂等原料按实验配比称量，用高速混合机混匀，再采用除湿干燥机100℃下干燥2-6ｈ。
（2）用双螺杆挤出造粒,设置五个温度控制段，第一温度控制段180-190℃，第二温度控制段190-220℃，第三温度控制段220-240℃，第四温度控制段220-240℃，第五温度控制段200-220℃，螺杆转速55r/min，主机转速200r/min；拉条切粒后放入烘箱在60℃干燥４ｈ；获得的颗粒用双辊塑炼、模压成型为卷材( 温度 155-180℃)，利用流延机的冷却辊对挤出的半成品进行充分冷却，同时控制压延速度，延长降温过程中材料的载荷时间，充分保持材料横向的延展性，最后进行卷绕、裁切、包装。
实施例8氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（苯乙烯结构单元的含量20％，分子量为80000，熔体流动速率为5g/10min）60份、聚对苯二甲酸乙二醇酯（分子量为35000，熔体流动速率为4.5g/10min）15份、增塑剂环烷酸乙二醇二酯8份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例7。
实施例9
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（苯乙烯结构单元的含量30％，分子量为100000，熔体流动速率为7.5g/10min）50份、聚对苯二甲酸乙二醇酯（分子量为30000，熔体流动速率为3g/10min）10份、增塑剂环烷酸乙二醇二酯8份、阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份、稳定剂10份（绝缘炭黑6份、苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯4份）、抗氧化剂亚磷酸酯5份、分散剂氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐3份、粘接剂聚甲基硅氧烷2份。
工艺条件同实施例7。
比较例1
与实施例3不同的是，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量40％。
工艺条件同实施例1。
比较例2
与实施例3不同的是，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量80％。
工艺条件同实施例1。
比较例3
与实施例3不同的是、阻燃剂8份（聚磷酸铵6份、氢氧化镁2份）。
工艺条件同实施例1。
比较例4与实施例6不同的是，低密度聚乙烯分子量为130000, 聚氯乙烯分子量为30000。
工艺条件同实施例4。
比较例5
与实施例6不同的是，低密度聚乙烯分子量为70000, 聚氯乙烯分子量为70000。
工艺条件同实施例4。
比较例6
与实施例9不同的是，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30份，聚对苯二甲酸乙二醇酯20份。
工艺条件同实施例7。
比较例7
与实施例9不同的是，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物70份，聚对苯二甲酸乙二醇酯3.5份。
工艺条件同实施例7。
如果不做特殊强调，本发明所述份均为重量份，材料测量是在温度25士1℃、相对湿度40士5%的试验条件下进行：
1、聚合物密度按照ISO1183测定，用g/cm表示。
2、粘结强度按照AFERA4001，用5mm宽的测试条以180剥离角进行测定的，用AFERA标准钢板作为测试基材。
3、解卷力按照DINEN1944在100mm/分钟的条件下测定。
4、热稳定性基于ISO/DIN 6722的方法进行测定。
5、低温测试基于ISOlDIS6722的方法，将样品缠绕在直径为10cm的纸筒轴上，在一定温度下静置5小时，然后目视检查卷材上是否有裂纹等缺陷。
6、击穿电压按ASTMD 1000进行测定，所取值是试样在一分钟内所能够承受电压的最高值。
7、燃烧性能测试是通过将试样包覆在5号钢芯铝绞线上，在不通风的室内，垂直固定后从下方用火焰外焰点燃10秒钟，如果钢芯铝绞线在10秒钟内发生自熄，则测试被通过。
8、伸展白化是，利用拉伸试验机将5m长的样品在10cm/分钟的条件下拉伸到原有长度的150%，然后通过目视来测定。
9、力学性能是，利用拉伸试验机按照GB/T 1040.1-2018测出力学性能。
10、老化程度是，利用氙灯老化箱，按照GBT16422.2-2014，在氙灯下照射5000h,利用拉伸试验机按照GB/T 1040.1-2018测出老化后的力学性能；
表1.实施例性能表
表2.比较例性能表
根据表1，表2的测试结果得出以下结论：
（1）实施例1-9提出的架空线路轻质阻燃绝缘卷材在达到附着力、弹性、介质损耗等性能要求的同时，有着较好的力学与阻燃性能，其耐击穿电压可达30kV/mm，经过氙灯5000h老化后(相当于户外老化10年)，其力学性能下降小于35%，可满足使用需求，其理论储存及使用寿命均能达到10年以上。实施例3，6，9相对于其他实施例属于本发明的优选例，通过对各组分结构、种类，含量的灵活调控，达到了最佳的性能。
（2）比较例1与实施例3的对比之处在于，实施例3乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量优选为60％，比较例1乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量40％，通过对乙烯-辛烯共聚物乙烯含量进行调控，改善了基材的粘结强度，力学性能。
（3）比较例2与实施例3的对比之处在于，实施例3乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量优选为60％，比较例2乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量80％，通过对乙烯-辛烯共聚物含量进行调控，改善了基材乙烯基含量高时，作用力强，解卷力太大，增加牵引力的缺点。
(4) 对比例3与实施例3的对比之处在于实施例3阻燃剂季戊四醇焦磷酸哌嗪盐8份，对比例3阻燃剂8份为聚磷酸铵6份、氢氧化镁2份，由于聚磷酸铵的吸湿，氢氧化镁的导电，导致基材耐候性，耐电压大幅下降。
(5) 比较例4与实施例6的对比之处，实施例6低密度聚乙烯分子量为100000，对比例4低密度聚乙烯分子量为130000，通过对低密度聚乙烯分子量进行调控，改善了基材分子量过大时的粘结强度差的问题。实施例6聚氯乙烯分子量为50000，比较例4为聚氯乙烯分子量为30000，通过对聚氯乙烯分子量进行调控，改善了聚氯乙烯分子量过小时，基材内聚能过小，伸长不足的缺点。
(6) 比较例5与实施例6的对比之处，实施例6低密度聚乙烯分子量为100000，对比例5低密度聚乙烯分子量为70000，通过对低密度聚乙烯分子量进行调控，改善了基材分子量过小时的力学强度差的问题。实施例6聚氯乙烯分子量为70000，比较例5为聚氯乙烯分子量为70000，通过对聚氯乙烯分子量进行调控，通过对聚氯乙烯分子量进行调控，改善了聚氯乙烯分子量过大时，基材伸长不足的缺点。
(7) 比较例6与实施例9的对比之处，实施例9低氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50份，聚对苯二甲酸乙二醇酯10份。比较例6，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30份，聚对苯二甲酸乙二醇酯20份。通过对氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物含量进行调控，改善了基材伸长不足的缺点，通过对聚对苯二甲酸乙二醇酯含量进行调控，改善了基材的粘结强度，力学性能。
(8) 比较例7与实施例9的对比之处，实施例9低氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50份，聚对苯二甲酸乙二醇酯10份。比较例7，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物70份，聚对苯二甲酸乙二醇酯3.5份。通过对氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物含量进行调控，改善了基材解卷力太大，增加牵引力的缺点，通过对聚对苯二甲酸乙二醇酯含量进行调控，改善了基材热变形性能变差的缺点。
本发明具有以下优点和技术效果：
1、使用本发明的PVC/LDPE轻质阻燃绝缘卷材取代现有的半液态涂料，存在的优点和良好效果包括：材料的有效存储时间大幅度延长，从6-10个月延长到十年以上；可以敞开放置，运输方便，人体直接接触不会产生危害而且使用过程中不会产生如溶剂挥发、涂料滴落、渗漏等环境影响；用低热压合系统替代涂料挤压、储存部件，由于后者需要较强的刚性、密闭性且能耗较大，因此卷材涂覆机器的整体重要仅为涂料涂覆机器的一半，材料的不同直接决定了涂覆工艺的较大的差异。
2、研发的新型材料在达到耐电压、附着力、弹性、耐候性、介质损耗等性能要求的同时，密度低于涂料材料，而且由于没有溶剂挥发，材料质量即是涂覆层质量，可以有效提高材料的利用率从而降低应用成本。
3、由于该卷材是应用于线上自动机器人，因此设备的能源供应有限，通过调控弹性体及其专用改性塑料及专用改性助剂的种类及含量等，调控所得绝缘卷材的热封温度，使得新型卷材能够在90-180℃范围内实现快速（3秒以内）粘合的同时，在较低的温度范围（60-140℃）内表现出良好的热缩性，从而能够节能高效、封闭、紧密的包覆在电缆线表面。
Claims (10)
1.一种电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：由包括以下重量份的原料制备得到：40-60份弹性体、5-20份弹性体改性塑料、20-40份弹性体改性助剂。
2.根据权利要求1所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述弹性体为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物；所述弹性体改性塑料为改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯-辛烯共聚物、改性聚氯乙烯的低密度聚乙烯，改性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述弹性体改性助剂为5-10份增塑剂、5-10份阻燃剂、5-10份稳定剂、5-10份抗氧化剂、3-5份分散剂和1-3份粘接剂。
3.根据权利要求2所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯结构单元的含量为50％～70％，醋酸乙烯酯结构单元的含量为30％～50％，分子量为1000～2500；乙烯-辛烯共聚物中乙烯结构单元的含量为60％～80％，辛烯结构单元的含量为20％～40％，分子量为4480～6660；所述聚氯乙烯分子量为40000～60000；低密度聚乙烯分子量为80000～120000；所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物聚醚型热塑性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中苯乙烯结构单元含量为20％～40％，丁二烯结构单元含量为60％～80％，分子量为80000～120000；聚对苯二甲酸乙二醇酯分子量为20000～35000。
4.根据权利要求2或3所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物增塑剂均为环烷化合物，所述聚氯乙烯增塑剂为脂肪族二元酸酯。
5.根据权利要求1或2所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述阻燃剂为磷-氮型焦磷酸哌嗪系阻燃剂；稳定剂为绝缘炭黑和一种或多种哌啶衍生物的混合物，或绝缘炭黑和一种或多种环氧化合物的混合物，其中绝缘炭黑与哌啶衍生物或环氧化合物的用量重量比优选为2：3；抗氧化剂为亚磷酸脂类物质；分散剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐、聚氯乙烯接枝马来酸酐或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐；粘接剂为硅氧烷。
6.根据权利要求4所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述环烷化合物为包括环氧大豆油、环氧亚麻籽油、环氧妥尔油中的一种或多种混合物，所述脂肪族二元酸酯包括己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求5所述的电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材，其特征在于：所述磷-氮型焦磷酸哌嗪系阻燃剂为焦磷酸哌嗪、季戊四醇焦磷酸哌嗪盐和/或多聚焦磷酸哌嗪中的一种或多种混合物；所述哌啶衍生物包括苯甲酸（2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶）酯、癸二酸双（2，2， 6， 6-四甲基-4-羟基哌啶）、 N、 N′ -双（2， 2， 6，6-四甲基哌啶基）己二胺中的一种或多种混合物，所述环氧化合物包括环氧大豆油、环氧亚麻籽油、环氧妥尔油中的一种或多种混合物；所述亚磷酸酯为磷酸三苯酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和/或季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯中的一种或多种的混合物；所述硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷或乙烯基聚硅氧烷。
8.权利要求1或2所述电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将经热风干燥的弹性体、弹性体改性塑料和弹性体改性助剂混合均匀，采用除湿干燥机100℃下干燥2-6ｈ；
（2）用螺杆挤出造粒,设置五个温度控制段，第一温度控制段160-200℃，第二温度控制段170-230℃，第三温度控制段180-250℃，第四温度控制段200-250℃，第五温度控制段200-255℃，螺杆转速55r/min，主机转速200r/min；拉条切粒后放入烘箱在60℃干燥４ｈ；获得的颗粒用双辊塑炼、模压成型为卷材半成品，利用流延机的冷却辊对挤出的卷材半成品进行充分冷却，同时控制压延速度在1～5m/min，使所得卷材的挤出胀大率在0.15以下，同时达到如下压延效果：宽度方向膨胀率在0.25以下，厚度方向收缩率在0.25以下，宽度方向膨胀率与厚度方向收缩率差值在0.30以下，最后进行卷绕、裁切、包装得到PVC/LDPE轻质阻燃绝缘卷材。
9.权利要求1或2所述电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材用于包覆电缆导线。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：通过卷材包覆机器将电缆线路包覆专用轻质阻燃绝缘卷材包覆在电缆导线上；卷材在电缆线路包覆过程中的定位封闭方式采用榫卯、拉链或层状重叠，同时通过加热、加压实现快速粘合。
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