CN116535799A - 绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯60‑100份，热塑性弹性体POE 0‑40份，硅烷交联剂1.5‑2.5份，接枝引发剂0.1‑0.2份，润滑剂0.5‑1份，抗氧剂0.2‑1份，交联催化剂0.03份。本发明还提供一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜的制备方法。本发明的采用聚烯烃无卤体系的树脂原料，在设计的配方基础上，配合压延工艺，制备出薄膜厚度分布均匀的耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，通过交联大幅度提高材料的耐温等级，抗蠕变性能，满足150℃的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，具体而言涉及一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜及其制备方法。
背景技术
PVC因具有优良的柔韧性和从形性，且价格低廉，因此现有绝缘胶带普遍采用PVC薄膜作为基材。但由于PVC是热塑性材料，其本身耐高温性能差，容易出现老化脱落或者破损等问题，从而影响绝缘胶带的防护效果。并且在长期高温条件下PVC还会放出氯化氢等有毒气体，且PVC加工过程中，需要添加增塑剂，稳定剂等助剂，因此还存在环保安全问题。
聚烯烃具有相对密度小、耐化学药品性、耐水性好、良好的机械强度、电绝缘性等特点，可用于薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等，在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等方面有广泛的用途。且聚烯烃材料不会在高温环境中释放氯化氢等有毒气体，因此聚烯烃材料更加符合环保要求。
但目前，常规的非交联聚烯烃材料，由于其维卡软化点较低，无法在软化点以上温度使用，无法满足150℃的使用要求。另一方面，现有聚烯烃的成膜工艺普遍采用吹膜，流延等工艺，从而导致薄膜厚度分布不均匀，影响薄膜的性能。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜及其制备方法，采用聚烯烃无卤体系的树脂原料，在设计的配方基础上，配合压延工艺，制备出薄膜厚度分布均匀的耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，通过交联大幅度提高材料的耐温等级，抗蠕变性能。
根据本发明目的的第一方面，提供一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯60-100份，热塑性弹性体POE 0-40份，硅烷交联剂1.5-2.5份，接枝引发剂0.1-0.2份，润滑剂0.5-1份，抗氧剂0.2-1份，交联催化剂0.03份。
优选的，线性低密度聚乙烯和热塑性弹性体POE的重量份总和为100份；
其中，线性低密度聚乙烯和热塑性弹性体POE的比例根据所制材料的软硬度需求调整。
优选的，所述线性低密度聚乙烯的溶体流动速率为1.5-3g/10min；所述热塑性弹性体POE的熔体流动速率为4-20g/10min。
优选的，所述接枝引发剂为过氧化二异丙苯，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷或者1,1-双叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷中的一种，根据所制材料的软硬度需求选择。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂168及抗氧剂300中的一种或者多种。
优选的，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硅酮、含氟聚合物PPA，硬脂酸中的一种或多种。
优选的，所述交联催化剂为二月硅酸二丁基锡和对甲苯磺酸的混合物。
根据本发明目的的第二方面，提供一种前述绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照压延薄膜组成的重量份称取相应重量的各组分；
S2、将称取好的硅烷交联剂、接枝引发剂、交联催化剂配置成第一混合物料；
S3、将称取好的线性聚乙烯、热塑性弹性体POE与第一混合溶液在搅拌机中混合均匀，得到第二混合物料；
S4、向第二混合溶液中加入抗氧剂和润滑剂后，再次搅拌均匀，得到第三混合物料；
S5、将第三混合物料加入双螺杆挤出机进行反应挤出，使游离的乙烯基硅烷单体接枝到聚烯烃主链上，从而使聚烯烃处于可交联活性状态；
S6、将步骤S5接枝后的材料通过单螺杆挤出均匀输送至压延辊压延成型；
S7、将步骤S6压延成型后的薄膜置于空气中，在催化剂的作用下处于可交联活性状态的聚烯烃薄膜与空气中的水蒸气反应完成交联，得到绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜。
优选的，所述步骤S5中，双螺杆挤出机的参数如下：
双螺杆挤出机为长径比≥48：1的平行同向双螺杆挤出机；
双螺杆设置温度为进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
与现有技术相比，本发明的显著有益效果在于：
本发明的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，采用聚烯烃无卤体系的树脂原料，相较于传统的PVC材料更加的环保，且将硅烷交联聚烯烃材料与压延工艺相结合，并设计的特定配方以适合压延工艺，在特定配方的基础上，结合反应挤出工艺，最后通过自然交联的方式完成交联，大幅度提高了材料的耐温等级，抗蠕变性能，具有更大的断裂伸长率和体积电阻率。
本发明将压延工艺运用到硅烷交联聚烯烃材料的制备中，并将反应挤出工艺运用于压延膜领域，在成功制备耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜的同时，使薄膜厚度分布均匀，进一步提高了薄膜的性能。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例说明如下。
本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。
本发明针对现有作为绝缘胶带基材的PVC薄膜存在的问题，采用聚烯烃无卤体系的树脂体系，树脂基材采用PE、POE等无卤聚合物，由于材料本身的自增塑性，分解温度高，无需在加工过程中添加增塑剂。
又针对常规的非交联聚烯烃材料，由于其维卡软化点较低，无法在软化点以上温度使用，无法满足150℃的使用要求，设计一种新型的硅烷交联聚烯烃材料，并通过配方设计适配压延工艺，获得一种性能优秀的耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜。
在本发明示例性的实施方式中，提供一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯60-100份，热塑性弹性体POE 0-40份，硅烷交联剂1.5-2.5份，接枝引发剂0.1-0.2份，润滑剂0.5-1份，抗氧剂0.2-1份，交联催化剂0.03份。
在可选的实施方式中，线性低密度聚乙烯和热塑性弹性体POE的重量份总和为100份；
其中，线性低密度聚乙烯和热塑性弹性体POE的比例根据所制材料的软硬度需求调整。
在可选的实施方式中，所述线性低密度聚乙烯的溶体流动速率为1.5-3g/10min；所述热塑性弹性体POE的熔体流动速率为4-20g/10min。
在可选的实施方式中，所述接枝引发剂为过氧化二异丙苯，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷或者1,1-双叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷中的一种，根据所制材料的软硬度需求选择。
在可选的实施方式中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂168及抗氧剂300中的一种或者多种。
应当理解为，当抗氧剂为多种物质混合时，各物质之间的比例关系可以为任意比例，本领域技术人员可以根据实际情况调整，在此不做进一步限定。
在可选的实施方式中，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
在可选的实施方式中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硅酮、含氟聚合物PPA，硬脂酸中的一种或多种。
在可选的实施方式中，所述交联催化剂为二月硅酸二丁基锡和对甲苯磺酸的混合物，二者优选为按照1∶1的比例复配。
在本发明另一个示例性的实施例中，还提供一种前述绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照压延薄膜组成的重量份称取相应重量的各组分；
S2、将称取好的硅烷交联剂、接枝引发剂、交联催化剂配置成第一混合物料；
S3、将称取好的线性聚乙烯、热塑性弹性体POE与第一混合溶液在搅拌机中混合均匀，得到第二混合物料；
S4、向第二混合溶液中加入抗氧剂和润滑剂后，再次搅拌均匀，得到第三混合物料；
S5、将第三混合物料加入双螺杆挤出机进行反应挤出，在高温高剪切下，过氧化物引发剂作用将游离的乙烯基硅烷单体接枝到聚烯烃主链上，此时，接枝后的聚烯烃处于可交联活性状态；
S6、将步骤S5接枝后的材料通过单螺杆挤出均匀输送至压延辊压延成型；
S7、将步骤S6压延成型后的薄膜置于空气中，在催化剂的作用下处于可交联活性状态的聚烯烃薄膜与空气中的水蒸气反应完成交联，得到绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜。
第三混合物料在双螺杆挤出过程中发生接枝反应，机理如下：
A、过氧化物受热分解成游离基
ROOR→2RO·
B、引发聚乙烯的脱氢反应
～CH2-CH2-CH2-CH2～+RO·～→
～CH2-CH2-CH-CH2～+ROH
C、聚乙烯与硅烷的接枝反应
接枝聚乙烯游离基活性转移，终止反应，形成聚乙烯接枝体。
在可选的实施方式中，所述步骤S5中，双螺杆挤出机的参数如下：
双螺杆挤出机为长径比≥48:1的平行同向双螺杆挤出机；
双螺杆设置温度为进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
薄膜成型后置于空气中或者潮湿高温的环境中在催化剂作用下发生水解交联，反应机理如下：
硅烷接枝后的聚乙烯在水和催化剂的作用下，发生水解得到聚乙烯硅醇基团。
在可选的实施方式中，在23℃50％湿度的条件下测得交联过程约为3-4天。可以理解的，也可将薄膜放置高温高湿环境，其交联时间大幅缩短。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
实施例均采用以下原料，以及制备过程
[原料]
线性低密度聚乙烯选用中石油独山子石化生产的牌号为DFDA-7042，熔体流动速率为2g/10min；
POE为陶氏化学的牌号为8200，其熔体流动速率为5g/10min；
硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；引发剂为过氧化二异丙苯；润滑剂选用3M的含氟加工助剂PPA；交联催化剂为二月硅酸二丁基锡和对甲苯磺酸，二者以1:1比例复配；抗氧剂为1010和DLTP以2:1比例复配。
[制备过程]
1、将硅烷交联剂，接枝引发剂，交联催化剂按比例配置成混合溶液。
2、将线性聚乙烯，热塑性弹性体POE与混合溶液按比例在搅拌机中以1000rpm速度充分搅拌4min，混合均匀。
3、再加入抗氧剂润滑剂加入上述搅拌机二次混合均匀。
4、将混合后的物料加入双螺杆挤出机；其中，双螺杆挤出机为长径比≥48：1的平行同向双螺杆挤出机。
双螺杆设置温度为进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
5、经双螺杆熔融接枝之后的材料进入单螺杆挤出机，通过单螺杆挤出均匀输送至压延辊压延成型；其中，压延的条件为：所述四辊压延机的温度沿进料至出料方向依次设定为R1：175℃，R2：180℃，R3:185℃，R4：165℃；四辊压延机的转速沿进料至出料方向依次设定为R1：19.2rpm，R2：23.8rpm，R3：29.9rpm，R4：45.2rpm。
6、将压延成型后的薄膜置于空气中，在23℃50％湿度的条件下，在催化剂的作用下，处于可交联活性状态的聚烯烃薄膜与空气中的水蒸气反应完成交联，交联过程约为3-4天。
各实施例的具体配方如表1所示。
表1
性能测试
将压延成型后的薄膜置于95℃热水中，30分钟冷却后进行测试。
性能测试测试方法(考虑使用情况是与电线配合使用故参考电线相关标准)：
拉伸强度断裂伸长率：GB/T 1040.3-2006
体积电阻率：GB/T 1410-2006
凝胶含量：JB/T 10437-2004
热延伸250℃，0.2MPa，15min：GB/T 2951.21-2008
空气热老化180℃×168h：GB/T 2951.12-2008；
对比例为现有PVC绝缘胶带用膜，结果如表2所示。
表2
从测试结果可以看出，本发明的薄膜具有更好的耐热性能和抗蠕变性能，且绝缘电阻比现有PVC薄膜高2-3个数量级，绝缘性能更佳，能够满足150℃的使用需求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯60-100份，热塑性弹性体POE 0-40份，硅烷交联剂1.5-2.5份，接枝引发剂0.1-0.2份，润滑剂0.5-1份，抗氧剂0.2-1份，交联催化剂0.03份。
2.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，线性低密度聚乙烯和热塑性弹性体POE的重量份总和为100份，且两者的比例根据所制材料的软硬度需求调整。
3.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的溶体流动速率为1.5-3g/10min；所述热塑性弹性体POE的熔体流动速率为4-20g/10min。
4.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述接枝引发剂为过氧化二异丙苯，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷或者1,1-双叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷中的一种，根据所制材料的软硬度需求选择。
5.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂168及抗氧剂300中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
7.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硅酮、含氟聚合物PPA，硬脂酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜，其特征在于，所述交联催化剂为二月硅酸二丁基锡和对甲苯磺酸的混合物。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照压延薄膜组成的重量份称取相应重量的各组分；
S2、将称取好的硅烷交联剂、接枝引发剂、交联催化剂配置成第一混合物料；
S3、将称取好的线性聚乙烯、热塑性弹性体POE与第一混合溶液在搅拌机中混合均匀，得到第二混合物料；
S4、向第二混合溶液中加入抗氧剂和润滑剂后，再次搅拌均匀，得到第三混合物料；
S5、将第三混合物料加入双螺杆挤出机进行反应挤出，使游离的乙烯基硅烷单体接枝到聚烯烃主链上，从而使聚烯烃处于可交联活性状态；
S6、将步骤S5接枝后的材料通过单螺杆挤出均匀输送至压延辊压延成型；
S7、将步骤S6压延成型后的薄膜置于空气中，在催化剂的作用下处于可交联活性状态的聚烯烃薄膜与空气中的水蒸气反应完成交联，得到绝缘胶带用耐温150℃硅烷交联聚烯烃压延薄膜。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，双螺杆挤出机的参数如下：
双螺杆挤出机为长径比≥48：1的平行同向双螺杆挤出机；
双螺杆设置温度为进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。
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| CN105968499A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-09-28 | 安徽滁州德威新材料有限公司 | 小规格电线用高速挤出二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 |
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