CN116589815A - 一种耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括A料和B料。A料的质量份配方为：改性聚乙烯100份、硅烷交联剂2～5份、引发剂0.1～0.5份；其中，改性聚乙烯是由聚乙烯嵌段共聚丙烯单体制成，丙烯单体的含量为聚乙烯的2～20wt％；聚乙烯为线性低密度聚乙烯。B料的质量份配方为：线性聚乙烯100份、催化剂有机锡1～2份、流变剂5～15份、预制抗氧剂1～5份、其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：抗氧剂300是0～100份、抗氧剂412S是0～100份、硅烷偶联剂1～2份。本绝缘料的制备方法中，设计合理的加工温度，防止抗氧剂提前损耗。本绝缘料得到的绝缘产品的耐温性能大幅提高，且兼具优秀的绝缘性能和机械性能。
Description
技术领域
本技术方案涉及高分子化合物，具体是耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
背景技术
现有技术中，电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料应用比较普遍，该类电缆料的生产主要分为一步法和二步法。二步法的硅烷接枝是在绝缘料制造过程，通常包括已接枝了硅烷的聚乙烯(A料)、催化剂母料(B料)。
大部分的电缆用二步法交联聚乙烯类绝缘料长期使用温度是90℃，满足135℃/7天的老化测试，原因如下：
参考标准GB/T，电缆材料的耐温等级通常是根据材料的热稳定性能来确定的。在工业生产和实际使用中，电缆通常需要承受一定的热量。如果电缆材料的耐温等级不够高，就可能会在高温环境下失去其物理和电学性能，甚至发生火灾等危险情况。
目前，大多数电缆材料的耐温等级为90℃。这是因为，采用热稳定性能较好的聚氯乙烯(PVC)或交联聚乙烯(XLPE)等材料制造的电缆，其耐温等级一般在70℃到90℃之间。而在一些特殊场合，需要更高的耐温等级，此时可以采用更高耐温的材料，例如氟塑料、硅橡胶等。
为了提高交联聚乙烯类绝缘料的耐温等级和老化性能，满足某些特种电缆的使用要求，如：
中国专利申请CN103030862A“耐温125℃硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法”，其技术特点是，加入助交联剂TAIC等，增加了交联密度，提高耐热性，加入功能性填料，提高热稳定性。但是存在的不足为：因为硅烷交联聚乙烯已经是交联型的料，经过交联变成热固性的材料，耐热性比较好，但是由于材料本身特性，断裂伸长率老化前比较高，经过老化后衰减较大，会导致性能中老化后的断裂伸长率的变化率较大。材料性能不稳定。
中国专利申请CN111681816A“一种高载流量改性聚丙烯绝缘电缆及其所用的改性聚丙烯绝缘料”。其技术特点是，绝缘料的主体是聚丙烯，是一种热塑性的电缆料，其加入了聚丙烯，主要是利用聚乙烯有良好的机械性和和电气绝缘性能的特点。但是聚乙烯耐热性能较差，熔点105～120摄氏度。聚丙烯熔点较高150～165摄氏度。
在电缆绝缘料设计过程中，通常是直接聚乙烯和聚丙烯直接混合，其特点为：
1)嵌段共聚材料的相容性更好，因为它们是通过共同的聚合过程来制备的，可以在分子水平上实现不同单体间的均匀分布，从而获得更均匀的材料结构和性能。而直接混合材料则往往存在相分离等问题，导致性能不稳定。
2)嵌段共聚材料具有更好的机械性能，因为嵌段结构可以形成更有序、更紧密的结构，从而提高材料的强度和刚性。而直接混合材料则往往由于存在相分离等问题，导致机械性能较差。
3)嵌段共聚材料具有更好的热稳定性和耐老化性能，因为嵌段结构可以阻止聚合物链的自由扭曲和移动，从而提高材料的热稳定性和抗老化性能。而直接混合材料则往往由于存在相分离等问题，导致热稳定性和耐老化性能较差。
4)嵌段共聚材料具有更好的加工性能，因为嵌段结构可以提高材料的流动性和熔体稳定性，从而降低材料的加工温度和能耗。而直接混合材料则往往由于存在相分离等问题，导致加工性能较差。
中国专利申请CN113817257A“一种防铜害的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法”，其技术特点是防止材料被铜催化氧化，导致材料提前老化，另外防止铜导体被材料氧化或者腐蚀，降低导体直流电阻，造成不合格。只能满足普通的耐温等级，只是使用普通的常温抗氧剂。抗氧剂主要防止材料在接枝或者交联的过程中发生副反应等。
由于该绝缘料主要解决的技术问题是“防铜害”，所以其并没有在耐温、耐老化等技术方面进一步深入研究。
还有技术方案是把聚乙烯和聚丙烯直接混合使得聚乙烯和聚丙烯结合得不紧密。在制备过程中，现有技术是把抗氧剂直接加入，耐温等级不高，在进行180℃7天老化实验后，断裂伸长率变化率超过±20％。
发明内容
本技术方案解决的主要技术问题是提高硅烷交联聚乙烯的耐温等级，达到耐温等级150℃，满足180℃7天老化实验。同时，需兼顾绝缘料的机械性能、电性能等。具体如下：
在使用过程中，A料占95％，其中的聚乙烯起主要作用，B料中的基料是为了能够更好的加入抗氧剂、润滑剂和催化剂，最后成型造粒。
一种耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是包括质量比为95：5的A料和B料；
A料的质量份配方为：
改性聚乙烯 100份
硅烷交联剂 2～5份
引发剂 0.1～0.5份
其中，改性聚乙烯是由聚乙烯嵌段共聚丙烯单体制成，丙烯单体的含量为聚乙烯的2～20wt％；聚乙烯为线性低密度聚乙烯；
B料的质量份配方为：
其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：
抗氧剂300 0～100
抗氧剂412S 0～100
硅烷偶联剂 1～2份。
本配方中，聚乙烯嵌段共聚丙烯单体制成改性聚乙烯，具有优异的电器性能、抗老化性能和机械性能。
经硅烷偶联剂处理的抗氧剂能更好的和基料结合的更紧密，防止抗氧剂析出，更好的分散，老化效果明显提高。偶联剂的烷氧基水解后缩合，其羟基与抗氧剂发生反应，从而使两者形成有效的化学偶联键合。
可根据老化/耐温要求，选择一种或两种抗氧剂。
进一步改进为：预制抗氧剂中还包括10份的芥酸酰胺。
芥酸酰胺一般用作润滑剂，但是本预制抗氧剂中，通过偶联剂处理后，缓慢析出在材料表面，形成保护膜，有效地减少材料与氧气反应，增加材料的抗老化性能，提高材料的寿命。
进一步的：
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；
催化剂有机锡为二月硅酸二丁基锡；
流变剂为含氟流变剂PPA；
硅烷偶联剂是偶联剂A172。
进一步的：
B料中的抗氧剂，抗氧剂需提前处理，步骤包括：
1)将抗氧剂加入高速搅拌机，温度设定90℃，转速1000r/min，搅拌时间是30s；
2)将偶联剂均匀投入高速搅拌机。继续混合40～60min。
偶联剂的烷氧基水解后缩合，其羟基与抗氧剂发生反应，从而使两者形成有效的化学偶联键合。冷却后得到处理过的抗氧剂。
抗氧剂300是一种硫代双酚类抗氧剂。作为受阻酚类主抗氧剂、因其结构的特殊性，使其具有游离基终止剂和氢过氧化物分解剂的双重功能。
抗氧剂412S(抗氧化剂TH-412S)为高效非对称受阻酚抗氧化剂，具有抗氧效率高、挥发性小、耐氧化着色性能好的特点，与硫代酯等辅助抗氧剂具有显著的协同效果。
进一步的：
A料的制备步骤包括：
1)将聚乙烯和丙烯单体按配方进行拌和、混炼、嵌段共聚、挤出冷却、造粒和干燥，得到改性聚乙烯；
2)按配比将改性聚乙烯、硅烷交联剂、引发剂加入双螺杆挤出机挤出冷却，干燥制成A料。
B料的制备步骤包括：
将B料的各个组分通过双螺杆挤出机共混造粒，干燥，得到B料。
具体来说，将基料和处理好的抗氧剂分别使用失重称在双螺杆一区连续喂料进入设备，使用熔体泵和水下切粒系统挤出造粒，在密闭的环境下造粒，防止助剂挥发。造粒后通过离心机进行干燥，最后得到B料。
双螺杆挤出机的温区设定：
| 一区 | 二区 | 三区 | 四区 | 五区 | |
| 温度设定/摄氏度 | 100 | 120 | 140 | 140 | 140 |
尽量降低温度加工，防止抗氧剂提前损耗。
通过本绝缘料的配方以及制造方法，使得绝缘产品的耐温性能大幅提高，且兼具优秀的绝缘性能和机械性能。
具体实施方式
本发明的一种耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，包括A料和B料，在A料的基料由聚乙烯嵌段共聚特定含量的丙烯单体，提高了绝缘料的绝缘性能、抗老化性能；通过B料中的特定预制抗氧剂，提高了绝缘料的抗高温老化性能。在制备过程中，通过特定的加工温度，防止抗氧剂提前损耗。
下面结合具体实施例对本案进一步说明。
为了较好比对不同剂量原料对所得绝缘料产品性能的影响，本实施例中，各个原料的具体选型为：
硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(XL-10，赛陶高分子材料有限公司)、
引发剂为过氧化二异丙苯(DCP，阿克苏诺贝尔)、
线性聚乙烯是聚乙烯2220H、
抗氧剂300(广州银井精化科技有限公司)、
抗氧剂412S科聚亚、
催化剂为二月硅酸二丁基锡(TMG218，上海和铄化工)、
流变剂为含氟流变剂PPA(BK337，美国杜邦)、
硅烷偶联剂是偶联剂A172。
现有技术中，本类绝缘料的A料和B料的质量比多为95：5左右。为了更清楚地反映技术方案与技术效果直接的关系，以下实施例以及对比例中，A料和B料的质量比采用95：5。
下表1a和表1b是配方表，其中，份为质量份。下表2a和表2b是检测结果，参考的标准是试验标准(试验方法)。
例1～例4以及改进例是本发明的实施例，例5～例9是试验参考例。
各个实施例的制备工艺一致，确保用于实验的样本反映的性能一致。
各个实施例的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，步骤包括：
A料的制备步骤包括：
1)将聚乙烯和丙烯单体按配方进行拌和、混炼、嵌段共聚、挤出冷却、造粒和干燥，得到改性聚乙烯；
2)按配比将改性聚乙烯、硅烷交联剂、引发剂加入双螺杆挤出机挤出冷却，干燥制成A料；
B料的制备步骤包括：
将B料的各个原料按配方分别使用失重称在双螺杆挤出机的一区连续喂料进入设备，使用熔体泵和水下切粒系统挤出造粒，在密闭的环境下造粒，防止助剂挥发；
造粒后通过离心机进行干燥，最后得到B料。
B料的制备过程中，双螺杆挤出机的温区设定：
| 一区 | 二区 | 三区 | 四区 | 五区 | |
| 温度设定/摄氏度 | 100 | 120 | 140 | 140 | 140 |
。
预制抗氧剂的制备步骤为：
1)将两种抗氧剂加入高速搅拌机，温度设定90℃，转速1000r/min，搅拌时间是30s；2)将偶联剂均匀投入高速搅拌机，继续混合40～60min。配方中有芥酸酰胺时候，把芥酸酰胺在步骤1)中随两种抗氧剂一同投入搅拌。
由例1～例4：
随着丙烯单体的含量增加，拉伸强度和断裂伸长率逐步增加，但是超过10wt％以后，增加较为缓慢。
随着丙烯单体增加，体积电阻率逐步降低(尤其是例4中丙烯单占体比20wt％，其20℃体积电阻率仅为5×1014Ω·m，与例1～3差距巨大)，是由于聚丙烯的电气绝缘较差。作为绝缘料，对体积电阻率的指标更敏感。
由于丙烯单体增加会导致绝缘料的老化性能有所下降，例1、例2。如果不干预的话，例3、例4的老化性能会降低很多。通过对预制抗氧剂的调整，使例3的老化性能不降反增。尤其是大幅提高丙烯单体含量的例4，其老化性能相较于例1和例2并无明显降低。
由例5～例6：
抗氧剂总份数较少，抗氧剂捕捉自由基的情况较少，防止材料老化就较弱，导致180℃老化不合格；抗氧剂总的份数增加，会使材料的热延伸变大，影响材料的交联程度，从而影响材料的老化。
由例7～例9：
抗氧剂412s在高温下防止材料老化有良好的效果，提高其比例可以减慢材料在180℃的老化，但在135℃老化下起的效果不大。135℃老化主要作用是300#抗氧剂，减少300#抗氧剂用量后会使材料提前交联，影响加工和挤出表观。
由改进例：
在预制抗氧剂中增加助剂芥酸酰胺。该助剂一般是作为润滑剂使用，但在本配方中，经过偶联剂处理后，会缓慢析出在材料表面，形成保护膜，可以有效地减少材料与氧气反应，增加材料的抗老化性能，提高材料的寿命。通过实验可知，其老化性能远优于例1～例3。
Claims (10)
1.一种耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是包括A料和B料，A料和B料质量比(90～95)∶(5～10)；其中：
A料的质量份配方为：
改性聚乙烯 100份
硅烷交联剂 2～5份
引发剂 0.1～0.5份
其中，改性聚乙烯是由聚乙烯嵌段共聚丙烯单体制成，丙烯单体的含量为聚乙烯的2～20wt％；聚乙烯为线性低密度聚乙烯；
B料的质量份配方为：
其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：
抗氧剂300 0～100份
抗氧剂412S 0～100份
硅烷偶联剂 1～2份。
2.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是预制抗氧剂中还包括8～12份的芥酸酰胺。
3.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是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；催化剂有机锡为二月硅酸二丁基锡；流变剂为含氟流变剂PPA；硅烷偶联剂是偶联剂A172。
4.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是预制抗氧剂的制造步骤包括：
1)将两种抗氧剂加入高速搅拌机，温度设定90℃，转速1000r/min，搅拌充分；
2)将偶联剂均匀投入高速搅拌机，搅拌充分。
5.根据权利要求4所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是预制抗氧剂的制造步骤1)中，还投入芥酸酰胺。
6.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是A料和B料质量比95∶5；
A料的质量份配方为：
改性聚乙烯 100份
硅烷交联剂 2.55份
引发剂 0.2份
改性聚乙烯中，丙烯单体的含量为聚乙烯的2～5wt％；
B料的质量份配方为：
其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：
抗氧剂300 50份
抗氧剂412S 50份
硅烷偶联剂 1.5份。
7.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是A料和B料质量比95∶5；
A料的质量份配方为：
改性聚乙烯 100份
硅烷交联剂 2.55份
引发剂 0.2份
改性聚乙烯中，丙烯单体的含量为聚乙烯的10wt％；
B料的质量份配方为：
其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：
抗氧剂300 70份
抗氧剂412S 30份
硅烷偶联剂 1.5份。
8.根据权利要求1所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料，其特征是A料和B料质量比95：5；
A料的质量份配方为：
改性聚乙烯 100份
硅烷交联剂 2.55份
引发剂 0.2份
改性聚乙烯中，丙烯单体的含量为聚乙烯的10wt％；
B料的质量份配方为：
其中，预制抗氧剂是由如下质量份配方预加工制成：
9.一种权利要求1～8任一所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征是步骤包括“
A料的制备步骤包括：
1)将聚乙烯和丙烯单体按配方进行拌和、混炼、嵌段共聚、挤出冷却、造粒和干燥，得到改性聚乙烯；
2)按配比将改性聚乙烯、硅烷交联剂、引发剂加入双螺杆挤出机挤出冷却，干燥制成A料；
B料的制备步骤包括：
将B料的各个原料按配方分别使用失重称在双螺杆挤出机的一区连续喂料进入设备，使用熔体泵和水下切粒系统挤出造粒，在密闭的环境下造粒，防止助剂挥发；
造粒后通过离心机进行干燥，最后得到B料。
10.根据权利要求9所述的耐温150℃硅烷交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征是B料的制备过程中，双螺杆挤出机的温区设定：
。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377666A (en) * | 1981-08-17 | 1983-03-22 | Phillips Petroleum Company | Age-resistant polymers containing chemically bound antioxidant functional groups |
| JP2000063457A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-02-29 | Tokuyama Corp | プロピレン−エチレンブロック共重合体 |
| JP2011171004A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Hitachi Cable Ltd | 電線・ケーブル |
| CN102295809A (zh) * | 2010-06-24 | 2011-12-28 | 上海凯波特种电缆料厂有限公司 | 硅烷交联无卤阻燃乙丙绝缘材料及其制备方法 |
| CN102863700A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-09 | 江苏恒峰线缆有限公司 | 可温水交联的二元乙丙橡胶及其制备方法 |
| CN109593265A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 成都鑫成鹏高分子科技股份有限公司 | 一种低收缩硅烷电缆料及其制备方法 |
| CN111423689A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-17 | 广东省箱道科技有限公司 | 一种改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 |
| CN114106504A (zh) * | 2021-09-06 | 2022-03-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种热塑性中压电缆绝缘料及其制备方法 |
| CN115477796A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-16 | 浙江万马高分子材料集团有限公司 | 一种150℃耐温等级的阻燃型硅烷交联料及其制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377666A (en) * | 1981-08-17 | 1983-03-22 | Phillips Petroleum Company | Age-resistant polymers containing chemically bound antioxidant functional groups |
| JP2000063457A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-02-29 | Tokuyama Corp | プロピレン−エチレンブロック共重合体 |
| JP2011171004A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Hitachi Cable Ltd | 電線・ケーブル |
| CN102295809A (zh) * | 2010-06-24 | 2011-12-28 | 上海凯波特种电缆料厂有限公司 | 硅烷交联无卤阻燃乙丙绝缘材料及其制备方法 |
| CN102863700A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-09 | 江苏恒峰线缆有限公司 | 可温水交联的二元乙丙橡胶及其制备方法 |
| CN109593265A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 成都鑫成鹏高分子科技股份有限公司 | 一种低收缩硅烷电缆料及其制备方法 |
| CN111423689A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-17 | 广东省箱道科技有限公司 | 一种改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 |
| CN114106504A (zh) * | 2021-09-06 | 2022-03-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种热塑性中压电缆绝缘料及其制备方法 |
| CN115477796A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-16 | 浙江万马高分子材料集团有限公司 | 一种150℃耐温等级的阻燃型硅烷交联料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| SEUNGGUN YU: "Insulative ethylene-propylene copolymer-nanostructured polypropylene for high-voltage cable insulation applications", 《POLYMER》, 6 June 2020 (2020-06-06), pages 122674 * |
| SHIN-KI HONG: "Polypropylene-based soft ternary blends for power cable insulation at low-to-high temperature", 《JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE》, 31 December 2021 (2021-12-31), pages 1 - 8 * |
| 张丹枫: "《烯烃聚合》", 30 September 2014, 华东理工大学出版社, pages: 132 - 133 * |
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