CN117659539A - 一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 - Google Patents
一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117659539A CN117659539A CN202311578768.2A CN202311578768A CN117659539A CN 117659539 A CN117659539 A CN 117659539A CN 202311578768 A CN202311578768 A CN 202311578768A CN 117659539 A CN117659539 A CN 117659539A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixture
- temperature
- insulating material
- minutes
- polyethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- -1 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 71
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 48
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 16
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 150000002978 peroxides Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 claims description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 3
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical group [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及聚乙烯绝缘材料技术领域,具体涉及一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法,包括以下步骤:S1:将聚乙烯颗粒进行干燥处理;S2:将聚乙烯颗粒与纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂按比例混合;S3:将混合物A在进行加热塑化;S4:在塑化过程中均匀添加交联剂;S5:利用微波加热技术对已添加交联剂的混合物A进行预交联处理;S6:将预交联的混合物A通过预定形状的模具进行成型;S7:将半成品绝缘材料通过水冷方式冷却至室温。本发明,具有出色的阻燃性和环境适应性,并通过其创新的制备方法,确保了材料性能的优化,同时适应大规模生产,为电力和电子行业提供更安全、可靠的材料选择。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯绝缘材料技术领域,尤其涉及一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法。
背景技术
随着电子和电力行业的迅速发展,对电线电缆的绝缘材料提出了更高的性能要求,特别是在高温、高湿和强紫外线照射等恶劣环境下,绝缘材料的稳定性和阻燃性能尤为重要,然而,现有的聚乙烯绝缘材料虽具有一定的阻燃性能,但在这些极端条件下的稳定性仍存在不足。
传统的聚乙烯绝缘材料在长期使用过程中容易因高温或紫外线照射而老化,导致物理性能下降,如强度减弱和颜色变黄,此外,这些材料在高湿环境下的抗水解性和阻燃性能也未能达到理想状态,这些缺陷限制了其在苛刻环境下的应用范围,并可能引发安全隐患。
目前,虽然通过添加各种添加剂来改善聚乙烯的综合性能是一种常见做法,但如何平衡这些添加剂的比例以及确保它们在聚乙烯基体中的均匀分散,仍是一个技术挑战,不恰当的添加剂配比或不均匀的分散会影响材料的整体性能,甚至导致新的性能问题。
此外,传统的制备方法在提高材料性能的同时往往增加了生产复杂性和成本,这在商业生产中是不可接受的,因此,急需一种新型的高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及其经济高效的制备方法,以满足行业对高性能绝缘材料的需求。
发明内容
基于上述目的,本发明提供了一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法。
一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法,包括聚乙烯、纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂以及交联剂;其中各成分按照质量百分比为,
聚乙烯:63-80%;
纳米级阻燃剂:10-15%;
热稳定剂:5-10%;
紫外线吸收剂:2-5%;
抗氧化剂:1-3%;
交联剂:2-4%。
进一步的,所述纳米级阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝,热稳定剂为有机锡化合物,紫外线吸收剂为苯酮类化合物,抗氧化剂为磷酸酯,交联剂为过氧化物交联剂。
进一步的,包括以下步骤:
S1:先将聚乙烯颗粒进行干燥处理,以去除表面水分;
S2:在高速混合器中将干燥后的聚乙烯颗粒与纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂按比例混合,形成混合物A;
S3:将混合物A在单螺杆挤出机中进行加热塑化,以确保材料充分融化而不降解;
S4:在塑化过程中均匀添加交联剂,并确保充分混合;
S5:利用微波加热技术对已添加交联剂的混合物A进行预交联处理,以提高材料的交联度和物理性能;
S6:将预交联的混合物A通过预定形状的模具进行成型,形成半成品绝缘材料;
S7:将半成品绝缘材料通过水冷方式冷却至室温,然后根据需要切割成相应长度,得到该成品绝缘材料。
进一步的,所述S1中将聚乙烯颗粒进行干燥处理具体包括:
S11:先将干燥设备预热至80℃至100℃;
S12:将聚乙烯颗粒均匀铺设在干燥托盘上,确保颗粒层厚度不超过5cm;
S13:对聚乙烯颗粒进行连续干燥处理,干燥时间控制为2-4小时,期间每隔30分钟翻动一次聚乙烯颗粒,以确保干燥均匀;
S14:干燥完成后,将聚乙烯颗粒在室温下自然冷却至室温,冷却时间为30-60分钟,确保乙烯颗粒水分含量低于0.05%。
进一步的,所述S2具体包括:
S21:先将高速混合器的内壁预涂一层分离剂,接着预热混合器至温度为50℃;
S22:将干燥后的聚乙烯颗粒装入混合器,确保混合器填充量不超过其总容量的70%;
S23:首先加入纳米级阻燃剂,继续混合5分钟,然后依次加入热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂,每次添加后混合5分钟,确保每种添加剂与聚乙烯颗粒充分混合;
S24:在整个混合过程完成后,取样检测混合物的均匀性,确保每种组分的分布均匀,无明显团块或分离。
进一步的,所述S3具体包括:
S31:将单螺杆挤出机预热至150℃,预热时间为15-20分钟;
S32:将混合物A缓慢加入预热后的挤出机,确保均匀进料,避免造成设备堵塞或过载;
S33:在挤出过程中,逐步提升温度至设定的加热塑化温度为190-220℃,温度升温速率控制在2℃/分钟;
S34:在达到塑化温度后,维持该温度5-10分钟。
进一步的,所述S4具体包括:
S41:在挤出机达到塑化温度后,通过专用的计量泵,将交联剂混合液均匀地注入到挤出机中,注入速率控制为每分钟0.5-1%的挤出物质量;
S43:添加交联剂后,继续在塑化温度下运行挤出机5-10分钟,以确保交联剂与混合物A充分混合,期间通过取样检测混合物的均匀性,确保交联剂分布均匀,无明显分层或聚集。
进一步的,所述S5具体包括:
S51:使用调频微波加热设备,预先设定微波频率为2.45GHz;
S52:将已添加交联剂的混合物A均匀地分布在微波加热设备的托盘上,确保每批次混合物的厚度不超过5cm,以便均匀加热;
S53:对混合物A进行微波加热,微波功率控制为30kW至50kW,加热时间控制为5-10分钟;
S54:在加热过程中持续监控混合物的温度,确保温度均匀且不超过交联温度的250℃;
S55:加热完成后,将混合物自然冷却至室温,冷却时间为30-60分钟。
进一步的,所述S6具体包括:
S61:选择与所需绝缘材料最终形状相匹配的模具,并将模具预先加热至150-170℃,以避免混合物A与模具的粘附;
S62:将预交联的混合物A注入预热后的模具中,确保混合物充满模具的每个角落,避免空气泡沫或未充满现象;
S63:在混合物注入模具后,调整压力至10-20MPa;
S64:在成型过程中,保持模具温度为170℃,成型时间为10-30分钟,以确保混合物完全成型。
进一步的,所述S7具体包括:
S71:使用水冷系统,设定水温控制为15-25℃;
S72:将成型后的半成品绝缘材料从模具中取出,放入预设水温的水冷系统中,冷却时间为10至30分钟;
S73:在冷却过程中,持续监控半成品绝缘材料的表面温度,确保其均匀地降至25℃;
S74:冷却完成后,将半成品绝缘材料从水冷系统中取出,使用精确切割设备按照预定尺寸切割,切割公差控制在±1mm,最终得到成品绝缘材料。
本发明的有益效果:
本发明,通过引入纳米级阻燃剂和特定的热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂以及交联剂,显著提高了材料在极端环境,如高温、高湿和强紫外线照射下的稳定性和阻燃性能,这些改进使得材料能够在更苛刻的环境中使用,同时提高了安全性能,降低了老化和退化的风险。
本发明,包括精确控制的加热塑化步骤、微波辅助交联处理以及特定条件下的模具成型过程,这种方法不仅确保了材料成分的均匀分布和高质量交联,而且相较于传统方法更加经济高效,适合大规模工业生产,通过这种创新方法,可以在保持材料性能的同时,降低生产成本和复杂性。
本发明,具有出色的阻燃性能和环境适应性,使其在电力和电子领域具有广泛的应用前景,尤其是在要求高安全性和长期稳定性的应用中,如高压电缆、航空航天电线和海洋工程电缆等领域,都可以大幅提升产品的可靠性和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1所示,一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法,包括聚乙烯、纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂以及交联剂;其中各成分按照质量百分比为,
聚乙烯:73%;
纳米级阻燃剂:12%;
热稳定剂:7%;
紫外线吸收剂:3%;
抗氧化剂:2%;
交联剂:3%。
纳米级阻燃剂为氢氧化镁,热稳定剂为有机锡化合物,紫外线吸收剂为苯酮类化合物,抗氧化剂为磷酸酯,交联剂为过氧化物交联剂。
包括以下步骤:
S1:先将聚乙烯颗粒进行干燥处理,以去除表面水分;
S2:在高速混合器中将干燥后的聚乙烯颗粒与纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂按比例混合,形成混合物A;
S3:将混合物A在单螺杆挤出机中进行加热塑化,以确保材料充分融化而不降解;
S4:在塑化过程中均匀添加交联剂,并确保充分混合;
S5:利用微波加热技术对已添加交联剂的混合物A进行预交联处理,以提高材料的交联度和物理性能;
S6:将预交联的混合物A通过预定形状的模具进行成型,形成半成品绝缘材料;
S7:将半成品绝缘材料通过水冷方式冷却至室温,然后根据需要切割成相应长度,得到该成品绝缘材料。
S1中将聚乙烯颗粒进行干燥处理具体包括:
S11:先将干燥设备预热至90℃,以确保设备内部达到均匀的干燥温度;
S12:将聚乙烯颗粒均匀铺设在干燥托盘上,确保颗粒层厚度不超过5cm,以利于热量均匀传递;
S13:对聚乙烯颗粒进行连续干燥处理,干燥时间控制为3小时,期间每隔30分钟翻动一次聚乙烯颗粒,以确保干燥均匀;
S14:干燥完成后,将聚乙烯颗粒在室温下自然冷却至室温,冷却时间为45分钟,确保乙烯颗粒水分含量低于0.05%,以满足后续加工的要求。
S2具体包括:
S21:先将高速混合器的内壁预涂一层分离剂,以防止材料粘附,接着预热混合器至温度为50℃,以利于材料混合;
S22:将干燥后的聚乙烯颗粒装入混合器,确保混合器填充量不超过其总容量的70%,以保持足够的混合空间;
S23:首先加入纳米级阻燃剂,继续混合5分钟,然后依次加入热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂,每次添加后混合5分钟,确保每种添加剂与聚乙烯颗粒充分混合;
S24:在整个混合过程完成后,取样检测混合物的均匀性,确保每种组分的分布均匀,无明显团块或分离。
S3具体包括:
S31:将单螺杆挤出机预热至150℃,预热时间为18分钟,以确保设备内部温度均匀;
S32:将混合物A缓慢加入预热后的挤出机,确保均匀进料,避免造成设备堵塞或过载;
S33:在挤出过程中,逐步提升温度至设定的加热塑化温度为210℃,以确保材料充分融化而不降解,温度升温速率控制在2℃/分钟;
S34:在达到塑化温度后,维持该温度8分钟,以保证混合物A在挤出机内充分且均匀地塑化;整个加热塑化过程中,持续监控温度,确保不超过设定的最高温度220℃,防止材料过热而导致降解。
S4具体包括:
S41:在挤出机达到塑化温度后,通过专用的计量泵,将交联剂混合液均匀地注入到挤出机中,注入速率控制为每分钟0.8%的挤出物质量;
S43:添加交联剂后,继续在塑化温度下运行挤出机7分钟,以确保交联剂与混合物A充分混合,期间通过取样检测混合物的均匀性,确保交联剂分布均匀,无明显分层或聚集。
S5具体包括:
S51:使用调频微波加热设备,预先设定微波频率为2.45GHz,确保能量的有效传输;
S52:将已添加交联剂的混合物A均匀地分布在微波加热设备的托盘上,确保每批次混合物的厚度不超过5cm,以便均匀加热;
S53:对混合物A进行微波加热,微波功率控制为40kW,确保混合物A受热均匀且高效,加热时间控制为8分钟;
S54:在加热过程中持续监控混合物的温度,确保温度均匀且不超过交联温度的250℃;
S55:加热完成后,将混合物自然冷却至室温,冷却时间为45分钟。
S6具体包括:
S61:选择与所需绝缘材料最终形状相匹配的模具,模具材料应具有高耐热性和良好的释放性能,并将模具预先加热至160℃,以避免混合物A与模具的粘附;
S62:将预交联的混合物A注入预热后的模具中,确保混合物充满模具的每个角落,避免空气泡沫或未充满现象;
S63:在混合物注入模具后,调整压力至15MPa,确保混合物在模具内均匀分布并完全填充模具形状;
S64:在成型过程中,保持模具温度为170℃,成型时间根据混合物量和模具大小调整,一般为20分钟,以确保混合物完全成型。
S7具体包括:
S71:使用水冷系统,设定水温控制为20℃,确保充分的冷却效果;
S72:将成型后的半成品绝缘材料从模具中取出,放入预设水温的水冷系统中,冷却时间为20分钟,以确保材料均匀冷却且避免内部应力;
S73:在冷却过程中,持续监控半成品绝缘材料的表面温度,确保其均匀地降至25℃;
S74:冷却完成后,将半成品绝缘材料从水冷系统中取出,使用精确切割设备按照预定尺寸切割,切割公差控制在±1mm,最终得到成品绝缘材料。
实施例2
材料配置包括:
聚乙烯:80%;
纳米级阻燃剂(氢氧化铝):10%;
热稳定剂(有机锡化合物):5%;
紫外线吸收剂(苯酮类化合物):2%;
抗氧化剂(磷酸酯):1%;
交联剂(过氧化物交联剂):2%。
具体制备流程如下:
S1:先将干燥设备预热至80℃,随后将聚乙烯颗粒均匀铺设在干燥托盘上,层厚度控制在5cm以内,连续干燥2小时,每30分钟翻动一次颗粒,干燥完成后,颗粒自然冷却至室温,冷却时间为30分钟;
S2:先在高速混合器内壁涂一层分离剂,预热至50℃,随后加入干燥后的聚乙烯颗粒,填充量不超过混合器总容量的70%,然后先加入纳米级阻燃剂,混合5分钟后依次加入其他添加剂,每种添加后混合5分钟;
S3:先单螺杆挤出机预热至150℃,预热时间为15分钟,缓慢加入混合物A,确保均匀进料,在挤出过程中逐步提升温度至塑化温度190℃,升温速率控制在2℃/分钟,在塑化温度下维持5分钟;
S4:在挤出机达到塑化温度后,通过计量泵将交联剂混合液注入挤出机,注入速率控制为每分钟0.5%的挤出物质量,添加后继续在塑化温度下运行挤出机5分钟;
S5:使用微波加热设备,预设微波频率为2.45GHz,先加热混合物A,微波功率设为30kW,加热时间为5分钟,在此期间监控温度,确保不超过250℃,加热完成后,将混合物自然冷却至室温,冷却时间为30分钟;
S6:选择合适的模具,预热至150℃,将预交联混合物注入模具,调整压力至10MPa,保持模具温度170℃,成型时间10分钟;
S7:使用水冷系统,水温设为15℃,冷却成型后的材料10分钟,将冷却后的材料从水中取出,使用精确切割设备切割,公差±1mm,得到成品绝缘材料。
实施例3
材料配置包括:
聚乙烯:63%;
纳米级阻燃剂(氢氧化铝):15%;
热稳定剂(有机锡化合物):10%;
紫外线吸收剂(苯酮类化合物):5%;
抗氧化剂(磷酸酯):3%;
交联剂(过氧化物交联剂):4%。
具体制备流程如下:
S1:先将干燥设备预热至100℃,随后将聚乙烯颗粒均匀铺设在干燥托盘上,层厚度控制在5cm以内,连续干燥4小时,每30分钟翻动一次颗粒,干燥完成后,颗粒自然冷却至室温,冷却时间为60分钟;
S2:先在高速混合器内壁涂一层分离剂,预热至50℃,随后加入干燥后的聚乙烯颗粒,填充量不超过混合器总容量的70%,然后先加入纳米级阻燃剂,混合5分钟后依次加入其他添加剂,每种添加后混合5分钟;
S3:先单螺杆挤出机预热至150℃,预热时间为20分钟,缓慢加入混合物A,确保均匀进料,在挤出过程中逐步提升温度至塑化温度220℃,升温速率控制在2℃/分钟,在塑化温度下维持10分钟;
S4:在挤出机达到塑化温度后,通过计量泵将交联剂混合液注入挤出机,注入速率控制为每分钟1%的挤出物质量,添加后继续在塑化温度下运行挤出机10分钟;
S5:使用微波加热设备,预设微波频率为2.45GHz,先加热混合物A,微波功率设为50kW,加热时间为10分钟,在此期间监控温度,确保不超过250℃,加热完成后,将混合物自然冷却至室温,冷却时间为60分钟;
S6:选择合适的模具,预热至170℃,将预交联混合物注入模具,调整压力至20MPa,保持模具温度170℃,成型时间30分钟;
S7:使用水冷系统,水温设为25℃,冷却成型后的材料30分钟,将冷却后的材料从水中取出,使用精确切割设备切割,公差±1mm,得到成品绝缘材料。
表1绝缘材料成品性能对比
性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
热稳定性(℃) | 280 | 270 | 265 |
阻燃性能(氧指数) | 32% | 28% | 27% |
抗紫外线性能 | 优秀 | 良好 | 良好 |
抗氧化性能 | 高 | 中 | 低 |
机械强度(MPa) | 15 | 12 | 10 |
交联度(%) | 90 | 85 | 80 |
环境适应性 | 优秀 | 良好 | 一般 |
根据上述表1可以看出,实施例1展现了最高的热稳定性,这意味着其在高温环境下能保持良好的性能和稳定性,实施例1的材料具有最高的氧指数,表明其在防火性能方面表现更优,实施例1中添加的紫外线吸收剂和抗氧化剂比例更高,从而提供了更强的抗紫外线和抗氧化性能,实施例1的材料具有最高的机械强度,表明其更耐用和抗冲击;实施例1具有更高的交联度,说明其分子结构更为稳固,对物理和化学性质的改进更显著。
综上所述,实施例1的高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料在多个关键性能指标上均优于实施例2和实施例3,因此被视为最佳实施例。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料,其特征在于,包括聚乙烯、纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂以及交联剂;其中各成分按照质量百分比为,
聚乙烯:63-80%;
纳米级阻燃剂:10-15%;
热稳定剂:5-10%;
紫外线吸收剂:2-5%;
抗氧化剂:1-3%;
交联剂:2-4%。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料,其特征在于,所述纳米级阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝,热稳定剂为有机锡化合物,紫外线吸收剂为苯酮类化合物,抗氧化剂为磷酸酯,交联剂为过氧化物交联剂。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:先将聚乙烯颗粒进行干燥处理,以去除表面水分;
S2:在高速混合器中将干燥后的聚乙烯颗粒与纳米级阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂按比例混合,形成混合物A;
S3:将混合物A在单螺杆挤出机中进行加热塑化,以确保材料充分融化而不降解;
S4:在塑化过程中均匀添加交联剂,并确保充分混合;
S5:利用微波加热技术对已添加交联剂的混合物A进行预交联处理,以提高材料的交联度和物理性能;
S6:将预交联的混合物A通过预定形状的模具进行成型,形成半成品绝缘材料;
S7:将半成品绝缘材料通过水冷方式冷却至室温,然后根据需要切割成相应长度,得到该成品绝缘材料。
4.根据权利要求3所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S1中将聚乙烯颗粒进行干燥处理具体包括:
S11:先将干燥设备预热至80℃至100℃;
S12:将聚乙烯颗粒均匀铺设在干燥托盘上,确保颗粒层厚度不超过5cm;
S13:对聚乙烯颗粒进行连续干燥处理,干燥时间控制为2-4小时,期间每隔30分钟翻动一次聚乙烯颗粒,以确保干燥均匀;
S14:干燥完成后,将聚乙烯颗粒在室温下自然冷却至室温,冷却时间为30-60分钟,确保乙烯颗粒水分含量低于0.05%。
5.根据权利要求4所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S2具体包括:
S21:先将高速混合器的内壁预涂一层分离剂,接着预热混合器至温度为50℃;
S22:将干燥后的聚乙烯颗粒装入混合器,确保混合器填充量不超过其总容量的70%;
S23:首先加入纳米级阻燃剂,继续混合5分钟,然后依次加入热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂,每次添加后混合5分钟,确保每种添加剂与聚乙烯颗粒充分混合;
S24:在整个混合过程完成后,取样检测混合物的均匀性,确保每种组分的分布均匀,无明显团块或分离。
6.根据权利要求5所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S3具体包括:
S31:将单螺杆挤出机预热至150℃,预热时间为15-20分钟;
S32:将混合物A缓慢加入预热后的挤出机,确保均匀进料,避免造成设备堵塞或过载;
S33:在挤出过程中,逐步提升温度至设定的加热塑化温度为190-220℃,温度升温速率控制在2℃/分钟;
S34:在达到塑化温度后,维持该温度5-10分钟。
7.根据权利要求6所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S4具体包括:
S41:在挤出机达到塑化温度后,通过专用的计量泵,将交联剂混合液均匀地注入到挤出机中,注入速率控制为每分钟0.5-1%的挤出物质量;
S43:添加交联剂后,继续在塑化温度下运行挤出机5-10分钟,以确保交联剂与混合物A充分混合,期间通过取样检测混合物的均匀性,确保交联剂分布均匀,无明显分层或聚集。
8.根据权利要求7所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S5具体包括:
S51:使用调频微波加热设备,预先设定微波频率为2.45GHz;
S52:将已添加交联剂的混合物A均匀地分布在微波加热设备的托盘上,确保每批次混合物的厚度不超过5cm,以便均匀加热;
S53:对混合物A进行微波加热,微波功率控制为30kW至50kW,加热时间控制为5-10分钟;
S54:在加热过程中持续监控混合物的温度,确保温度均匀且不超过交联温度的250℃;
S55:加热完成后,将混合物自然冷却至室温,冷却时间为30-60分钟。
9.根据权利要求8所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S6具体包括:
S61:选择与所需绝缘材料最终形状相匹配的模具,并将模具预先加热至150-170℃,以避免混合物A与模具的粘附;
S62:将预交联的混合物A注入预热后的模具中,确保混合物充满模具的每个角落,避免空气泡沫或未充满现象;
S63:在混合物注入模具后,调整压力至10-20MPa;
S64:在成型过程中,保持模具温度为170℃,成型时间为10-30分钟,以确保混合物完全成型。
10.根据权利要求9所述的一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料的制备方法,其特征在于,所述S7具体包括:
S71:使用水冷系统,设定水温控制为15-25℃;
S72:将成型后的半成品绝缘材料从模具中取出,放入预设水温的水冷系统中,冷却时间为10至30分钟;
S73:在冷却过程中,持续监控半成品绝缘材料的表面温度,确保其均匀地降至25℃;
S74:冷却完成后,将半成品绝缘材料从水冷系统中取出,使用精确切割设备按照预定尺寸切割,切割公差控制在±1mm,最终得到成品绝缘材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311578768.2A CN117659539A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311578768.2A CN117659539A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117659539A true CN117659539A (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=90085633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311578768.2A Pending CN117659539A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117659539A (zh) |
-
2023
- 2023-11-23 CN CN202311578768.2A patent/CN117659539A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107857932B (zh) | 化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 | |
CN102558638B (zh) | 一种正温度系数材料及制备方法和含该材料的热敏电阻 | |
CN112662057B (zh) | 一种耐高温高储能复合绝缘材料及其制备方法 | |
CN103554627A (zh) | 可循环使用的聚烯烃热塑性电缆绝缘材料及其制备方法 | |
CN111621088A (zh) | 一种导电聚丙烯材料及其制备方法 | |
CN101935418B (zh) | 正温度系数材料及其制备方法及含该材料的热敏电阻及其制备方法 | |
CN104893196A (zh) | 一种耐温125℃等级cpvc电线电缆料及其生产方法 | |
CN103435901A (zh) | 紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法 | |
WO2021058677A1 (en) | Manufacturing method for structural components and structural component | |
CN103183866A (zh) | 一种热缩应力管及其生产工艺 | |
CN102220007A (zh) | 核电站硅橡胶复合电缆用绝缘料 | |
CN102936410B (zh) | 一种原位聚合制备聚酰胺基导热复合材料的方法 | |
US20070134482A1 (en) | Long fiber thermoplastic process for conductive composites and composites formed thereby | |
CN117659539A (zh) | 一种高稳定性阻燃聚乙烯绝缘材料及制备方法 | |
CN102140194A (zh) | 一种正温度系数材料及其制备方法及含有该材料的热敏电阻 | |
CN113308083A (zh) | 一种低介电常数聚醚醚酮复合材料及其制备方法 | |
KR20220081721A (ko) | 마이크로 웨이브 발포성 비드, 비드폼 복합재 및 이의 제조방법 | |
CN105778375A (zh) | 一种可注射成型无卤阻燃dap模塑料及其制备方法 | |
CN114426729B (zh) | 一种低析出硅烷交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 | |
CN112794934B (zh) | 低分子量聚氯乙烯、制备方法及护套料、制备方法 | |
CN112341689B (zh) | 一种耐热老化的聚乙烯复合材料 | |
CN115449154B (zh) | 长纤增强阻燃抗静电聚丙烯组合物、长纤增强阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法和应用 | |
KR20180034148A (ko) | 전도성 필름 및 이의 제조방법 | |
CN113667211A (zh) | 一种微交联耐辐射阻燃电缆护套料及其制备 | |
CN115806724B (zh) | 一种高收缩比peek热缩管及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |