專利名稱：管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
交聯(lián)聚乙烯塑料具有耐熱性好、負(fù)載能力強(qiáng)、不熔化、耐腐蝕、機(jī)械性能高、電性能優(yōu)異、不含致癌的鉛類穩(wěn)定劑等優(yōu)點(diǎn)，在越來(lái)越多的電線電纜、管材制造中被用來(lái)替代傳統(tǒng)的PVC塑料。交聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用使得電纜和管材的最高使用溫度和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能得到大幅度提高，但一般的過(guò)氧化物交聯(lián)需較高的溫度(250℃～420℃)，且需在氮?dú)庵斜３州^高的壓力(0.8～1.0MPa)，工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、設(shè)備占地面積大、能源消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善相對(duì)復(fù)雜的交聯(lián)條件，使原來(lái)只有在較高的溫度、較高的氮?dú)鈮毫ο峦瓿傻慕宦?lián)，在180～300℃的溫度下用紅外線輻照完成交聯(lián)過(guò)程。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，這種管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)塑料組成包括(以下各組份用量以重量份數(shù)計(jì))聚乙烯樹脂 100過(guò)氧化物交聯(lián)劑 0.2～2.5抗氧劑 0.01～1.5輔助交聯(lián)劑 0.01～10
潤(rùn)滑劑 0.1～5填充劑 0～80。
本發(fā)明中的聚乙烯樹脂密度為0.900～0.980g/cm3，熔融指數(shù)為≤20g/10min(2160克)。
本發(fā)明中的過(guò)氧化物交聯(lián)劑為α，α-雙(叔丁過(guò)氧基)二異丙苯，1，4-雙(叔丁過(guò)氧基)二異丙苯，1，4-雙(叔丁過(guò)氧基)二異丙苯，過(guò)氧化二異丙苯2，5-二甲基-2，5雙(叔丁過(guò)氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5雙(叔丁過(guò)氧基)己炔-3、二叔丁基過(guò)氧化物、叔丁基過(guò)氧化物、對(duì)烷基過(guò)氧化物中任選一種或幾種。其作用是在熱和紅外線的激發(fā)下過(guò)氧化物的自由基打開，自由基和碳鏈上的氫反應(yīng)，形成新的自由基，兩個(gè)碳鏈結(jié)合形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高聚乙烯的機(jī)械性能、耐熱性能。
本發(fā)明中的抗氧劑為四[3-(3，，5，-二叔丁基-4，-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4，4’，-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’，-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)、N，N’，-六甲撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙酰胺)、硫代二丙酸二月桂脂、硫代二丙酸二硬脂醇脂、科萊恩公司(Clariant CO.)的HostanoxSE10、Hostanox OSP1、Hostanox 03、CiBa 1035、CiBa 1076、CiBa PS800、CiBa PS802、CiBa 1024中任選一種或幾種。它的作用是抑制制品老化，提高制品的耐溫性能。
本發(fā)明中的輔助交聯(lián)劑為三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯，對(duì)二苯甲酰苯醌二肟，對(duì)醌二肟，甲基丙烯酸甲酯，鄰苯二甲酸二烯丙酯，馬來(lái)酸酐，馬來(lái)酰亞胺，二乙烯基苯，乙烯基三甲氧乙氧基硅烷，三烯丙基氰尿酸脂，吉碼公司的U1中任遷一種或幾種，其作用是在交聯(lián)過(guò)程中減少高分子自由基的鏈斷裂，提高交聯(lián)效率，改善制品的性能。
本發(fā)明中的潤(rùn)滑劑為石蠟，聚乙烯蠟，氧化聚乙烯蠟，聚氧化乙烯醚，單桂酯，硬脂酸，硬脂酸醇，硬脂酰胺，硬脂酸丁酯，硬脂酸單甘油酯，芥酸酰胺和蓖麻油酰胺，乙撐雙硬脂酰胺，季戊四醇，硬脂酸鈣，硬脂酸鋅，氟油中任選一種或幾種，其作用是使物料能順利成型加工，在加工過(guò)程中不發(fā)生對(duì)加工機(jī)械表面的粘附，具有合適的交聯(lián)時(shí)間和良好的熔體流動(dòng)性，從而使制品具有優(yōu)良的所需性能。
本發(fā)明中的填充劑為碳酸鈣、陶土、滑石粉、SiO2中任選一種或幾種。它的作用是改善塑料加工改性能和物理力學(xué)性能，降低成本。
本發(fā)明紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料的制備方法(一)的步驟包括a、母料置備聚乙烯樹脂預(yù)處理干燥至水分500ppm以下，按上述紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料的組成配比，將1～30重量％的聚乙烯樹脂與過(guò)氧化物交聯(lián)劑、抗氧劑、輔助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和填充劑充分混合，在80℃～190℃，進(jìn)入擠出機(jī)擠出造粒，造粒以后的成品干燥至水分含量小于200ppm以下，貯存在真空包裝袋內(nèi)。
b、使用時(shí)母料(1～30重量％)，和聚乙烯樹脂(70～99重量％)經(jīng)混料機(jī)混合后，進(jìn)入擠出機(jī)制成管材或電線電纜產(chǎn)品，在專用紅外線設(shè)備輻照下，完成交聯(lián)，形成交聯(lián)聚乙烯管材或電線電纜。
本發(fā)明紅外線輻照聚乙烯塑料的制備方法(二)的步驟包括a、粒料置備聚乙烯樹脂預(yù)處理干燥至水分500ppm以下，按上述紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料的組成配比，將1～30重量％的聚乙烯樹脂與過(guò)氧化物交聯(lián)劑、抗氧劑、輔助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和填充劑充分混合，在80℃～190℃，進(jìn)入擠出機(jī)擠出造粒，造粒以后的成品干燥至水分含量小于200ppm以下，貯存在真空包裝袋內(nèi)。
b、使用時(shí)粒料進(jìn)入擠出機(jī)制成管材或電線電纜產(chǎn)品，在紅外線的輻照下，完成交聯(lián)，形成交聯(lián)聚乙烯管材或電線電纜產(chǎn)品。
本發(fā)明紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料制備方法的專用設(shè)備的構(gòu)成包括紅外線輻照箱和防護(hù)罩，管材、電線電纜進(jìn)口和出口，其特點(diǎn)是紅外線輻照箱由反光罩、三支均布的紅外燈管及聚乙烯管材、電線電纜隔離層組成，反光罩的橫截面是具有共同焦點(diǎn)的3個(gè)橢圓形構(gòu)成的花瓣形狀，三支紅外線燈管分別固定在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹值母髯越裹c(diǎn)上，聚乙烯管材、電線電纜隔離層設(shè)置在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹值墓餐裹c(diǎn)上，反光罩上開有出風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口連接出風(fēng)管，進(jìn)風(fēng)口連接進(jìn)風(fēng)管。
聚乙烯管材、電線電纜經(jīng)擠出機(jī)機(jī)頭擠出，進(jìn)入紅外線輻照箱，管材和電線電纜位于隔離層中間，即位于3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹值墓餐裹c(diǎn)上，被照物體表面不僅受到紅外線輻照的直接照射，而且反光罩還將紅外線輻照照到反光罩的光線全部反射匯聚到被照物體的表面。這種多橢圓共焦點(diǎn)的反光罩大大提高了光的利用率和光照的均勻性。反光罩上開有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，紅外線輻照箱內(nèi)的溫度由抽風(fēng)量的大小來(lái)控制。本專用設(shè)備的管材、電線電纜隔離層的作用是為了防止在照射過(guò)程中紅外輻射使被照物體表面溫度過(guò)高，便于控制聚乙烯管材、電線電纜被輻照的均勻性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)一、聚乙烯管材、電線電纜經(jīng)紅外線輻照專用設(shè)備的紅外線均勻輻照，聚乙烯內(nèi)部大分子由線形結(jié)構(gòu)變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高了聚乙烯管材、電線電纜的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能。
二、聚乙烯管材、電線電纜在熱態(tài)下即可進(jìn)入紅外線輻照箱進(jìn)行紅外線輻照交聯(lián)，更利于提高交聯(lián)劑與助劑的活性，有利于提高被照物體的交聯(lián)質(zhì)量。
三、本發(fā)明的管材、電線電纜只需在紅外輻照箱中經(jīng)紅外線輻照完成交聯(lián)，解決了以往過(guò)氧化物交聯(lián)只有在較高溫度、較高的氮?dú)鈮毫ο逻M(jìn)行交聯(lián)的問(wèn)題。
四、紅外線輻照的反光罩采用三橢圓共焦點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，三支燈管同時(shí)照射，克服了已有技術(shù)中管材背向燈管部分反射不到紅外線輻照的缺點(diǎn)。照射光由平行光改變?yōu)榫劢构?，提高了紅外輻照的效率。


圖1是本發(fā)明管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中A-A截面圖。
圖中標(biāo)號(hào)表示1-紅外線輻照箱，1-紅外燈管，3-反光罩，4-出風(fēng)口，5-出風(fēng)管，6-防護(hù)罩，7-進(jìn)風(fēng)口，8-進(jìn)風(fēng)管，9-隔離層，10-管材，電線電纜進(jìn)口，11-管材、電線電纜出口。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例結(jié)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1～2(用于管材的紅外交聯(lián)聚乙烯塑料)

上述實(shí)施例中過(guò)氧化物交聯(lián)劑為二叔丁基過(guò)氧化物，抗氧劑為CIBA公司的1010，即四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔助交聯(lián)劑為三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯，潤(rùn)滑劑為石蠟。
上述實(shí)施例1、2及對(duì)照實(shí)施例的產(chǎn)品性能見下表。

實(shí)施例1用于對(duì)機(jī)械性能有一定要求的場(chǎng)合的管材。
實(shí)施例2用于對(duì)性能有較高要求的場(chǎng)合的管材。
實(shí)施例3、4、5、6(用于電線電纜的紅外交聯(lián)聚乙烯塑料)。

上述實(shí)施例3～6中過(guò)氧化物交聯(lián)劑為二叔丁基過(guò)氧化物，抗氧劑為CIBA公司的1010即四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔助交聯(lián)劑為吉瑪公司(Zimmer)的U1，潤(rùn)滑劑為石蠟，填充劑為碳酸鈣粉。
上述實(shí)施例3～6例及對(duì)照實(shí)施例的產(chǎn)品性能見下表。

實(shí)施例3、4用于對(duì)機(jī)械性能有一定要求的場(chǎng)合的電線電纜。
實(shí)施例5、6用于對(duì)加工性能有較高要求的場(chǎng)合的電線電纜。
實(shí)施例7(紅外輻照專用設(shè)備)參見圖1和圖2，這種管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料制備方法的專用設(shè)備，組成包括紅外線輻照箱[1]和防護(hù)罩[6]，管材、電線電纜進(jìn)口[10]和出口[11]，其特點(diǎn)是紅外線輻照相[1]由反光罩[3]、三支均布的紅外燈管[2]及聚乙烯管材、電線電纜隔離層[9]組成，反光罩[3]的橫截面為具有共同焦點(diǎn)的3個(gè)橢圓構(gòu)成的花瓣形狀，三支紅外線燈管[2]分別固定在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹諿3]的各自焦點(diǎn)上，聚乙烯管材、電線電纜隔離層[9]設(shè)置在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹諿3]的共同焦點(diǎn)上，反光罩[3]上開有出風(fēng)口[4]和進(jìn)風(fēng)口[7]，出風(fēng)口[4]連接出風(fēng)管[5]，進(jìn)風(fēng)口[7]連接進(jìn)風(fēng)管[8]。
權(quán)利要求
1.一種管材、電線電纜用的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料，其特征在于組成包括以下各組份用量以重量份數(shù)計(jì)，聚乙烯樹脂 100過(guò)氧化物交聯(lián)劑 0.2～2.5抗氧劑 0.01～1.5輻助交聯(lián)劑 0.01～10潤(rùn)滑劑 0.1～5填充劑 0～80。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于所述的聚乙烯樹脂密度為0.900～0.980g/cm3，熔融指數(shù)為≤20g/10min，2160克。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于所述的過(guò)氧化物交聯(lián)劑為α，α-雙(叔丁過(guò)氧基)二異丙苯，1，4-雙(叔丁過(guò)氧基)二異丙苯，過(guò)氧化二異丙苯2，5-二甲基-2，5雙(叔丁過(guò)氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5雙(叔丁過(guò)氧基)己炔-3、二叔丁基過(guò)氧化物、叔丁基過(guò)氧化物、對(duì)烷基過(guò)氧化物中任選一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于所述的抗氧劑為四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4，4’-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代(6-叔丁基間甲酚)、N，N’-六甲撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙酰胺)、硫代二丙酸二月桂脂、硫代二丙酸二硬脂醇脂、科萊恩公司Clariant CO.的Hostanox SE10、Hostanox OSP1、Hostanox O3，CiBa1035、CiBa 1076、CiBa PS800、CiBa PS802、CiBa 1024中任選一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于輻助交聯(lián)劑為三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯，對(duì)二苯甲酰苯醌二肟，對(duì)醌二肟，甲基丙烯酸甲酯，鄰苯二甲酸二烯丙酯，馬來(lái)酸酐，馬來(lái)酰亞胺，二乙烯基苯，乙烯基三甲氧乙氧基硅烷，三烯丙基氰尿酸酯，吉碼公司的U1中任選一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于潤(rùn)滑劑為石蠟，聚乙烯蠟，氧化聚乙烯蠟，聚氧化乙烯醚，單桂酯，硬脂酸，硬脂酸醇，硬脂酰胺，硬脂酸丁酯，硬脂酸單甘油酯，油酸酰胺，芥酸酰胺和蓖麻油酰胺，乙撐雙硬脂酰胺，季戊四醇，硬脂酸鈣，硬脂酸鋅，氟油中任選一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料，其特征在于所述的填充劑為CaCO3、陶土、滑石粉、SiO2中任選一種或幾種。
8.一種權(quán)利要求1所述紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料的制備方法，其特征在于步驟包括a、母料置備聚乙烯樹脂預(yù)處理干燥至水分500ppm以下，按照權(quán)利要求1所述組成配比將1～30重量％的聚乙烯樹脂與過(guò)氧化物交聯(lián)劑、抗氧劑、輔助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和填充劑充分混合，在80℃～190℃，進(jìn)入擠出機(jī)擠出造粒，造粒以后的成品干燥至水分含量小于200ppm以下，貯存在真空包裝袋內(nèi)。b、使用時(shí)1～30重量％的母料和70～99重量％的聚乙烯樹脂，經(jīng)混料機(jī)混合后，進(jìn)入擠出機(jī)制成管材或電線電纜產(chǎn)品，在專用紅外線設(shè)備輻照下，完成交聯(lián)，形成交聯(lián)管材或聚乙烯電線電纜產(chǎn)品。
9.一種權(quán)利要求1所述的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料的制備方法，其特征在于步驟包括a、粒料置備聚乙烯樹脂預(yù)處理干燥至水分500ppm以下，按照權(quán)利要求1所述組成配比，將聚乙烯樹脂與過(guò)氧化物交聯(lián)劑、抗氧劑、輔助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和填充劑充分混合，在80℃～190℃，進(jìn)入擠出機(jī)擠出造粒，造粒以后的成品干燥至水分含量小于200ppm以下，貯存在真空包裝袋內(nèi)；b、使用時(shí)粒料進(jìn)入擠出機(jī)制成管材或電線電纜產(chǎn)品，在專用紅外線設(shè)備輻照下，完成交聯(lián)，形成交聯(lián)聚乙烯管材或電線電纜產(chǎn)品。
10.一種權(quán)利要求1所述的紅外線輻照交聯(lián)聚乙烯塑料制備方法的專用設(shè)備，組成包括紅外線輻照箱[1]和防護(hù)罩[6]，管材、電線電纜進(jìn)口[10]和出口[11]其特征在于紅外線輻照箱[1]由反光罩[3]、三支均布的紅外燈管[2]及聚乙烯管材、電線電纜隔離層[9]組成，反光罩[3]的橫截面是具有共同焦點(diǎn)的3個(gè)橢圓形構(gòu)成的花瓣形狀，三支紅外線燈管[2]分別固定在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹諿3]的各自焦點(diǎn)上，聚乙烯管材、電線電纜隔離層[9]設(shè)置在3個(gè)橢圓形花瓣?duì)畹姆垂庹諿3]的共同焦點(diǎn)上，反光罩[3]上開有出風(fēng)口[4]和進(jìn)風(fēng)口[7]，出風(fēng)口[4]連接出風(fēng)管[5]，進(jìn)風(fēng)口[7]連接進(jìn)風(fēng)管[8]。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管材、電線電纜用的紅外輻照交聯(lián)聚乙烯塑料及其制備方法，該塑料組成包括聚乙烯樹脂100重量份，過(guò)氧化物交聯(lián)劑0.2～2.5重量份，抗氧劑0.01～1.5重量份，輔助交聯(lián)劑0.01～10重量份，潤(rùn)滑劑0.1～5重量份，填充劑0～80重量份。將上述組成的原料充分混合，在80℃～190℃，進(jìn)入擠出機(jī)擠出造粒，造粒以后的成品平燥至水分含量小于200ppm以下，貯存在真空包裝袋內(nèi)。使用時(shí)，粒料進(jìn)入擠出機(jī)制成管材或電線電纜，在熱態(tài)下進(jìn)入紅外線輻照專用設(shè)備進(jìn)行輻照交聯(lián)形成交聯(lián)聚乙烯管材、電線電纜產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐熱性能。
文檔編號(hào)C08K5/36GK1749303SQ200410066408
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者穆肖斌, 陳肖勤 申請(qǐng)人:上海高分子功能材料研究所