一種可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料及其制備方法，屬于功能 材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 因交聯(lián)聚烯烴具有優(yōu)異的耐熱性、絕緣性能、力學(xué)性能、耐老化性能，且密度小，制 品的單位重量消耗少，因此，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格要求，現(xiàn)有的PVC電纜材料已經(jīng)全部 或絕大部分被交聯(lián)聚烯烴所取代。
[0003] 架空絕緣電纜（電纜)主要用于城市、農(nóng)村配電網(wǎng)中架空敷設(shè)，因該類電纜長(zhǎng)期裸 露在室外，容易受各種惡劣環(huán)境影響，如紫外線、高溫、低溫等，絕緣層容易老化，而普通交 聯(lián)聚乙烯絕緣料很難滿足耐紫外線及耐老化要求，導(dǎo)致電纜使用壽命低。并且，目前制備交 聯(lián)聚烯烴的填充補(bǔ)強(qiáng)的材料主要是白炭黑、鈦白粉、炭黑、蒙脫土和陶土等礦物質(zhì)，且占比 很高，用量很大。而礦物質(zhì)的使用需要大量開(kāi)采天然礦石，不僅會(huì)嚴(yán)重破壞自然資源，導(dǎo)致 山體滑坡、泥石流等嚴(yán)重的自然災(zāi)害，而且要耗費(fèi)大量能源。
[0004] 另外，我國(guó)食用菌產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的65%以上，是世界上食用菌的生產(chǎn)大國(guó)和 出口大國(guó)。目前食用菌產(chǎn)業(yè)已形成相當(dāng)大的規(guī)模，成為我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品出口創(chuàng)匯的主要商品。 近年來(lái)食用菌的種植均采用菌種包種植技術(shù)，種植食用菌的菌種包用量非常巨大，并且每 袋菌種包只能用一次便成為廢菌料，即每只菌種包收割一茬食用菌后便不能重復(fù)利用，因 而導(dǎo)致廢菌料的量非常巨大，例如：2013年上海市年產(chǎn)杏鮑菇8300噸，產(chǎn)生廢菌料1萬(wàn)噸以 上;廢菌料已經(jīng)成為水源、土壤的污染源，更為嚴(yán)重的是容易產(chǎn)生霉菌、細(xì)菌、蚊類、螨類等， 從而導(dǎo)致病蟲(chóng)害大量蔓延，直接造成來(lái)年食用菌減產(chǎn)甚至絕收。而目前對(duì)廢菌料的再利用 主要采用以下幾個(gè)途徑:其一，是將廢菌料加入新的菌料包重復(fù)利用，例如:生產(chǎn)杏鮑菇產(chǎn) 生的廢菌料處理后用來(lái)栽培草菇，但廢菌料的用量不能超過(guò)30%，并且還會(huì)產(chǎn)生新的廢菌 料;其二，是用于作為生產(chǎn)柑橘、角瓜、草莓及桑葉的肥料，但利用率及其有限;其三，是利用 廢菌料制備木炭，但成本過(guò)高，經(jīng)濟(jì)效益低而難以推廣;其四，撒落在田間地頭使直接成為 農(nóng)用廢棄物，造成大量資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，成為食用菌種植地區(qū)的沉重負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種以廢菌料作為填充補(bǔ)強(qiáng) 材料、可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料及其制備方法，在實(shí)現(xiàn)廢菌料資源化利用的同 時(shí)，為制備架空絕緣電纜提供一種理想的絕緣材料。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料，至少包括如下組成： 低密度聚乙烯 50~70質(zhì)量份 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 30~50質(zhì)量份； 填充劑 3~25質(zhì)量份；
[0008] 交聯(lián)劑 〇.5~2質(zhì)量份； 抗氧劑 1~3質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑 1~3:質(zhì)量份；
[0009] 其中的填充劑為廢菌料或廢菌料與陶土的混合物。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述的絕緣材料具有如下組成： 低密度聚乙烯 70質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯醋共聚物 30質(zhì)量份； 填充劑 3~25質(zhì)量份；
[0011] 光引發(fā)劑 0.5~2質(zhì)量份； 紫外光交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份； 抗氧劑 K3質(zhì)量份： 潤(rùn)滑劑 1~3質(zhì)量份。
[0012] 作為另一種優(yōu)選方案，所述的絕緣材料具有如下組成： 低密度聚乙烯 50質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 50質(zhì)量份； 填充劑 5~25質(zhì)量份；
[0013] 化學(xué)交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份； 助交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份： 抗氧劑 1~3質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑 1~3質(zhì)量份&
[0014] 上述低密度聚乙烯優(yōu)選為線性低密度聚乙烯。
[0015] 上述的廢菌料可以是未經(jīng)改性的廢菌料，也可以是經(jīng)偶聯(lián)劑改性的廢菌料，或者 是兩者的混合物。
[0016] 上述的廢菌料為種植食用菌用的廢棄菌種包，所述的食用菌為蘑菇或木耳。
[0017] 作為一種優(yōu)選方案，所述的抗氧劑選自0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳 醇酯（抗氧劑1〇76)、2,2'_硫代二乙基雙[3-(3,5_二叔丁基-4-羥苯基）丙酸酯](抗氧劑 1035)、四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)中的至少一種。
[0018] 作為一種優(yōu)選方案，所述的潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鉛、二鹽基性硬 脂酸鉛、硬脂酸鋇、石蠟、乙烯蠟、硬脂酸正丁酯中的至少一種。
[0019] 作為一種優(yōu)選方案，所述的光引發(fā)劑選自安息香、安息香烷基醚(例如：安息香雙 甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香丁醚）、安息香酯、苯偶酰縮醛(例如:二甲氧基-2-苯基苯乙酮）、芳基酮(例如:二苯甲酮、蒽酮、硫雜蒽酮）中的至少一種。
[0020]作為一種優(yōu)選方案，所述的紫外光交聯(lián)劑選自三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三聚異氰 酸三烯丙酯(TAIC)、三烯丙基三羥基丙烷醚(TMPTAE)、三烯丙基季戊四醇/四烯丙基季戊四 醇醚混合物(PETAE)中的至少一種。
[0021 ]作為一種優(yōu)選方案，所述的化學(xué)交聯(lián)劑選自過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、過(guò)氧化苯甲 烷、過(guò)氧化乙烷中的至少一種。
[0022]作為一種優(yōu)選方案，所述的助交聯(lián)劑選自三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三聚異氰酸三 烯丙酯(TAIC)中的至少一種。
[0023] -種制備上述絕緣材料的方法，包括如下步驟：
[0024] a)制備廢菌料粉末:稱取干燥的廢菌料或經(jīng)偶聯(lián)劑改性的廢菌料，粉碎、研磨，篩 選200~250目的粉末；
[0025] b)按配方稱取各組成原料；
[0026] c)使混合均勻；
[0027] d)投入擠出機(jī)，進(jìn)行擠出、造粒。
[0028] 作為一種優(yōu)選方案，偶聯(lián)劑改性廢菌料的操作包括如下步驟:將偶聯(lián)劑直接加入 經(jīng)研磨的廢菌料粉末中，攪拌使混合均勻，然后在60~80°C烘箱中保溫4~8h。
[0029] 作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述偶聯(lián)劑選自硬脂酸偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián) 劑、硅酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。
[0030] 作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，改性用的偶聯(lián)劑質(zhì)量為廢菌料質(zhì)量的3~10%。
[0031 ] 作為一種優(yōu)選方案，混合溫度為50~60°C，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速2 750rpm。
[0032] 作為一種優(yōu)選方案，擠出溫度為100~140°C，擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速2 80rpm。
[0033]性能測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明所提供的絕緣材料，具有絕緣電阻低、機(jī)械性能優(yōu)異等 優(yōu)點(diǎn)，主要性能指標(biāo)均能符合《黑色聚乙烯架空絕緣料技術(shù)規(guī)范》要求，可作為制備架空絕 緣電纜的絕緣材料。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著性有益效果：
[0035]本發(fā)明采用廢菌料為填充補(bǔ)強(qiáng)材料制得了性能符合《黑色聚乙烯架空絕緣料技術(shù) 規(guī)范》、可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料，不僅實(shí)現(xiàn)了廢菌料的資源化利用，節(jié)約了自 然資源，降低了環(huán)境污染，具有節(jié)能環(huán)保方面的深遠(yuǎn)意義，而且制備方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣 泛，無(wú)需特殊設(shè)備和苛刻條件，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合具體實(shí)施例及對(duì)比例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō) 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按 照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] a)將種植食用菌用的廢棄菌種包直接進(jìn)行干燥、粉碎、研磨，篩選200~250目的粉 末待用；
[0039] b)按如下組成配方稱取各原料： 低密度聚乙烯 70質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 30質(zhì)量份； 填充劑（廢菌料） 10質(zhì)量份；
[0040] 光引發(fā)劑（二苯甲酮） 1質(zhì)量份； 紫外光交聯(lián)劑（三聚異氰酸酯） 1質(zhì)量份； 抗氧劑C抗氧劑1010) 1質(zhì)量份; 潤(rùn)滑劑（硬脂酸鋅） 1質(zhì)量份；
[0041 ] C)將稱取的上述原料投入混合機(jī)中，在50~60°C下使混合均勻(約5~lOmin);
[0042] d)將混合后的混合物投入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒(擠出溫度為100~130°C，擠出 機(jī)轉(zhuǎn)速為80rpm)，即得所述的絕緣材料。
[0043] 將上述制得的絕緣材料粒料先在平板硫化機(jī)上壓成試片:壓片溫度為165°C，壓力 為10~15MPa，先熱壓5min，再冷壓5min;然后將試片置于紫外老化箱中進(jìn)行紫外光輻照，輻 照強(qiáng)度為l〇〇WX14min，然后再按照J(rèn)B/T15065-2009《黑色聚乙烯架空絕緣料技術(shù)規(guī)范》進(jìn) 行主要性能測(cè)試，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] a)將種植食用菌用的廢棄菌種包經(jīng)干燥、粉碎后與硅烷偶聯(lián)劑混合，攪拌使混合 均勻，在60~80°C烘箱中保溫4~8h，取出，研磨均勻，篩選200~250目的粉末待用；其中偶 聯(lián)劑的質(zhì)量為廢菌料質(zhì)量的5% ;
[0046] b)按如下組成配方稱取各原料： 低密度聚乙:li 50質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 50質(zhì)量份； 填充劑（廢菌料） 6質(zhì)量份； 填充劑（陶土） 4質(zhì)量份：
[0047] 化學(xué)交聯(lián)劑（過(guò)氧化二異丙苯） 1質(zhì)量份； 助交聯(lián)劑（三聚異氰酸酯） 1.5質(zhì)量份; 抗氧劑（抗氧劑1010) 1.2質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑（硬脂酸） 1質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑（石蠟） 0.2質(zhì)量份；
[0048] c)將稱取的上述原料投入混合機(jī)中，在50~60°C使混合均勻(約5~lOmin);
[0049] d)將混合后的混合物投入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒(擠出溫度為100~130°C，擠出 機(jī)轉(zhuǎn)速為80rpm)，即得所述的絕緣材料。
[0050] 將上述制得的絕緣材料粒料在平板硫化機(jī)上壓成試片:壓片溫度為175°C，壓力為 10~15MPa，先熱壓lOmin，再冷壓5min;然后再按照J(rèn)B/T15065-2009《黑色聚乙烯架空絕緣 料技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行主要性能測(cè)試，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。
[0051] 對(duì)比例
[0052] a)按如下組成配方稱取各原料： 低密度聚乙烯 70質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 30質(zhì)量份： 填充剤（陶土) 10質(zhì)量份；
[0053] 光引發(fā)劑（二苯甲酮） 1質(zhì)量份： 紫外光交聯(lián)劑（三聚異氰酸酯） 1質(zhì)量份； 抗氧劑（抗氧劑1010) 1質(zhì)量份;.
[0054] 潤(rùn)滑劑（硬脂酸鋅） 1質(zhì)量份；
[0055] b)將稱取的上述原料投入混合機(jī)中，在50~60°C使混合均勻(約5~lOmin);
[0056] c)將混合后的混合物投入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒(擠出溫度為100~130°C，擠出 機(jī)轉(zhuǎn)速為80rpm)，得到作為對(duì)比的復(fù)合材料。
[0057]將對(duì)比例制備的復(fù)合材料粒料先在平板硫化機(jī)上壓成試片:壓片溫度為165°C，壓 力為10~15MPa，先熱壓5min，再冷壓5min;然后將試片置于紫外老化箱中進(jìn)行紫外光輻照， 輻照強(qiáng)度為l〇〇WX14min，然后再按照J(rèn)B/T15065-2009《黑色聚乙烯架空絕緣料技術(shù)規(guī)范》 進(jìn)行主要性能測(cè)試，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。
[0058]表1材料的性能測(cè)試結(jié)果

[0060]由表1所示性能結(jié)果可見(jiàn):本發(fā)明采用廢菌料為填充補(bǔ)強(qiáng)材料制得了性能符合《黑 色聚乙烯架空絕緣料技術(shù)規(guī)范》、可用于制備架空絕緣電纜的絕緣材料，不僅實(shí)現(xiàn)了廢菌料 的資源化利用，節(jié)約了自然資源，降低了環(huán)境污染，具有節(jié)能環(huán)保方面的深遠(yuǎn)意義，而且相 對(duì)于以陶土等傳統(tǒng)填充補(bǔ)強(qiáng)材料制備的復(fù)合材料而言，具有絕緣電阻低、機(jī)械性能更加優(yōu) 良等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的有益效果。
[0061]最后需要在此指出的是：以上僅是本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施例，不能理解為對(duì)本發(fā) 明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和 調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料，其特征在于，至少包括如下組成： 低密度聚乙烯 50-70質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 30~50質(zhì)量份； 填充劑 3~25質(zhì)量份； 交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份； 抗氧劑 1~3質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑 質(zhì)量份； 其中的填充劑為廢菌料或廢菌料與陶土的混合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其特征在于，所述的絕緣材料具有如下組成： 低密度聚乙烯 70質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 30質(zhì)量份； 填充劑 3~25質(zhì)量份； 光引發(fā)劑 0.5~2質(zhì)量份； 紫外光交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份； 抗氧劑 1~3質(zhì)量份； 潤(rùn)滑劑 1~3質(zhì)量份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其特征在于，所述的絕緣材料具有如下組成： 低密度聚乙烯 50質(zhì)量份； 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 50質(zhì)量份； 填充劑 5~25質(zhì)量份； 化學(xué)交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份： 助交聯(lián)劑 0.5~2質(zhì)量份； 抗氧劑 1~3質(zhì)量份 潤(rùn)滑劑 1~3質(zhì)量份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其特征在于:所述的廢菌料為種植食用菌用的廢棄 菌種包，所述的食用菌為蘑菇或木耳。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的絕緣材料，其特征在于:所述的抗氧劑選自抗氧 劑1076、抗氧劑1035、抗氧劑1010中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的絕緣材料，其特征在于:所述的潤(rùn)滑劑選自硬脂 酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鉛、二鹽基性硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、石蠟、乙烯蠟、硬脂酸正丁酯中的至 少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣材料，其特征在于:所述的光引發(fā)劑選自安息香、安息香 烷基醚、安息香酯、苯偶?？s醛、芳基酮中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣材料，其特征在于:所述的紫外光交聯(lián)劑選自三聚氰酸三 烯丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯、三烯丙基三羥基丙烷醚、三烯丙基季戊四醇/四烯丙基季戊 四醇醚混合物中的至少一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣材料，其特征在于:所述的化學(xué)交聯(lián)劑選自過(guò)氧化二異丙 苯、過(guò)氧化苯甲烷、過(guò)氧化乙烷中的至少一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣材料，其特征在于:所述的助交聯(lián)劑選自三聚氰酸三烯 丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯中的至少一種。11. 一種制備權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的絕緣材料的方法，其特征在于，包括如下步 驟： a) 制備廢菌料粉末:稱取干燥的廢菌料或經(jīng)偶聯(lián)劑改性的廢菌料，粉碎、研磨，篩選200 ~250目的粉末； b) 按配方稱取各組成原料； c) 使混合均勻； d) 投入擠出機(jī)，進(jìn)行擠出、造粒。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，偶聯(lián)劑改性廢菌料的操作包括如下步 驟:將偶聯(lián)劑直接加入經(jīng)研磨的廢菌料粉末中，攪拌使混合均勻，然后在60~80°C烘箱中保 溫4~8小時(shí)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于:所述偶聯(lián)劑選自硬脂酸偶聯(lián)劑、鈦酸酯 偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、硅酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于:改性用的偶聯(lián)劑質(zhì)量為廢菌料質(zhì)量 的3~10% 〇15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于：混合溫度為50~60°C，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速2 750rpm;擠出溫度為100~140 °C，擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速2 80rpm。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料及其制備方法，所述的絕緣材料至少包括如下組成：50～70質(zhì)量份低密度聚乙烯、30～50質(zhì)量份乙烯?醋酸乙烯酯共聚物、3～25質(zhì)量份填充劑、0.5～2質(zhì)量份交聯(lián)劑、1～3質(zhì)量份抗氧劑、1～3質(zhì)量份潤(rùn)滑劑，其中的填充劑為廢菌料或廢菌料與陶土的混合物。本發(fā)明采用廢菌料為填充補(bǔ)強(qiáng)材料制得了性能符合《黑色聚乙烯架空絕緣料技術(shù)規(guī)范》的絕緣材料，可作為制備架空絕緣電纜的絕緣材料，不僅實(shí)現(xiàn)了廢菌料的資源化利用，節(jié)約了自然資源，降低了環(huán)境污染，具有節(jié)能環(huán)保方面的深遠(yuǎn)意義，而且制備方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
【IPC分類】H01B3/44, C08K9/04, C08K5/00, C08K3/34, C08K9/06, C08L23/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105713291
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610281882
【發(fā)明人】張書(shū)華, 謝明明, 符家聰, 張紅梅, 陳陽(yáng), 張彌弘
【申請(qǐng)人】上海工程技術(shù)大學(xué)