專利名稱：適于擠壓式一步法的10kv及以下低回縮型硅烷xlpe絕緣料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電纜用的XLPE絕緣料，特別涉及適于擠壓式ー步法生產(chǎn)的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料。
背景技術(shù)：
聚こ烯是ー種優(yōu)質(zhì)的化工原料，通過交聯(lián)反應(yīng)，使聚こ烯分子從ニ維結(jié)構(gòu)變?yōu)槿?維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料的化學(xué)和物理特性相應(yīng)的得到增強(qiáng)，耐溫耐壓性能提高，這種材料即交聯(lián)聚こ烯，通常用其英文名稱縮寫XLPE表示。 聚こ烯的交聯(lián)方法有物理交聯(lián)即輻射交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)兩種。化學(xué)交聯(lián)又分為硅烷交聯(lián)和過氧化物交聯(lián)兩種。目前電纜行業(yè)生產(chǎn)交聯(lián)電纜的エ藝方式分為三類第一類，輻照交聯(lián)；第二類，過氧化物化學(xué)交聯(lián)，包括飽和蒸氣交聯(lián)、惰性氣體交聯(lián)、熔鹽交聯(lián)、硅油交聯(lián)，國內(nèi)均采用第二種惰性氣體交聯(lián)也即干法化學(xué)交聯(lián)；第三類，硅烷化學(xué)交聯(lián)；。以下簡單介紹幾類交聯(lián)エ藝及其成品性能I、輻照交聯(lián)，也稱為物理交聯(lián)采用經(jīng)過改性的聚こ烯絕緣料，通過擠塑機(jī)擠出后，將冷卻后的絕緣線芯，均勻通過高能電子加速器的輻照掃描窗ロ完成交聯(lián)過程。輻照交聯(lián)電纜料中不加入交聯(lián)劑，在交聯(lián)時(shí)是由高能電子加速器產(chǎn)生的高能電子束有效穿透絕緣層，通過能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的，因?yàn)殡娮訋в泻芨叩哪芰?，而且均勻地穿過絕緣層，所以形成的交聯(lián)鍵結(jié)合能量高，穩(wěn)定性好。考慮幾何因數(shù)，生產(chǎn)電纜的電壓等級僅能達(dá)到10KV，優(yōu)勢在6KV以下。此方法設(shè)備投資大，防護(hù)設(shè)施要好，最適用于制備薄型交聯(lián)產(chǎn)品。2、惰性氣體交聯(lián)，也即干法化學(xué)交聯(lián)采用加入過氧化合物交聯(lián)劑的聚こ烯絕緣材料，通過擠塑機(jī)擠出后，連續(xù)均勻地通過充滿高溫、高壓氮?dú)獾拿芊饨宦?lián)管完成交聯(lián)過程。傳熱媒體為氮?dú)?惰性氣體)，交聯(lián)聚こ烯電氣性能優(yōu)良、生產(chǎn)范圍可達(dá)500KV級。3、硅烷化學(xué)交聯(lián)，也即濕法交聯(lián)二十世紀(jì)六十年代研制成功硅烷交聯(lián)技木。該技術(shù)是利用含有雙鏈的こ烯基硅烷在引發(fā)劑的作用下與熔融的聚合物反應(yīng)，形成硅烷接枝聚合物，該聚合物在硅烷醇縮合催化劑的存在下，遇水發(fā)生水解，從而形成網(wǎng)狀的氧烷鏈交聯(lián)結(jié)構(gòu)。硅烷交聯(lián)技術(shù)由于其交聯(lián)所用設(shè)備簡單，エ藝易于控制，投資較少，成品交聯(lián)度高，品質(zhì)好，因而大大推動(dòng)了交聯(lián)聚こ烯的生產(chǎn)和應(yīng)用。除聚こ烯、硅烷外，交聯(lián)中還需使用催化劑、引發(fā)劑、抗氧劑等。現(xiàn)在エ業(yè)上硅烷交聯(lián)聚こ烯主要有ニ種エ藝方法ニ步法生產(chǎn)エ藝和一歩法生產(chǎn)エ藝。兩步法，即先用兩臺擠出機(jī)預(yù)先生產(chǎn)出聚こ烯硅烷接枝料和催化母料，然后將兩種料按ー定比例混合，在第三臺擠出機(jī)上生產(chǎn)交聯(lián)聚こ烯電纜。硅烷交聯(lián)用過氧化物作為引發(fā)齊U。硅烷接枝料一般與5%的催化母料干混，擠出成型制品。該法中硅烷接枝料的存放期較短，因?yàn)榻宦?lián)反應(yīng)在催化劑不存在的情況下也可緩慢進(jìn)行；一歩法，其特點(diǎn)是硅烷、過氧化物、催化劑均直接加入到同一臺擠出機(jī)中，由于配方和生產(chǎn)エ藝的差異，一歩法生產(chǎn)的制品交聯(lián)度可較兩步法有所提高。一歩法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的配方的主要差異在于基材樹脂的參數(shù)選擇ニ步法的基材樹脂多以流動(dòng)性較好的低密度聚こ烯度聚こ烯LDPE為主；而ー步法的基材樹脂多以較為剛性的線性低密度聚こ烯(LLDPE)為主。采用加入硅烷交聯(lián)劑的聚こ烯絕緣材料，通過擠塑機(jī)擠出后，將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-95°C熱水中進(jìn)行水解交聯(lián)，由于濕法交聯(lián)會影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級僅達(dá)10KV。在電和熱的作用下，尤其電纜在過電流或短路故障吋，溫度可能升高使內(nèi)部產(chǎn)生軟化變形，導(dǎo)致絕緣性能降低，其它絕緣損壞，而交聯(lián)聚こ烯絕緣是利用化學(xué)方法或物理方法，使電纜絕緣聚こ烯分子由線性分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹黧w網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，即熱塑性的聚こ烯轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦缘慕宦?lián)聚こ烯，從而大大提高它的耐熱性和機(jī)械性能，減少了它的收縮性，使其受熱以后不再熔化，并保持了優(yōu)良的電氣性能。因此，交聯(lián)聚こ烯絕緣在耐熱、機(jī)械性能方面具有良好優(yōu)越性，成為目前理想的絕緣材料。
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交聯(lián)聚こ烯絕緣電纜的長期允許工作溫度可達(dá)90°C。在130°C溫度以下保持弾性狀態(tài)，相對同等截面的聚氯こ烯絕緣電纜，它的截流量可提高約25%。交聯(lián)聚こ烯絕緣電纜結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、耐熱好、負(fù)載能力強(qiáng)、不熔化、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異特性，越來越來被用戶廣泛地認(rèn)同。中國發(fā)明申請200510026418. O公開了ー種《硅烷交聯(lián)低回縮聚こ烯塑料及其制備方法和應(yīng)用》，它公開的是ニ步法硅烷交聯(lián)聚こ烯，不是一步法硅烷交聯(lián)聚こ烯；它公開的エ藝是適宜用擠管式模具生產(chǎn)，并不適宜用擠壓式模具生產(chǎn)；它公開的基料是幾種樹脂并用，不是單ー種樹脂；它沒有公開基料樹脂的具體牌號，助劑種類和用量標(biāo)明范圍太寬，實(shí)際參考價(jià)值不大。中國發(fā)明申請201010160172公開了ー種《ー步法硅烷交聯(lián)聚こ烯電纜料》，它公開的不是絕緣收縮率在4%以下的低回縮型硅烷交聯(lián)聚こ烯電纜料；它公開的基料是ニ種樹脂并用，不是單ー種樹脂；它也沒有公開基料樹脂的具體牌號，參考價(jià)值不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案為一種適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其組成及配比為(以質(zhì)量份計(jì))線性低密度聚こ烯100份；硅烷I I. 5份；弓丨發(fā)劑O. 04 O. 10份；抗氧劑O. 05 O. 15份；抗銅劑O. 01 O. 05份；催化劑O. 02 O. 15份；潤滑劑O. 10 O. 50份；
所述線性低密度聚こ烯的性能參數(shù)為熔體流動(dòng)速率為1. 7 3. 0g/10min，密度為0. 916 O. 922g/cm3，拉伸屈服強(qiáng)度為彡8. 3MPa，拉伸斷裂強(qiáng)度為彡12. OMPa，斷裂伸長率為彡500%。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，所述硅烷為
こ稀基ニ甲氧基娃燒。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，所述引發(fā)劑為過氧化ニ異丙苯。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，所述抗銅劑 為雙[β (3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，所述催化劑
為ニ月桂酸ニ丁基錫。上述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料所述潤滑劑為こ撐雙硬脂酰胺。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果(I)雖然硅烷XLPE絕緣料的配方組成一般來說并不復(fù)雜，但適宜的生產(chǎn)配方需要充分了解、認(rèn)識到配方中各組分的作用及其對配方性能的影響規(guī)律，必須經(jīng)過長期的調(diào)整才能定型；由于不同樹脂的大分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有差異，會對其接枝交聯(lián)產(chǎn)生很大影響，所以使用不同的基材樹脂或不同生產(chǎn)廠的同一類型的樹脂，也必須對配方適時(shí)調(diào)整、修正；本發(fā)明的絕緣料的配方是經(jīng)過長期生產(chǎn)驗(yàn)證的，有很好的實(shí)用性和參考價(jià)值。(2) ー步法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的配方的主要差異在于對基材樹脂的選擇，本發(fā)明通過對基材樹脂的參數(shù)分析，選用收縮率小、硬度相對較高、易于塑化加工的基料樹脂牌號，這樣就能有效控制硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗(yàn)性能；同時(shí)詳細(xì)注明了基料樹脂的牌號，有很大的實(shí)用參考價(jià)值。(3)除了對基材樹脂的選擇不同外，一歩法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的配方的主要差異還在于助劑品種和量的選擇引發(fā)劑使用關(guān)鍵是用量的把握，過少導(dǎo)致硅烷接枝不夠，過多會引起PE交聯(lián)，降低其流動(dòng)性，擠制困難；抗氧劑有抑制接枝反應(yīng)的作用，在ニ步法中，為減少抗氧劑對接枝過程的影響，大部分抗氧劑要在催化劑母料中加入；而在ー步法中，抗氧劑存在于整個(gè)接枝過程，其品種和量的選擇更為重要。本發(fā)明詳細(xì)注明了各種助劑的品種，并大大縮小了各種助劑的用量范圍，有很大的參考價(jià)值。(4) ー步法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的生產(chǎn)エ藝有差異ニ步法的硅烷XLPE絕緣料分為A料和B料，其中A料為接枝料，B料為催化劑母料，為了防止A料的預(yù)交聯(lián)，必須分開包裝，再在擠出前把A料、B料混合；而ー步法的硅烷XLPE絕緣料沒有A料、B料之分，包裝中的PE還未曾接枝，不存在預(yù)交聯(lián)問題，所以催化劑無需分開包裝，可將所有原料按配比經(jīng)一定的方法混合在一起，電纜生產(chǎn)廠直接在普通擠出機(jī)中一歩完成接枝和絕緣線芯擠制，省去了ニ步法在擠出前A料、B料混合的エ序、エ藝簡單、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、貯存周期長。本發(fā)明的絕緣料適合用一歩法把硅烷、引發(fā)劑、催化劑等直接加入到同一臺擠出機(jī)中造粒，能提高硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗(yàn)性能。
(5) ー步法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的擠出溫度和壓カ有差異ー步法的硅烷XLPE絕緣料的擠出溫度和壓カ可以明顯高于ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的擠出溫度和壓力，本發(fā)明的絕緣料，可以采用較高的擠出溫度和壓カ較高的擠壓式模具生產(chǎn)，增強(qiáng)了絕緣料的塑化程度，降低了材料在模具出來時(shí)刻的拉伸比，就可以簡單而有效控制硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗(yàn)性能。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例I)本實(shí)施例的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料的組成、配比份數(shù)及型號見表ー表一·
Γ份數(shù) Γ 型號·
基料線性低密度聚こ烯(LLDPE)1007042、318B
娃燒こ稀基ニ甲氧基娃燒I. O_ノ
引·過氧化ニ異丙苯0.10
抗氧劑四[甲基-β- (3，5-ニ叔丁基-4-羥 0.15Z
基苯基)丙酸酷]季戊四醇酯Z _
抗銅劑雙[β (3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基) O. 05
丙酰]肼
催化劑二月桂酸ニ丁基錫0.05
潤滑劑こ撐雙硬脂酰胺0.2本實(shí)施例中其絕緣料的機(jī)械性能、物理性能、電性能見表ニ 表ニ
序號項(xiàng)目名稱~實(shí)測值~
未交聯(lián)聚乙烯基料的密度 Γθ
2拉伸強(qiáng)度MPa20.7
~斷裂伸長率%494
~沖擊脆化溫度試驗(yàn)
試驗(yàn)溫度V~7權(quán)利要求
1.一種適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其組成及配比為(以質(zhì)量份計(jì)) 線性低密度聚こ烯100份； 娃燒I I. 5份； 引發(fā)劑O. 04 O. 10份； 抗氧劑O. 05 O. 15份； 抗銅劑O. 01 O. 05份； 催化劑O. 02 O. 15份； 潤滑劑O. 10 O. 50份； 所述線性低密度聚こ烯的性能參數(shù)為熔體流動(dòng)速率為1. 7 3. 0g/10min，密度為O.916 O. 922g/cm3，拉伸屈服強(qiáng)度為> 8. 3MPa，拉伸斷裂強(qiáng)度為S 12. OMPa，斷裂伸長率為彡500%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述娃燒為こ稀基ニ甲氧基娃燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述引發(fā)劑為過氧化ニ異丙苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述抗氧劑為四[甲基-β - (3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述抗銅劑為雙[β (3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述催化劑為二月桂酸ニ丁基錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適于擠壓式一歩法的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其特征在于所述潤滑劑為こ撐雙硬脂酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適于擠壓式一步法的10KV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料，其組成及配比為(以質(zhì)量份計(jì))線性低密度聚乙烯100份；硅烷1～1.5份；引發(fā)劑0.04～0.10份；抗氧劑0.05～0.15份；抗銅劑0.01～0.05份；催化劑0.02～0.15份；潤滑劑0.10～0.50份；按照本發(fā)明生產(chǎn)的絕緣料適于采用一步法把硅烷、引發(fā)劑、催化劑等直接加入到同一臺擠出機(jī)中造粒，從而提高了10KV及以下硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗(yàn)性能，同時(shí)使采用擠壓式模具生產(chǎn)的10KV及以下硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗(yàn)很容易達(dá)到指標(biāo)要求。
文檔編號H01B3/44GK102838827SQ20111017295
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者田維生 申請人:遠(yuǎn)東電纜有限公司, 江蘇新遠(yuǎn)東電纜有限公司, 遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司