小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料及其制備方法
【專利摘要】一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料，該絕緣料包括硅烷接枝料A組份和催化劑母粒B組份，硅烷接枝料A組份配方組成為：易加工聚乙烯40～60重量份；低密度聚乙烯為10～30重量份；高流動線性低密度聚乙烯20～50重量份；硅烷交聯劑1～4重量份；接枝引發劑0.5～1.7重量份；第一抗氧劑0.2～2.0重量份；催化劑母粒B組份配方組成為：高流動線性低密度聚乙烯50重量份；低流動線性低密度聚乙烯50重量份；第一催化劑1～10重量份；第二催化劑0.5～1.2重量份；潤滑劑1～10重量份；第二抗氧劑1～6重量份；第三抗氧劑1～10重量份。本發明提供的絕緣料具有優越的高速擠出工藝性能，光滑的表面外觀，長時間擠出，機頭口模沒有析出物，適合應用于小規格電線的制造。
【專利說明】
小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料及其制 備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電線電纜料技術領域，具體涉及一種小規格電線用高速擠出二步法硅 烷交聯聚乙烯絕緣料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 交聯改性是提高聚乙烯耐熱性、耐候性等性能的重要手段。聚乙烯的交聯方法主 要可以分為三類:過氧化物交聯法、輻照交聯法和硅烷交聯法。過氧化物交聯法設備成本 高，工藝復雜并且不適合用來制造小規格電線;輻照交聯法對厚度有限制并且成纜后需要 輻照，工序較多，并且輻照成本高昂；硅烷交聯法不需要專門的交聯設備，工藝相較于前兩 者更為簡單，因此在低壓電線電纜領域有著巨大的優勢。
[0003 ]硅烷交聯聚乙烯絕緣料占據著1 OkV以下電線電纜絕緣料的大部分的市場份額。在 使用單螺桿擠出機擠出硅烷交聯聚乙烯絕緣料制造小規格電線時，由于硅烷交聯絕緣料中 含有過氧化物引發劑，為防止料在螺桿中焦燒，發生預交聯，需要盡可能地減少料在螺桿中 存留時間，螺桿需要以較高的轉速運轉，與之對應的是較快的出膠量，小規格電線由于絕緣 層較薄，因此需要極快的牽引速度。但是現有硅烷交聯聚乙烯絕緣料，由于樹脂原料劑及潤 滑劑等配方，在高速擠出的情況下，容易出現熔體破裂，發生鯊魚皮畸變，導致電纜表面粗 糙，并且長時間快速擠出時，模口處時常伴有析出。因此市場迫切需要一種適用于小規格電 線高速擠出的硅烷交聯絕緣料。
[0004] 中國發明專利申請201410822580.2公開了一種高速擠出低收縮硅烷交聯電纜料、 制備方法以及硅烷交聯電纜。該專利通過加入納米碳酸鈣等無機物，減少材料與設備之間 的摩擦力，從而保證高速的出膠量，該方法適用于絕緣層較厚，牽引較慢的大規格電纜。但 該方法未專門對小規格電線高速擠出所需要的快速牽引進行優化，高速牽引情況下仍然會 出現熔體破裂，發生鯊魚皮畸變，并且理論上加入碳酸鈣等無機填料后材料電阻將變小，因 此并不適合用于小規格硅烷交聯聚乙烯電線的制造。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種高速擠出工藝性能優越，表面光滑的小 規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料及其制備方法。
[0006] 本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：
[0007] -種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料，包括硅烷接枝料A組 份和催化劑母粒B組份，所述硅烷接枝料A組份和催化劑母粒B的重量比為100:4~6。其中：
[0008] 硅烷接枝料A組份中各組份和各組份配比為：易加工聚乙烯為40~60重量份;低密 度聚乙烯為10~30重量份;高流動線性低密度聚乙烯30~50重量份;硅烷交聯劑1~4重量 份;接枝引發劑〇. 5~1.7重量份;潤滑劑0.1~1.0重量份;第一抗氧劑0.2~2.0重量份；
[0009] 其中易加工聚乙烯、低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯的總量為100份。所述的易 加工聚乙稀的恪融指數為0.5g/10min到3.0g/10min，拉升強度大于等于20Mpa;
[00?0]所述的第一抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑DSTP、抗氧劑168及抗氧劑300中的一 種或多種。
[0011] 所述的硅烷接枝料A組份中硅烷交聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基 硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或者多種的混合物。
[0012] 所述硅烷接枝料A組份中的接枝引發劑為過氧化二異丙苯或2,5_二甲基-2,5_雙 (叔丁基過氧基)己烷或者二者的混合物。
[0013 ]催化劑母粒B組份中各組份及配比為：
[0014] 高流動線性低密度聚乙烯40~50重量份；低流動線性低密度聚乙烯40~50重量 份;第一催化劑1~10重量份;第二催化劑0.5~1.2重量份;潤滑劑1~2重量份;第二抗氧劑 1~6重量份;第三抗氧劑1~10重量份。
[0015] 其中，第二抗氧劑為抗氧劑1024,第三抗氧劑選自抗氧劑1010和抗氧劑168中一種 或兩種混合物。
[0016] 其中，第一催化劑為二月硅酸二丁基錫，第二催化劑為對甲苯磺酸。
[0017] 所述的硅烷接枝料A組份及催化劑母粒B組份中的潤滑劑選自含氟流變劑、硅酮母 粒及微晶蠟中的一種及多種。
[0018] 本發明采取的又一技術方案是:一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙 烯絕緣料的制備方法，其包括如下步驟：
[0019] (1)制備硅燒接枝料A組份:按照配方配比將硅烷交聯劑、接枝引發劑及第一抗氧 劑混合，制得硅烷混合液;按配方比將易加工聚乙烯、低密度聚乙烯、高流動線性低密度聚 乙烯加入BUSS擠出機的料倉內，用電腦控制液體計量稱向BUSS擠出機的螺桿中準確注射硅 烷混合液，經過BUSS螺桿塑化接枝，單螺桿造粒，脫水干燥后制得硅烷接枝料A組份；
[0020] (2)制備催化劑母粒B組份:按配方比準確稱取兩種線性低密度聚乙烯、第一催化 劑、第二催化劑、潤滑劑、第二抗氧劑、第三抗氧劑，經過高速攪拌機混合均勻，再經過雙螺 桿擠出機擠出造粒，脫水干燥，制得催化劑母粒B組份；
[0021] (3)將步驟(1)所得硅烷接枝料A組份和步驟(2)所得催化劑母粒B組份按重量配比 100:4~6配比包裝即得小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料。
[0022] 進一步地，步驟（1)中，使用往復式螺桿BUSS擠出機，BUSS擠出機的溫度設置為壓 縮段 150°C~195°C，均化段200°C~220°C ;
[0023] 進一步地，步驟(2)中，BUSS擠出機的進料段、壓縮段、熔融段及模頭溫度依次設置 為 120Γ ~13(TC、14(TC ~16(TC、17(TC ~18(TC 以及 18(TC ~185Γ。
[0024] 本發明中，全部所述的原料均可以通過商購，且滿足標準化工產品要求。
[0025] 由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0026]本發明提供的小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料是一種新型 的二步法硅烷交聯絕緣料，由于新穎的樹脂類型及配比，合適的潤滑體系，其具有優越的高 速擠出工藝性能(2.5mm2規格的電線，放線速度能達300m/min以上），光滑的表面外觀，并且 在長時間高速擠出時，機頭口模沒有析出物，非常適合應用于小規格電線的制造，各項指標 都符合JB/T10437-2004的要求，故也可用于常規大規格的硅烷交聯絕緣電纜使用，由于材 料配方體系中未加入有毒有害物質，故相較于現有技術更加環保。
[0027] 本發明提供的小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方法與 傳統二步法娃烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方法相比，采用往復式BUSS擠出機混煉，混合更為均 勻，接枝更加充分，并且通過對硅烷接枝料A組份熔體流動速率的控制，快速有效地了解材料中 硅烷接枝料A組份的接枝率，可有效地控制調整生產工藝，保證材料的穩定性。并且采用硅烷接 枝料A組份與催化劑母粒B組份重量比為92:8，相較于傳統95:5的配比，催化劑分散更加均勻。
【具體實施方式】
[0028] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體實施例，進一步闡述本發明。
[0029] 實施例1
[0030] 本實施例提供一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備 方法采用的原料及用量參見表1，其中：
[0031] 易加工聚乙烯樹脂為住友化學產易加工聚乙烯牌號為：CU2002,熔體流動速率為 2.0g/10min，密度為0.920g/cm 3;低密度聚乙烯為北歐化工產低密度聚乙烯牌號為： FB2230，體流動速率為0.20g/10min，密度為0.923g/cm3;第一抗氧劑為抗氧劑300;潤滑劑 為含氟流變劑ppa;高流動線性低密度聚乙烯為中石化鎮海煉化產的線性低密度聚乙烯牌 號為:8320;接枝引發劑為過氧化二異丙苯;硅烷交聯劑包含為乙烯基二甲氧基硅烷、乙稀 基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷三者按重量比1:1:2復配的混合物； [0032]低流動線性低密度聚乙烯為鎮海煉化產線性低密度樹脂牌號為:7042;第三抗氧 劑包含重量比為1:1的抗氧劑1010和抗氧劑168,第一催化劑為二月硅酸二丁基錫，第二催 化劑為對甲苯磺酸。
[0033]小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方法包括如下步驟： [0034] (1)將三種硅烷交聯劑、接枝應發劑、抗氧劑300混合為硅烷混合液;將易加工聚乙 烯、低密度聚乙烯、高流動線性低密度聚乙烯加入BUSS擠出機的料倉中，用電腦控制液體計 量稱向螺桿中準確注射硅烷混合液，經過BUSS螺桿塑化接枝，單螺桿造粒，脫水干燥后制 得硅烷接枝料A組份。
[0035] (2)按比例稱去高流動線性低密度聚乙烯和低流動線性低密度聚乙烯、第二抗氧 劑、第三抗氧劑第一催化劑及第二催化劑，高速攪拌機攪拌混合均勻，經過雙螺桿擠出機擠 出造粒，脫水干燥，制得催化劑母粒B組份。
[0036] (3)將步驟(1)所得硅烷接枝料A組份和步驟(2)所得催化劑母粒B組份按重量配比 92:8配比包裝即得小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料。
[0037] 實施例2
[0038]本實施例提供一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方 法采用的原料及用量參見表1，易加工聚乙烯和硅烷交聯劑之外的原料均與實施例1相同。 [0039]本例中，所選擇的易加工聚乙烯為住友化學聚乙烯，牌號為GT140,溶體流動速率 為0.9g/10min;硅烷交聯劑為純乙烯基三甲氧基硅烷。
[0040]小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備過程同實施例1。
[0041 ] 實施例3
[0042]本實施例提供一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備 方法采用的原料及用量參見表1，潤滑劑和接枝引發劑外的原料均與實施例1相同。
[0043] 本例中潤滑劑為含氟流變劑PPA和微晶蠟按1:1的重量比復配，接枝引發劑為2,5_ 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷。
[0044] 小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備過程同實施例1。
[0045] 實施例4
[0046] 本實施例提供一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備 方法采用的原料及用量參見表1，潤滑劑和第三抗氧劑之外的原料均與實施例1相同，潤滑 劑為硅酮母粒，第三抗氧劑包含重量比為2:1的抗氧劑1010和抗氧劑168。
[0047]小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備過程同實施例1。 [0048] 表1實施例1~4及對比例1
的原料組成
[0051] 對比例1
[0052] 本對比例提供一種傳統的二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方法采用的原料 及用量參見表1，除樹脂基料和硅烷交聯劑外原料和實施例1相同。
[0053] 本對比例中低密度聚乙烯采用揚子石化巴斯夫的低密度聚乙烯牌號為2220H，硅 烷交聯劑為純乙烯基三甲氧基硅烷。本對比例中不加入易加工聚乙烯和第二催化劑。
[0054]二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料的制備方法包括如下步驟：
[0055] (1)將硅烷交聯劑、接枝應發劑、抗氧劑300混合為硅烷混合液;將低密度聚乙烯、 高流動線性低密度聚乙烯加入雙螺桿擠出機的料倉中，用電腦控制液體計量稱向螺桿中準 確注射硅烷混合液，經過雙螺桿塑化接枝，過水槽拉條造粒，脫水干燥后制得硅烷接枝料A 組份。
[0056] (2)按比例稱去高流動線性低密度聚乙烯、低流動線性低密度聚乙烯、第二抗氧 劑、第三抗氧劑第一催化劑，高速攪拌機攪拌混合均勻，經過雙螺桿擠出機擠出造粒，脫水 干燥，制得催化劑母粒B組份。
[0057] (3)將步驟（1)所得硅烷接枝料A組份和步驟(2)所得催化劑母粒B組份按重量配比 92:8配比包裝即得二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料。
[0058]將實施例1~4及對比例1制備的料制成測試樣品，（1mm厚度試樣，在90°C熱水恒溫 防止6h)，并對各項性能進行測試。結果參見表2。為方便比較還在表2中列出了該類材料行 業標準(JB/T10437-2004)所規定的指標值。
[0059]表2實施例1~5及對比例1的二步法硅烷交聯絕緣料的性能
[0062]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【主權項】
1. 一種小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料，其特征在于，包括硅烷 接枝料A組份和催化劑母粒B組份，所述硅烷接枝料A組份和催化劑母粒B的重量比為100:4 ~6;其中： 硅烷接枝料A組份中各組份和各組份配比為：易加工聚乙烯40~60重量份、低密度聚乙 烯為10~30重量份、線性低密度聚乙烯30~50重量份、硅烷交聯劑1~4重量份、接枝引發劑 0.5~1.7重量份、潤滑劑0.1~1.0重量份、第一抗氧劑0.2~2.0重量份； 催化劑母粒B組份中各組份及配比為:高流動線性低密度聚乙烯50重量份;低流動線性 低密度聚乙烯50重量份;第一催化劑1~10重量份;第二催化劑0.5~1.2重量份;潤滑劑1~ 2重量份;第二抗氧劑1~6重量份;第二抗氧劑1~10重量份。2. 根據權利要求1所述的絕緣料，其特征在于:所述易加工聚乙烯、低密度聚乙烯和線 性低密度聚乙烯的總量為100重量份； 所述的第一抗氧劑選自抗氧劑1 〇 1 〇、抗氧劑DSTP、抗氧劑168及抗氧劑300中的一種或 多種。3. 根據權利要求1所述的絕緣料，其特征在于：所述硅烷交聯劑為乙烯基三甲氧基硅 烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或者多種的混合物。4. 根據權利要求1所述的絕緣料，其特征在于:所述的硅烷接枝料A組份及催化劑母粒B 組份中的潤滑劑選自含氟流變劑、硅酮母粒及微晶蠟中的一種及多種。5. 根據權利要求1所述的絕緣料，其特征在于:所述硅烷接枝料A組份中的接枝引發劑 為過氧化二異丙苯或2,5_二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷或者二者的混合物。6. 根據權利要求1所述的烯絕緣料，其特征在于:所述的第一催化劑選自二月硅酸二丁 基錫、二月硅酸二丁辛基錫及辛酸亞錫中的一種或多種;所述的第二催化劑選自對甲苯磺 酸、對甲苯磺酰氯中的一種或多種。7. 根據權利要求1所述的烯絕緣料，其特征在于:所述第二抗氧劑為抗氧劑1024,第三 抗氧劑選自酚類抗氧劑、氨類抗氧劑及硫代雙酚類抗氧劑中一種或多種混合物。8. -種制備權利要求1至7中任一項所述的絕緣料，其特征在于:如下步驟： (1) 制備接硅烷接枝料A組份:按照配方配比將硅烷交聯劑、接枝引發劑及第一抗氧劑 混合，制得硅烷混合液;按配方比將易加工聚乙烯、低密度聚乙烯、高流動線性低密度聚乙 烯加入BUSS擠出機的料倉內，用電腦控制液體計量稱向螺桿中準確注射硅烷混合液，經過 BUSS螺桿塑化接枝，單螺桿造粒，脫水干燥后制得硅烷接枝料A組份； (2) 制備催化劑母粒B組份:按配方比準確稱取線性低密度聚乙烯、第一催化劑、第二催 化劑、潤滑劑、第二抗氧劑、第三抗氧劑，經過高速攪拌機混合均勻，經過雙螺桿擠出機擠出 造粒，脫水干燥，制得催化劑母粒B組份； (3) 將步驟（1)所得硅烷接枝料A組份和步驟(2)所得催化劑母粒B組份按配比包裝即得 小規格電線用高速擠出二步法硅烷交聯聚乙烯絕緣料。9. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于:步驟（1)中，使用往復式螺桿BUSS擠出 機，BUSS擠出機的溫度設置為壓縮段150 °C~195 °C，均化段200 °C~220 °C。10. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，雙螺桿擠出機的進料段、 壓縮段、熔融段及模頭溫度依次設置為120°C~130°C、140°C~160°C、170°C~180°C以及 180°C ~185°C。
【文檔編號】C08L23/08GK105968499SQ201610403429
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】童晨, 張麗本, 何軍, 欒珊珊
【申請人】安徽滁州德威新材料有限公司