10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及絕緣材料領域，尤其涉及10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料及其制備方法。該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到：LLDPE?7042、LLDPE?8320、LDPE、EVA、PP、硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300、抗氧劑1010、抗氧劑DLTP、抗氧劑1024、有機錫、氟橡膠母料。本材料主要用于電纜的絕緣層，以取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優于PVC，而PVC在電線老化等起火的時候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
【專利說明】
10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料及其制備 方法
技術領域
[0001] 本發明涉及絕緣材料領域，尤其涉及10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣 材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 電纜行業使用聚烯烴的品種主要有PE、PP、EVA及EEA等，其中相對量大、應用歷史 長的主要是PE，它有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及經過交聯的XLPE，它們的應用已毋需多說。行 業中現今聚烯烴的應用和發展趨勢主要集中在以下幾方面：
[0003] (1)無鹵低煙材料的系列化、完善化
[0004] 無鹵低煙阻燃電纜料是近年來發展較快的品種，符合IEC92-359標準要求的熱塑 型料已得到越來越廣泛的應用。隨著石油平臺、核電站、艦船用電纜及其他環境惡劣的使用 場合的要求，交聯型無鹵低煙電纜料的應用范圍將會越來越大。
[0005] (2)耐電痕料
[0006] 耐電痕電纜料是隨著ADSS(全介質自承式架空光纜)的推廣應用，而逐漸引起大家 的注意的。其實，在10kV及以上架空電纜為防止在潮濕狀況下產生電暈已有耐電痕要求，由 于其絕緣材料(XLPE、HDPE)本身具有一定的耐電痕性，基本能保證架空電纜耐電痕的要求， 故而問題并不突出。而ADSS主要是沿著110KV、220KV的高壓線路附設，其護套的耐電蝕性將 直接影響光纜壽命，故對護套材料的耐電痕性有較為苛刻的要求，即在施加實際使用拉力 的90%張力情況下，進行1000小時的耐電痕試驗，它需要有為此專門設計的配方體系，其中 的關鍵即為耐電痕劑的使用、優越的物理機械性能、良好工藝加工性的平衡。目前，英、德、 美等國對ADSS的壽命研究還在繼續，其重點還是如何提高置于空間電場中電纜護套材料的 抗電蝕性。
[0007] (3)硅烷交聯料
[0008] 硅烷交聯聚乙烯絕緣料在3KV及以下的力纜中已普遍使用。隨著硅烷交聯技術的 普及，其它如硅烷交聯可剝離屏蔽料、無鹵低煙阻燃料、乙丙電纜料已相繼有產品問世。國 內在硅烷交聯可剝離屏蔽料上已有廠家做了工作，而硅烷交聯無鹵阻燃料、乙丙電纜料尚 少為大家了解，當然更談不上應用了。
[0009] (4)輻照交聯聚烯烴料
[0010] 輻照交聯材料及技術在電力電纜、架空電纜及裝備線上已得到成熟的應用。眾所 周知，行業中105°c及以下溫度等級，無論用XLPE、XLPVC或PVC都可滿足要求，150°C以上，硅 橡膠、氟塑料、聚酰亞胺等品種的應用也已成熟，但在中間溫度等級（如125°C、150°C)的應 用開發上，與國外差距比較大。
【發明內容】
[0011] 為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供10kV及以下電線電纜用硅烷交聯 聚乙烯絕緣材料。本材料主要用于電纜的絕緣層，以取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優 于PVC，而PVC在電線老化等起火的時候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0012] 為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：
[0013] 10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計由 以下的組分制備得到： LLDPB-7042： 40 ~鄕 LLnPE-8320； 18"25%· LDPE: 20-:3?:% EVA: 5'12%
[0014] 硅烷偶聯劑： Γ2% 交聯劑 DCP: 0. ΚΓΟ. 15% 抗氧劑 300: 0.02~0.06% 以及催化劑母料；
[0015] 所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7Q42：. Γ5% LLDPE-832Q： Γ5% FP： 0：. 5^1% 抗氧劑 1010: 0, 〇Γ〇. 1%
[0016] 抗氧劑 I兒ΤΡ: Ο.ΟΓΟ.05% 抗氧劑1024: 0. 2~0. 1% 有機錫： fl, 2~0.1免 氟橡膠母料： 0. Γ0.研L
[0017] 作為優選，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042； 40% LLDPE-8320： 20%
[0018] LDPE： 25% EVA； 8.23% 娃焼偶聯劑： 微 交聯劑DCP: 0. 13%
[0019] 抗氧劑 300: 0.04% 以及催化劑母料;.
[0020] 所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7042； 2,51 LLDei-8320；： 1.5% PP:: Q.. 75% 硅烷偶聯劑： 1, 6%
[0021]抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0.05%： 有機錫； 0.04% 氟橡膠母料： .0, 3_35%。.
[0022]二步法制備1 OkV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料的方法，該方法包括 以下的步驟：
[0023] 1)催化劑母料制備:將以上催化劑母料的材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘 再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入擠出機料斗，擠出機溫度：140~180°C，經雙螺桿擠出后經 過冷卻水槽進行冷卻，再經過風機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔，設置80 °C烘干2小時以 上然后用真空鋁塑袋進行包裝、暫時存放；
[0024] 2)成品制備：
[0025] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300按照比例進行混合，混合后成為硅烷助 劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0026] 2.2)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按比例吸入到攪拌機進行混 合，混合均勻后吸入干燥塔，設定60°C，烘干時間大于半個小時，之后將材料吸入原料料倉； [0027] 2.3)以上物料經計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經配好的硅烷助劑也 經過計量稱在第二區加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進行接枝；
[0028] 2.4)經雙螺桿接枝后的材料經單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經輸送水栗輸送到脫 水機，經脫水后由輸送風機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0029] 2.5)計量、包裝即為成品。
[0030] 一步法制備1 OkV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣料的方法，該方法包括以 下的步驟：
[0031] 1)催化劑母料制備:將以上催化劑母料的材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘 再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入擠出機料斗，擠出機溫度：140~180°C，經雙螺桿擠出后經 過冷卻水槽進行冷卻，再經過風機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔，設置80 °C烘干2小時以 上然后用真空鋁塑袋進行包裝、暫時存放；
[0032] 2)成品制備：
[0033] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300按照比例進行混合，混合后成為硅烷助 劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0034] 2.2)將主設備雙錐轉鼓進行加熱到90°C ;
[0035] 2.3)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按比例吸入到雙錐轉鼓內，然 后將蓋子密閉，開啟雙錐轉鼓進行干燥、混合；
[0036] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小時后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到 物料內；
[0037] 2.5)硅烷助劑經過2.5小時的吸收后放出；
[0038] 2.6)計量、包裝即為成品。
[0039] 本發明由于采用了上述的技術方案，本發明的材料主要用于電纜的絕緣層，以取 代目前的PVC材料為主，絕緣性能優于PVC，而PVC在電線老化等起火的時候會放出有毒有害 氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0040] 使用本發明的產品生產，螺桿轉速及電流穩定，生產240mm2，放線速度每分鐘4.5 米；在擠出時，出膠均勻，無顆粒，連續開機12天無老膠出現；電纜熱延伸檢測在70 %~ 80%，永久變形在0~5%范圍內；局部放電檢測在2PC以內，工頻耐壓試驗30分鐘無擊穿;半 成品、成品檢測均符合GB/T 12706-2002要求。
[0041] 本發明的產品與聚氯乙烯比較，抗熱變性比PvC好，抗過載能力強。短路運行溫度 最高可達250 °C。而PVC耐熱性差，其80 °C持續4h其變性可達50%。當電纜過載運行時易造成 絕緣老化及軟化變性而引起擊穿，PVC老化引起電纜火災事故占電火災事故總數的50 % ;交 聯聚乙烯密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明顯減輕線纜的質量。與熱塑性聚乙烯比較，提 高了耐熱變形性，改善了高溫下的力學性能，改進了耐環境應力龜裂與耐熱老化性能，增強 了耐化學穩定性和耐溶劑性，減少了冷流性，絕緣電阻高，介質損耗角正切小，基本上不隨 溫度的改變而改變，基本保持了原來的電氣性能。
【具體實施方式】 [0042] 實施例1
[0043] 10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計由 以下的組分制備得到： LLD'PE-T〇42: 42,25% LLDPB-8320：： 21 5% LIFE; 25% EVA： 8.23% PP: 0.75% 硅烷偶聯劑： 1.61
[0044] 交聯劑 DCP: 0. 13% 抗氧劑300: 0.04% 抗氧劑 1010: 0. 05% 抗氧劑 DLTP: 0. Q2:5% 抗氧劑 1024: (). 05% 有機錫： G.04% 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0045] 二步法制備10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料的方法，主要由兩部 分組成，一是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0046] 1、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042:: 22. 5 公斤 么 2滿 LLDPE-8320；： 15 公斤 1,滿 PP： 7,5 公斤 Q. 7§% 氟橡膠母粒：3. 35公斤 0. 335%
[0047] 有機錫i 0.4公斤 0. 0 抗氧劑1010: 0.5公斤 0.05? 抗氧劑BLIP: 0. 25公斤 G. 025% 抗氧劑1024: Q. 5公斤 0:.促%;
[0048]將以上材料(共50公斤)在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然 后放出倒入擠出機料斗(擠出機溫度：140~180 °C )，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷 卻，再經過風機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔(設置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑 袋進行包裝、暫時存放。
[0049] 2、成品制備：
[0050] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進行混 合(混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0051 ] 2·2)將LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40% :20%:25%: 8.23 % : 5 %的比例吸入到攪拌機進行混合，混合均勻后吸入干燥塔，設定60 °C，烘干時間大 于半個小時，之后將材料吸入原料料倉；
[0052] 2.3)以上物料經計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經配好的硅烷助劑也 經過計量稱在第二區加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進行接枝；
[0053] 2.4)經雙螺桿接枝后的材料經單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經輸送水栗輸送到脫 水機，經脫水后由輸送風機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0054] 2.4)計量、包裝即為成品。
[0055] 2.5)對以上制備的產品進行檢測，檢測結果為合格。
[0056]
[0058] 實施例2
[0059] 10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 40.70% LLDPE-8320： 24.35% IMR： 21 25%： EV1：： 10.68% PP；. 0.75% 硅烷偶聯劑： i,:_
[0060]交聯劑 DCP: 0. 13% 抗氧劑300: 0. 04% 抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05% 有機錫.· 0.04% 氟橡膠母料； 0. 335%。：
[0061 ]上述的絕緣材料采用實施例1的二步法制備絕緣材料。
[0062] 實施例3
[0063] 10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 42.25% LLDPE-8320, 21.5% LDPE： 篇 EVA： 8.23%
[0064] pPi： a：?si 硅烷偶聯劑： 1. 6% 交聯劑DCP: 0. 13% 抗氧劑300: Q. 0? 抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05%
[0065] 有機錫€. 04% 氟橡膠母料： Q:,335%。
[0066] 一步法制備10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料的方法。主要由兩部 分組成，一是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0067] -、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042： 22, § 公斤 2.2:5% LLDPE-8320: 15 公斤 1.5% PP； 7.5 公斤 0.75% 氟橡膠母粒： 3,35公斤 0.3:35%
[0068] 有機錫： （14公濘 0.04% 抗氧劑1010: 0.5公斤 0,05% 抗氧劑DLTP: 0.25公斤 0,025% 抗氧劑1024: 0.5公斤 0.05%;
[0069]將以上材料(共50公斤)在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然 后放出倒入擠出機料斗(擠出機溫度：140~180 °C )，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷 卻，再經過風機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔(設置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑 袋進行包裝、暫時存放。
[0070] 二、成品制備：
[0071] 1、將硅烷偶聯劑、交聯劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進行混合 (混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0072] 2、將主設備雙錐轉鼓進行加熱到90°C ;
[0073] 3、將 LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40%:20%:25% :8·23%: 5%的比例吸入到雙錐轉鼓內，然后將蓋子密閉，開啟雙錐轉鼓進行干燥、混合；
[0074] 4、以上物料干燥、混合2.5小時后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到物 料內；
[0075] 5、硅烷助劑經過2.5小時的吸收后放出；
[0076] 6、計量、包裝即為成品。
[0077] 7、對以上制備的產品進行檢測，檢測結果為合格。
[0078]
[0079]
[0080] 實施例4
[0081] 10kV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，該絕緣材料按重量百分比計由 以下的組分制備得到： LLDPE-7042； 44.25% LLDPE-83B0： 20：, Si LDPEt 21% 艦11. 23%
[0082] PPt Q, 75% 硅烷偶聯劑： 1.6% 交聯劑DCP; 0, 13% 抗氧劑300: 0. 04% 抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 OLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05%
[0083] 有機錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 335%。
[0084] 上述的絕緣材料采用實施例3的一步法制備絕緣材料。
【主權項】
1. IOkV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，其特征在于該絕緣材料按重量百 分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042: 40^46% LLDPE-83,2〇i IS ~25% LDPE ： 2:0-30% EVA： 5^12% 娃焼偶聯劑： 12% 交聯劑 DCP: 0. !0"0. 10% 抗氧劑 300: 0, 02"0. 06% 以及催化劑母料； 所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： Γ5% LLDPE-8320:: Γ51 PPi 0·5~1% 抗氧劑 1010: 0.02 ~0.1% 抗氧劑 DLTP: 0. 0Γ.0. 05% 抗氧劑1024: 0. 2~0. 1% 有機錫: 0. 21). 1% 氟橡膠母料； Q. 1/VQ:.擲。_2. 根據權利要求1所述的IOkV及以下電線電纜用硅烷交聯聚乙烯絕緣材料，其特征在 于該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 40% LLDPE-3320：： 20% LDPE: 25%. EVA： 8.23% 硅烷偶聯劑： 1.6% 交聯劑DCP: 0, 13% 抗氧劑300: 0. 04% 以及催化劑母料； 所述的催化劑母料由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 2.5% LLDPE-8320； 1.5?: PP： 0. 75% 硅烷偶聯劑： 1.6% 抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0.05% 有機錫: 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 33擲。
【文檔編號】C08L23/06GK106009237SQ201610548677
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發明人】趙勇, 李順利, 俞麗琴, 蔡煜明, 潘姝君
【申請人】浙江太湖遠大新材料股份有限公司