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
技術領域：
本發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的IOKV及以下低回縮型硅烷XLPE絕緣料。
背景技術：
聚こ烯是ー種優質的化工原料，通過交聯反應，使聚こ烯分子從ニ維結構變為三 維網狀結構，材料的化學和物理特性相應的得到增強，耐溫耐壓性能提高，這種材料即交聯聚こ烯，通常用其英文名稱縮寫XLPE表示。 聚こ烯的交聯方法有物理交聯即輻射交聯和化學交聯兩種。化學交聯又分為硅烷交聯和過氧化物交聯兩種。目前電纜行業生產交聯電纜的エ藝方式分為三類第一類，輻照交聯；第二類，過氧化物化學交聯，包括飽和蒸氣交聯、惰性氣體交聯、熔鹽交聯、硅油交聯，國內均采用第二種惰性氣體交聯也即干法化學交聯；第三類，硅烷化學交聯；。以下簡單介紹幾類交聯エ藝及其成品性能I、輻照交聯，也稱為物理交聯采用經過改性的聚こ烯絕緣料，通過擠塑機擠出后，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過程。輻照交聯電纜料中不加入交聯劑，在交聯時是由高能電子加速器產生的高能電子束有效穿透絕緣層，通過能量轉換產生交聯反應的，因為電子帶有很高的能量，而且均勻地穿過絕緣層，所以形成的交聯鍵結合能量高，穩定性好。考慮幾何因數，生產電纜的電壓等級僅能達到10KV，優勢在6KV以下。此方法設備投資大，防護設施要好，最適用于制備薄型交聯產品。2、惰性氣體交聯，也即干法化學交聯采用加入過氧化合物交聯劑的聚こ烯絕緣材料，通過擠塑機擠出后，連續均勻地通過充滿高溫、高壓氮氣的密封交聯管完成交聯過程。傳熱媒體為氮氣(惰性氣體)，交聯聚こ烯電氣性能優良、生產范圍可達500KV級。3、硅烷化學交聯，也即濕法交聯二十世紀六十年代研制成功硅烷交聯技木。該技術是利用含有雙鏈的こ烯基硅烷在引發劑的作用下與熔融的聚合物反應，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，遇水發生水解，從而形成網狀的氧烷鏈交聯結構。硅烷交聯技術由于其交聯所用設備簡單，エ藝易于控制，投資較少，成品交聯度高，品質好，因而大大推動了交聯聚こ烯的生產和應用。除聚こ烯、硅烷外，交聯中還需使用催化劑、引發劑、抗氧劑等。現在エ業上硅烷交聯聚こ烯主要有ニ種エ藝方法ニ步法生產エ藝和一歩法生產エ藝。兩步法，即先用兩臺擠出機預先生產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，在第三臺擠出機上生產交聯聚こ烯電纜。硅烷交聯用過氧化物作為引發齊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，因為交聯反應在催化劑不存在的情況下也可緩慢進行；一歩法，其特點是硅烷、過氧化物、催化劑均直接加入到同一臺擠出機中，由于配方和生產エ藝的差異，一歩法生產的制品交聯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選擇ニ步法的基材樹脂多以流動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。采用加入硅烷交聯劑的聚こ烯絕緣材料，通過擠塑機擠出后，將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-95°C熱水中進行水解交聯，由于濕法交聯會影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級僅達10KV。在電和熱的作用下，尤其電纜在過電流或短路故障吋，溫度可能升高使內部產生軟化變形，導致絕緣性能降低，其它絕緣損壞，而交聯聚こ烯絕緣是利用化學方法或物理方法，使電纜絕緣聚こ烯分子由線性分子結構轉變為主體網狀分子結構，即熱塑性的聚こ烯轉變為熱固性的交聯聚こ烯，從而大大提高它的耐熱性和機械性能，減少了它的收縮性，使其受熱以后不再熔化，并保持了優良的電氣性能。因此，交聯聚こ烯絕緣在耐熱、機械性能方面具有良好優越性，成為目前理想的絕緣材料。
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交聯聚こ烯絕緣電纜的長期允許工作溫度可達90°C。在130°C溫度以下保持弾性狀態，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%。交聯聚こ烯絕緣電纜結構簡單、重量輕、耐熱好、負載能力強、不熔化、耐化學腐蝕、機械強度高等優異特性，越來越來被用戶廣泛地認同。中國發明申請200510026418. O公開了ー種《硅烷交聯低回縮聚こ烯塑料及其制備方法和應用》，它公開的是ニ步法硅烷交聯聚こ烯，不是一步法硅烷交聯聚こ烯；它公開的エ藝是適宜用擠管式模具生產，并不適宜用擠壓式模具生產；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，助劑種類和用量標明范圍太寬，實際參考價值不大。中國發明申請201010160172公開了ー種《ー步法硅烷交聯聚こ烯電纜料》，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，參考價值不大。
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，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。實現本發明目的技術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(以質量份計)線性低密度聚こ烯100份；硅烷I I. 5份；弓丨發劑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為熔體流動速率為1. 7 3. 0g/10min，密度為0. 916 O. 922g/cm3，拉伸屈服強度為彡8. 3MPa，拉伸斷裂強度為彡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。采用了上述技術方案后，本發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雜，但適宜的生產配方需要充分了解、認識到配方中各組分的作用及其對配方性能的影響規律，必須經過長期的調整才能定型；由于不同樹脂的大分子內部結構有差異，會對其接枝交聯產生很大影響，所以使用不同的基材樹脂或不同生產廠的同一類型的樹脂，也必須對配方適時調整、修正；本發明的絕緣料的配方是經過長期生產驗證的，有很好的實用性和參考價值。(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，本發明通過對基材樹脂的參數分析，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性能；同時詳細注明了基料樹脂的牌號，有很大的實用參考價值。(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劑使用關鍵是用量的把握，過少導致硅烷接枝不夠，過多會引起PE交聯，降低其流動性，擠制困難；抗氧劑有抑制接枝反應的作用，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，抗氧劑存在于整個接枝過程，其品種和量的選擇更為重要。本發明詳細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，有很大的參考價值。(4) ー步法與ニ步法的硅烷XLPE絕緣料的生產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料的預交聯，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，不存在預交聯問題，所以催化劑無需分開包裝，可將所有原料按配比經一定的方法混合在一起，電纜生產廠直接在普通擠出機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、產品性能穩定、貯存周期長。本發明的絕緣料適合用一歩法把硅烷、引發劑、催化劑等直接加入到同一臺擠出機中造粒，能提高硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗性能。
(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，增強了絕緣料的塑化程度，降低了材料在模具出來時刻的拉伸比，就可以簡單而有效控制硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗性能。
具體實施例方式(實施例I)本實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、配比份數及型號見表ー表一·
Γ份數 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本實施例中其絕緣料的機械性能、物理性能、電性能見表ニ 表ニ
序號項目名稱~實測值~
未交聯聚乙烯基料的密度 Γθ
2拉伸強度MPa20.7
~斷裂伸長率%494
~沖擊脆化溫度試驗
試驗溫度V~7權利要求
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(以質量份計) 線性低密度聚こ烯100份； 娃燒I I. 5份； 引發劑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為熔體流動速率為1. 7 3. 0g/10min，密度為O.916 O. 922g/cm3，拉伸屈服強度為> 8. 3MPa，拉伸斷裂強度為S 12. OMPa，斷裂伸長率為彡500%。
2.根據權利要求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.根據權利要求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劑為過氧化ニ異丙苯。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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(以質量份計)線性低密度聚乙烯100份；硅烷1～1.5份；引發劑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；按照本發明生產的絕緣料適于采用一步法把硅烷、引發劑、催化劑等直接加入到同一臺擠出機中造粒，從而提高了10KV及以下硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗性能，同時使采用擠壓式模具生產的10KV及以下硅烷XLPE絕緣電纜的絕緣收縮試驗很容易達到指標要求。
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 優先權日2011年6月24日
發明者田維生 申請人:遠東電纜有限公司, 江蘇新遠東電纜有限公司, 遠東復合技術有限公司