一种木质素改性xlpe电缆外护套材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电缆外护套材料技术领域，特别是一种木质素改性XLPE电缆外护套 材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 适用于IOkV及以下中低压电线电缆材料常用硅烷接枝低密度聚乙稀，由95份硅 烷接枝低密度聚乙烯料和5份催化剂母料两步法接枝合成，拉伸强度多14Mpa，断裂拉伸应 变多350%。运输和使用过程中由于人为和自然老化等原因很容易造成绝缘层破坏，从而造 成潮气或水分进入电缆绝缘内。潮气或水分一旦从电缆端部或电缆外护层进入电缆绝缘 后，就有可能从绝缘外铜丝屏蔽的间隙或从导体的间隙纵向渗透，危及整个电缆系统。受潮 后的电缆在高电场作用下会产生"水树枝"现象，从而使交联聚乙烯绝缘性能下降，最终导 致电缆绝缘击穿。因此提高绝缘电缆的力学性能和耐老化性能是延长交联聚乙烯绝缘电力 电缆寿命的关键因素。
[0003] CN 10103881359 A描述了一种高耐磨绝缘电缆料及其制备方法，CN 104130494 A 提供了一种导热绝缘电缆护套料及其制备方法。上述方法原材料种类多，制备过程复杂。木 质素是一种储量巨大，仅次于纤维素和甲壳素的生物质资源，是惟一能够提供可再生芳基 化合物的非石油资源，并且每年都以1500亿吨的速度再生，具有来源丰富、可再生、价格低 廉等优点；而且木质素具有无毒、耐候、优良的热和光稳定性及抗微生物等特性，这些优点 赋予了木质素在高分子材料改性方面广阔的应用前景。随着石油资源的紧缺以及可再生资 源的关注，木质素与共混体系的各种性质和共混过程已取得较大发展，共混技术也逐渐趋 于成熟，如木质素改性聚乙烯的塑料得到广泛研究和应用，木质素在聚氯乙烯、聚乙烯、聚 丙烯、聚氨酯以及酚醛树脂等五种树脂中的应用研究也较多，但木质素于交联聚乙烯共混 形成橡胶的的研究和应用相对较少。
[0004] 鉴于电力电缆绝缘材料的高耐老化性能和高强度力学性能的需求，因此以来源丰 富、可再生、价格低廉的酶解木质素改性交联聚乙烯材料，并将其用作电力电缆绝缘材料。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种木质素改性的高强度聚乙烯绝缘电缆外护套 材料及其制备方法，通过添加木质素，就能有效改善交联聚乙烯的力学性能和老化性能，原 材料少，制备过程简单。
[0006] 本发明采用以下方案实现：一种木质素改性XLPE电缆外护套材料的制备方法，包 括以下步骤： 步骤Sl :选用增塑剂对木素质进行改性，制备得到热塑性木质素； 步骤S2 :将所述热塑性木质素与XLPE高分子材料共混，制备得到耐老化性能优异的木 质素改性XLPE试样； 步骤S3 :将所述木质素改性XLPE试样在双辊开炼机上进行混炼与出片，得到木质素改 性XLPE的绝缘电缆外护套材料。
[0007] 进一步地，所述步骤Sl具体包括以下步骤： 步骤Sll :取木质素进行干燥与过筛； 步骤S12:按一定比例称取所述木质素与增塑剂，其中所述增塑剂的重量比为 4% -15% ； 步骤S13 :将称取的木素质预先置于一高速混合机中，设置所述高速混合机的转速与 温度； 步骤S14 :在所述步骤S13中设置的恒定的转速与温度下，加入所述增塑剂； 步骤S15 :所述高速混合机将木素质与增塑剂共混一定时间后取出，即得到热塑性木 质素，保存在密封袋中备用。
[0008] 进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤： 步骤S21 :分别称取干燥后的所述步骤Sl中得到的热塑性木质素与XLPE，配制所述热 塑性木质素含量占总量5% -15%的混合试样； 步骤S22 :将模具清理干净并在所述模具上下表面涂匀机油，用以防止开模时所述试 样粘连在模具表面； 步骤S23 :将一双辑开炼机的前辑温度设置为170°C，后辑温度设置为165°C，将一平板 硫化仪的温度设置为190°C，将所述双辊开炼机与平板硫化仪均预热30min ; 步骤S24 :将所述步骤S21中制备好的热塑性木质素与XLPE的混合试样置于所述双辊 开炼机上进行开炼，将软化后的热塑性木质素与XLPE的混合试样取下后制备成符合所述 模具要求的试样，将所述模具放入所述平板硫化仪中预热5min ; 步骤S25 :利用平板硫化仪不断保压泄压将预热后模具中的气体赶出，同时将所述平 板硫化仪的压力设置为5MPa将所述模具热压IOmin ; 步骤S26 :将热压后的模具取下并移入另一台平板硫化仪中冷压冷却20min ; 步骤S27 :将所述模具取下后开模，得到木质素改性XLPE试样。
[0009] 较佳的，所述增塑剂包括甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400以及邻苯二甲酸二 丁酯 DBP。
[0010] 进一步地，所述步骤S12中可称取的一种或两种增塑剂。
[0011] 特别的，所述步骤13中高速混合机的转速设置为1500r/min，所述高速混合机的 温度设置为170°C ;所述步骤S15中共混一定时间为8min。
[0012] 在本发明中选用不同种类增塑剂，以甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400、邻苯二 甲酸二丁酯（DBP)等为主，对酶解木质素进行处理。利用增塑剂分子与木质素分子间形成 的氢键作用，对木质素的结晶结构进行破坏，从而获得热塑性木质素。所加入的增塑剂可以 同时作为XLPE的增塑剂，也保证了后期研制的木质素改性聚氯乙烯具有更好的韧性。
[0013] 与现有技术相比，本发明的制备方法采用原料少、制备过程简单；可形成机械强度 高、阻燃性能好、耐热老化性好的电缆绝缘材料，通过价廉物丰的木质素经增塑剂改性后得 到热塑性木质素，与硅烷接枝低密度聚乙烯共混可获得高强度硅烷接枝低密度聚乙烯绝缘 电缆外护套材料，尤其适用于IOkV及以下中低压电线电缆材料。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的制备方法流程框图1。
[0015] 图2为本发明的制作方法流程框图2。
[0016]
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0018] 本实施例提供本发明采用以下方案实现：一种木质素改性XLPE电缆外护套材料 的制备方法，如图1和图2所示，包括以下步骤： 步骤Sl :选用增塑剂对木素质进行改性，制备得到热塑性木质素； 步骤S2 :将所述热塑性木质素与XLPE高分子材料共混，制备得到耐老化性能优异的木 质素改性XLPE试样； 步骤S3 :将所述木质素改性XLPE试样在双辊开炼机上进行混炼与出片，得到木质素改 性XLPE的绝缘电缆外护套材料。
[0019] 在本实施例中，所述步骤Sl具体包括以下步骤： 步骤Sll :取木质素进行干燥与过筛； 步骤S12:按一定比例称取所述木质素与增塑剂，其中所述增塑剂的重量比为 4% -15% ； 步骤S13 :将称取的木素质预先置于一高速混合机中，设置所述高速混合机的转速与 温度； 步骤S14 :在所述步骤S13中设置的恒定的转速与温度下，加入所述增塑剂； 步骤S15 :所述高速混合机将木素质与增塑剂共混一定时间后取出，即得到热塑性木 质素，保存在密封袋中备用。
[0020] 特别的，所述步骤13中高速混合机的转速设置为1500r/min，所述高速混合机的 温度设置为170°C ;所述步骤S15中共混一定时间为8min。
[0021 ] 在本实施例中，所述步骤S2具体包括以下步骤： 步骤S21 :分别称取干燥后的所述步骤Sl中得到的热塑性木质素与XLPE，配制所述热 塑性木质素含量占总量5% -15%的混合试样； 步骤S22 :将模具清理干净并在所述模具上下表面涂匀机油，用以防止开模时所述试 样粘连在模具表面； 步骤S23 :将一双辑开炼机的前辑温度设置为170°C，后辑温度设置为165°C，将一平板 硫化仪的温度设置为190°C，将所述双辊开炼机与平板硫化仪均预热30min ; 步骤S24 :将所述步骤S21中制备好的热塑性木质素与XLPE的混合试样置于所述双辊 开炼机上进行开炼，将软化后的热塑性木质素与XLPE的混合试样取下后制备成符合所述 模具要求的试样，将所述模具放入所述平板硫化仪中预热5min ; 步骤S25 :利用平板硫化仪不断保压泄压将预热后模具中的气体赶出，同时将所述平 板硫化仪的压力设置为5MPa将所述模具热压IOmin ; 步骤S26 :将热压后的模具取下并移入另一台平板硫化仪中冷压冷却20min ; 步骤S27 :将所述模具取下后开模，得到木质素改性XLPE试样。
[0022] 较佳的，所述增塑剂包括甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400以及邻苯二甲酸二 丁酯 DBP。
[0023] 在本实施例中，所述步骤S12中可称取的一种或两种增塑剂。因此，提供以下两个 实例进行更加具体的说明。
[0024] 实施例一： 步骤Sl :选用增塑剂对木素质进行改性，制备得到热塑性木质素； 在本实施例中，所述步骤Sl具体包括以下步骤： 步骤Sll :取木质素进行干燥与过筛； 步骤S12 :按重量比9:1称取木素质和甲酰胺塑化剂； 步骤S13 :将称取的木素质预先置于一高速混合机中，设置所述高速混合机的转速与 温度；所述高速混合机的转速设置为1500r/min，温度设置为170°C ; 步骤S14 :