无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料及其制备方法。一种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料由以下的组分制备得到：LLDPE?7042、LDPE、硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300以及催化剂母料；所述的催化剂母料由以下的组分构成：LLDPE?7042、LLDPE?8320、PP、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1024、有机锡、氟橡胶母料和无卤膨胀阻燃剂。本材料主要用于电缆的绝缘层，以取代目前的PVC材料为主，绝缘性能优于PVC，而PVC在电线老化等起火的时候会放出有毒有害气体，而硅烷绝缘料无毒无害。
【专利说明】
无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 电缆行业使用聚烯烃的品种主要有PE、PP、EVA及EEA等，其中相对量大、应用历史 长的主要是PE，它有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及经过交联的XLPE，它们的应用已毋需多说。行 业中现今聚烯烃的应用和发展趋势主要集中在以下几方面：
[0003] (1)无卤低烟材料的系列化、完善化
[0004] 无卤低烟阻燃电缆料是近年来发展较快的品种，符合IEC92-359标准要求的热塑 型料已得到越来越广泛的应用。随着石油平台、核电站、舰船用电缆及其他环境恶劣的使用 场合的要求，交联型无卤低烟电缆料的应用范围将会越来越大。
[0005] (2)耐电痕料
[0006] 耐电痕电缆料是随着ADSS(全介质自承式架空光缆)的推广应用，而逐渐引起大家 的注意的。其实，在10kV及以上架空电缆为防止在潮湿状况下产生电晕已有耐电痕要求，由 于其绝缘材料(XLPE、HDPE)本身具有一定的耐电痕性，基本能保证架空电缆耐电痕的要求， 故而问题并不突出。而ADSS主要是沿着110KV、220KV的高压线路附设，其护套的耐电蚀性将 直接影响光缆寿命，故对护套材料的耐电痕性有较为苛刻的要求，即在施加实际使用拉力 的90%张力情况下，进行1000小时的耐电痕试验，它需要有为此专门设计的配方体系，其中 的关键即为耐电痕剂的使用、优越的物理机械性能、良好工艺加工性的平衡。目前，英、德、 美等国对ADSS的寿命研究还在继续，其重点还是如何提高置于空间电场中电缆护套材料的 抗电蚀性。
[0007] (3)硅烷交联料
[0008] 硅烷交联聚乙烯绝缘料在3KV及以下的力缆中已普遍使用。随着硅烷交联技术的 普及，其它如硅烷交联可剥离屏蔽料、无卤低烟阻燃料、乙丙电缆料已相继有产品问世。国 内在硅烷交联可剥离屏蔽料上已有厂家做了工作，而硅烷交联无卤阻燃料、乙丙电缆料尚 少为大家了解，当然更谈不上应用了。
[0009] (4)辐照交联聚烯烃料
[0010] 辐照交联材料及技术在电力电缆、架空电缆及装备线上已得到成熟的应用。众所 周知，行业中105°c及以下温度等级，无论用XLPE、XLPVC或PVC都可满足要求，150°C以上，硅 橡胶、氟塑料、聚酰亚胺等品种的应用也已成熟，但在中间温度等级（如125°C、150°C)的应 用开发上，与国外差距比较大。
【发明内容】
[0011] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材 料。本材料主要用于电缆的绝缘层，以取代目前的PVC材料为主，绝缘性能优于PVC，而PVC在 电线老化等起火的时候会放出有毒有害气体，而硅烷绝缘料无毒无害，加入无卤膨胀阻燃 剂，具有良好的阻燃效果。
[0012] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0013] -种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制 备得到： LLDPB-7042； 10^20% LDPE： 75^85%
[0014] 硅烷偶联剂： f2% 交联剂 DCP: 0. Ι.?ΓΟ. 15%: 抗氧剂 300: 0. Q:2"0. 06%
[0015] 以及催化剂母料；
[0016] 所述的催化剂母料由以下的组分构成： LLDPE-7042t Γ5% LLDPE-8320： Γδ% ΡΡ； 0.5^1% 抗氧剂 1010: 0.02 ~0.1%
[0017] 抗氧剂 DLTP: 0,01^0.. 0:5% 抗氧剂 1024: :0. 2~0, 1% 有机锡： 0. 2~0,: 1% 氟橡胶母料： 0:. Γ0. 5% 无卤膨胀阻燃剂： 1.0-2.5%〇
[0018] 作为优选，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制备得到： LLDPE-7042： .12^16% LDPE： 78飞2%:
[0019] 娃焼偶联剂： 1 2% 交联剂 DCP: 0. 1Θ"0. 15% 抗氧剂 300: Ο, Θ2"0. 06%
[0020] 以及催化剂母料；
[0021 ]所述的催化剂母料由以下的组分构成： LLDPE-7042： Γδ% LLDPE-8320： 1^3% PF j 0：, 5"1% 抗氧剂 1010: 0.02 ~0.1%.
[0022] 抗氧剂 DLTP: 0. ΟΓ?. 05% 抗氧剂 1024: 0, 2"0. 1? 有机锡： 0. 2~0. 1% 氟橡胶母料： 0.广0. 5% 无鹵膨胀阻燃剂： LOU%。
[0023] 二步法制备上述的无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料的方法，该方法包括以下的步 骤：
[0024] 1)催化剂母料制备:将以上催化剂母料材料在搅拌机里搅拌，先低速搅拌1分钟再 高速搅拌3分钟，然后放出倒入挤出机料斗，挤出机温度：140~180°C，经双螺杆挤出后经过 冷却水槽进行冷却，再经过风机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔，设置80 °C烘干2小时以上 然后用真空铝塑袋进行包装、暂时存放；
[0025] 2)成品制备：
[0026] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照比例进行混合，混合后成为硅烷助 剂，充分混合后硅烷助剂待用；
[0027] 2.2)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到搅拌机进行混合，混合均匀后吸入 干燥塔，设定60°C，烘干时间大于半个小时，之后将材料吸入原料料仓；
[0028] 2.3)以上物料经计量称自动加料加入到双螺杆挤出机，将已经配好的硅烷助剂也 经过计量称在第二区加入到双螺杆，以上材料在双螺杆进行接枝；
[0029] 2.4)经双螺杆接枝后的材料经单螺杆挤出、偏心水雾切粒，经输送水栗输送到脱 水机，经脱水后由输送风机输送至沸腾床，通过控制料位的高度对材料进行充分干燥，后由 真空吸料机吸入成品料仓；
[0030] 2.5)计量、包装即为成品。
[0031] -步法制备上述的无卤阻燃聚乙稀护套绝缘材料的方法，该方法包括以下的步 骤：
[0032] 1)催化剂母料制备:将以上催化剂母料材料在搅拌机里搅拌，先低速搅拌1分钟再 高速搅拌3分钟，然后放出倒入挤出机料斗，挤出机温度：140~180°C，经双螺杆挤出后经过 冷却水槽进行冷却，再经过风机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔，设置80 °C烘干2小时以上 然后用真空铝塑袋进行包装、暂时存放；
[0033] 2)成品制备：
[0034] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照比例进行混合，混合后成为硅烷助 剂，充分混合后硅烷助剂待用；
[0035] 2.2)将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ;
[0036] 2.3)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到双锥转鼓内，然后将盖子密闭，开 启双锥转鼓进行干燥、混合；
[0037] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小时后，通过液体喷淋装置将备用的硅烷助剂加入到 物料内；
[0038] 2.5)硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出；
[0039] 2.6)计量、包装即为成品。
[0040]本发明由于采用了上述的技术方案，本发明的材料主要用于电缆的绝缘层，以取 代目前的PVC材料为主，绝缘性能优于PVC，而PVC在电线老化等起火的时候会放出有毒有害 气体，而硅烷绝缘料无毒无害。
[0041 ]使用本发明的产品生产，螺杆转速及电流稳定，生产240mm2，放线速度每分钟4.5 米；在挤出时，出胶均匀，无颗粒，连续开机12天无老胶出现；电缆热延伸检测在70 %~ 80%，永久变形在0~5%范围内；局部放电检测在2PC以内，工频耐压试验30分钟无击穿;半 成品、成品检测均符合GB/T 12706-2002要求。
[0042]本发明的产品与聚氯乙烯比较，抗热变性比PvC好，抗过载能力强。短路运行温度 最高可达250 °C。而PVC耐热性差，其80 °C持续4h其变性可达50%。当电缆过载运行时易造成 绝缘老化及软化变性而引起击穿，PVC老化引起电缆火灾事故占电火灾事故总数的50 % ;交 联聚乙烯密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明显减轻线缆的质量。与热塑性聚乙烯比较，提 高了耐热变形性，改善了高温下的力学性能，改进了耐环境应力龟裂与耐热老化性能，增强 了耐化学稳定性和耐溶剂性，减少了冷流性，绝缘电阻高，介质损耗角正切小，基本上不随 温度的改变而改变，基本保持了原来的电气性能。
【具体实施方式】 [0043] 实施例1
[0044] -种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制 备得到： LLDPE-7042：： 14% LDPEi 77.84%：
[0045] 硅烷偶联剂： L5% 交联剂DCP: 0, 12% 抗氧剂 300: 0,0:4%
[0046] 以及催化剂母料；
[0047] 所述的催化剂母料由以下的组分构成： LLDPE-T042: 2.25% LLDPB-8320：： 1.5% PP5 0.75% 抗氧剂 1010: Q. 05%
[0048] 抗氧剂 DLTP: 0.025% 抗氧剂 1024: 0. 05% 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料Θ. 0335% 无卤膨胀阻燃剂： 1.5%。
[0049] 二步法制备上述的无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料的方法，主要由两部分组成，一 是催化剂母料的制备，二是成品制备。
[0050] 1、催化剂母料制备：
[0051]将以上材料在搅拌机里搅拌，先低速搅拌1分钟再高速搅拌3分钟，然后放出倒入 挤出机料斗(挤出机温度：140~180°C )，经双螺杆挤出后经过冷却水槽进行冷却，再经过风 机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔(设置80°C)烘干2小时以上然后用真空铝塑袋进行包装、 暂时存放。
[0052] 2、成品制备：
[0053] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂、抗氧剂300按照比例进行混合（混合后成为硅烷助 剂），充分混合后硅烷助剂待用；
[0054] 2.2)将LLDPE-7042、LDPE、催化母料按照比例吸入到搅拌机进行混合，混合均匀后 吸入干燥塔，设定60°C，烘干时间大于半个小时，之后将材料吸入原料料仓；
[0055] 2.3)以上物料经计量称自动加料加入到双螺杆挤出机，将已经配好的硅烷助剂也 经过计量称在第二区加入到双螺杆，以上材料在双螺杆进行接枝；
[0056] 2.4)经双螺杆接枝后的材料经单螺杆挤出、偏心水雾切粒，经输送水栗输送到脱 水机，经脱水后由输送风机输送至沸腾床，通过控制料位的高度对材料进行充分干燥，后由 真空吸料机吸入成品料仓；
[0057] 2.4)计量、包装即为成品。
[0058] 2.5)对以上制备的产品进行检测，检测结果为合格。
[0059]
[0060] 实施例2
[0061] -种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制 备得到： LLDFE-7042； 12：% LDPE： 79.85%
[0062] 硅烷偶联剂： 1.5% 交联剂DCP: 0,15% 抗氧剂300: 0.05%
[0063] 以及催化剂母料；
[0064] 所述的催化剂母料由以下的组分构成：
[0065] LLDPE-7042： 2:. 25? LLDei-8320；： 1.5% PP： 0.75% 抗氧剂 10K): 0. 05% 抗氧剂 DLTP: 0. 025%
[0066] 抗氧剂 1024: 0. 05% 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 0335% 无卤膨胀阻燃剂； L5%?
[0067] 上述的绝缘材料采用实施例1的二步法制备绝缘材料。
[0068] 实施例3
[0069] -种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制 备得到： LLDPE-7042； 14% LDPE： 77,84%
[0070] 硅烷偶联剂： 1. 5% 交联剂DCP: 0.12% 抗氧剂300: 0. 04%
[0071] 以及催化剂母料；
[0072 ]所述的催化剂母料由以下的组分构成： LLDPE-704i： 2.25% LLDPE-8320； 1.5% PP：： 0.75% 抗氧剂 1010: Q. 05%
[0073]抗氧剂 DLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0. 05% 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 0335% 无卤膨胀阻燃剂： L 5%,
[0074] 一步法制备上述的无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料的方法，主要由两部分组成，一 是催化剂母料的制备，二是成品制备。
[0075] 1)催化剂母料制备:将以上催化剂母料材料在搅拌机里搅拌，先低速搅拌1分钟再 高速搅拌3分钟，然后放出倒入挤出机料斗，挤出机温度：140~180°C，经双螺杆挤出后经过 冷却水槽进行冷却，再经过风机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔，设置80 °C烘干2小时以上 然后用真空铝塑袋进行包装、暂时存放；
[0076] 2)成品制备：
[0077] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照比例进行混合，混合后成为硅烷助 剂，充分混合后硅烷助剂待用；
[0078] 2.2)将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ;
[0079] 2.3)LLDPE-7042、LDPE、催化母料按比例吸入到双锥转鼓内，然后将盖子密闭，开 启双锥转鼓进行干燥、混合；
[0080] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小时后，通过液体喷淋装置将备用的硅烷助剂加入到 物料内；
[0081 ] 2.5)硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出；
[0082] 2.6)计量、包装即为成品。
[0083] 3)对以上制备的产品进行检测，检测结果为合格。
[0084]
[0085]
[0086] 实施例4
[0087] -种无卤阻燃聚乙烯护套绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制 备得到： LLDPB-70I2； 17.5% LDPE： 74. 5%
[0088] 硅烷偶联剂： 1· 3% 交联剂DCP: 0. 15% 抗氧剂300: 0. 05%
[0089]以及催化剂母料；
[0090] 所述的催化剂母料由以下的组分构成： LLDPE-7042： 2.25%：· LLDPE-8320： 1.5% PP: 0.75%： 抗氧剂 1010: 0. 05%
[0091] 抗氧剂 DLTP: 0.025% 抗氧剂 1024: 0. 05% 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 0335% 无卤膨胀阻燃剂1.5%。
[0092] 上述的绝缘材料采用实施例3的一步法制备绝缘材料。
【主权项】
1. 一种无面阻燃聚乙締护套绝缘材料，其特征在于该绝缘材料按重量百分比计由W下 的组分制备得到： LLDPE-7042： 1扩2 妇斯 LD祀： 巧^'如％ 硅烷偶联剂； 12% 交联剂DCP: 0. 10~0,巧墙 抗氧剂300: 巧.觀~0.:扫6游 W及催化剂母料； 所述的催化剂母料由W下的组分构成： 化孤巨一 7沒4么. Γ5% 化跑屯-縱20; 1~5斯 PP;. 0, 5~1% 抗氧剂 1010; 0.02、0. 1% 抗氧剂 DLTP: Ο.ΟΓΟ,Οδ% 抗氧剂1024: 化2:~0. 1礎 有机锡： Q. Γ? 1% 氣樣胶母料： 化广化5% 无因膨胀阻燃剂； 1.0~2.5%:。2. 根据权利要求1所述的一种无面阻燃聚乙締护套绝缘材料，其特征在于该绝缘材料 按重量百分比计由W下的组分制备得到： LLDPE-7042： 12~16% L 孤 E; 78^"82% 娃焼偶联剂： 12% 交联荆DCP; 0. 10~0.巧％ 抗氧剂 300: 0.02~0.06% W及催化剂母料； 所述的催化剂母料由W下的组分构成： LLDPE-7042； Γ5% LLD邱-紛部； Γ淵 PP; 0.日~1跑 抗氧剂1010: 0.02~0,1敬 梳氧剤DUP; 化:化~化扼游 抗氧剂1024; 化Γ化1满 有机锡； 化1%: 氣橡胶母料： 日.Γ0.就 无齒膨胀狙燃剂； 1.矿2.日%。3. 二步法制备权利要求1或2所述的无面阻燃聚乙締护套绝缘材料的方法，该方法包括 W下的步骤： 1) 催化剂母料制备:将W上催化剂母料材料在揽拌机里揽拌，先低速揽拌1分钟再高速 揽拌3分钟，然后放出倒入挤出机料斗，挤出机溫度：140~180°C，经双螺杆挤出后经过冷却 水槽进行冷却，再经过风机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔，设置80°C烘干2小时W上然后 用真空侣塑袋进行包装、暂时存放； 2) 成品制备： 2.1) 将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照比例进行混合，混合后成为硅烷助剂， 充分混合后硅烷助剂待用； 2.2) 化0?6-7042、〇)?6、催化母料按比例吸入到揽拌机进行混合，混合均匀后吸入干燥 塔，设定60°C，烘干时间大于半个小时，之后将材料吸入原料料仓； 2.3) W上物料经计量称自动加料加入到双螺杆挤出机，将已经配好的硅烷助剂也经过 计量称在第二区加入到双螺杆，W上材料在双螺杆进行接枝； 2.4) 经双螺杆接枝后的材料经单螺杆挤出、偏屯、水雾切粒，经输送水累输送到脱水机， 经脱水后由输送风机输送至沸腾床，通过控制料位的高度对材料进行充分干燥，后由真空 吸料机吸入成品料仓； 2.5) 计量、包装即为成品。4. 一步法制备权利要求1或2所述的无面阻燃聚乙締护套绝缘材料的方法，该方法包括 W下的步骤： 1) 催化剂母料制备:将W上催化剂母料材料在揽拌机里揽拌，先低速揽拌1分钟再高速 揽拌3分钟，然后放出倒入挤出机料斗，挤出机溫度：140~180°C，经双螺杆挤出后经过冷却 水槽进行冷却，再经过风机吹干后进行切粒，颗粒在干燥塔，设置80°C烘干2小时W上然后 用真空侣塑袋进行包装、暂时存放； 2) 成品制备： 2.1) 将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照比例进行混合，混合后成为硅烷助剂， 充分混合后硅烷助剂待用； 2.2) 将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ; 2.3) 化0?6-7042、1^0?6、催化母料按比例吸入到双锥转鼓内，然后将盖子密闭，开启双 锥转鼓进行干燥、混合； 2.4) W上物料干燥、混合2.5小时后，通过液体喷淋装置将备用的硅烷助剂加入到物料 内； 2.5) 硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出； 2.6) 计量、包装即为成品。
【文档编号】C08K5/134GK106084409SQ201610545994
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】赵勇, 俞丽琴, 蔡煜明, 李顺利, 郑颜
【申请人】浙江太湖远大新材料股份有限公司