一种超硬热缩套管材料、超硬热缩套管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超硬型热缩套管材料、超硬型热缩套管及其制备方法，所述热缩套管材料包括聚合物基料、粉体填料、抗氧剂、润滑剂、相容剂、分散剂；所述聚合物基料为烯烃类聚合物或共聚物、和热塑弹体中的一种或几种，所述分散剂为硅氧烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。采用本发明的超硬型热缩套管材料制备的超硬热缩套管产品硬度可达60～70(Shore D)，其耐磨性也大幅提高，很好地解决产品恶劣环境和多变气候条件下的使用，提高产品安全性，对电力系统和设备起到很好的保护作用；加工工艺简单、易操作、技术指标可控可调。
【专利说明】
一种超硬热缩套管材料、超硬热缩套管及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种超硬耐磨型热缩套管材料和超硬 耐磨型热缩套管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近20年来，我国热缩套管产业化发展得到快速发展，至今已基本形成了规模化生 产、销售和应用。从整体来看，世界热缩材料市场仍处于成长阶段，我国也不例外，热缩材料 产品未来需求潜力巨大，市场前景广阔。
[0003] 热缩套管作为电线电缆等的裸露、交叉连接部分的重要配件，具体可靠的绝缘性 能，极佳的抗磨损、挤压和腐蚀性能。但随着热缩套管在越来越多的室外场合应用，对产品 的各项性能要求更加苛刻，特别是其室外多风沙的气候环境下的应用，产品的耐磨性能显 得尤为关键，然而常规普通热缩套管的硬度只有40~50(Sh 〇re D)，长期户外使用随着气候 变化和环境损坏，导致产品安全性能快速下降，服役期限短。在此市场应用背景条件下，研 究开发出超硬耐磨热缩套管成为一种迫切需求，具有极大的市场意义。
【发明内容】
[0004] 基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种超硬型热缩套管材料、 超硬型热缩套管及其制备方法，解决了现有热缩套管硬度低，不适合室外多风沙恶劣环境 下使用的问题，同时还具有绝缘、密封、环保等功能作用。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
[0006] -种超硬型热缩套管材料，以重量份计，所述热缩套管材料包括以下组分:聚合物 基料100份、粉体填料20~80份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~2份、分散 剂0.2~2份;其中，所述聚合物基料为烯烃类聚合物或共聚物、和热塑弹体中的一种或几 种;所述分散剂为硅氧烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
[0007] 在其中一些实施例中，所述粉体填料为氧化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化锌、 氧化镁、碳粉等无机粉体填料中的一种或几种。
[0008] 在其中一些实施例中，所述粉体填料的外观形貌为不规则状或球状，中位粒径为 0.1~50um。
[0009] 在其中一些实施例中，所述粉体填料的中位粒径为0.1~10um。
[0010] 在其中一些实施例中，所述聚合物基料为低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、三元乙丙橡胶(EPDM)、氯磺化聚乙烯(CSM)、 氯化聚乙烯(CPE)、硅橡胶(HTV)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、和苯乙烯-异戊 二烯嵌段共聚物(SIS)中的一种或几种。
[0011] 在其中一些实施例中，所述抗氧防老剂为多元受阻酚与硫代酯类复合物。
[0012] 在其中一些实施例中，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅系润滑剂。
[0013] 在其中一些实施例中，所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物。
[0014] 本发明还提供了上述超硬型热缩套管材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 步骤A:采用分散剂对粉体填料进行表面改性处理；
[0016]步骤B:将表面改性处理好的粉体填料与聚合物基料、其他组分经过混炼处理，挤 出造粒制成超硬型热缩套管材料。
[0017]在其中一些实施例中，步骤A中，所述表面改性处理为:将粉体填料加入到分散设 备中，启动设备进行搅拌，转速100~500转/分，同时滴加有机溶剂稀释好的分散剂，其中分 散剂所占的质量含量为5~50%，根据设备中粉体填料量控制滴加速度，2~10分钟加完，分 散剂滴加完成后提高搅拌速度，使其转速为500~3000转/分，并保持粉体填料温度在50~ 100 °C，分散2~10分钟，停机降温，即完成表面改性处理(分散包覆）。
[0018] 在其中一些实施例中，步骤B中，所述混炼处理温度为130~180°C，混炼时间10~ 20分钟，挤出造粒加工温度为100~180°C。
[0019] 本发明还公开了一种超硬型热缩套管，所述热缩套管由上述超硬型热缩套管材料 制备而得。
[0020] 本发明还公开了上述超硬型热缩套管的制备方法，包括以下步骤：
[0021 ]步骤S1:以超硬型热缩套管材料作为母料，经挤出成型为管材；
[0022] 步骤S2:通过电子加速器对该管材进行辐照；
[0023] 步骤S3:对辐照后的管材进行扩张，即得。
[0024]在其中一些实施例中，步骤S1中，挤出成型的加工温度为100~180°C。
[0025] 在其中一些实施例中，步骤S2中，所述电子加速器的参数为3.0Mev、30mA，辐照剂 量为3~15Mrad，福照速度为10~100m/min.
[0026] 在其中一些实施例中，步骤S3中，扩张时的加热温度为120~180°C，压力为0.1 Mpa ~1 .OMpa，内径扩张控制倍率为3~6倍。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0028] 1、本发明的超硬型热缩套管材料通过添加分散剂对粉体填料包覆，进行表面改性 处理，实现粉体填料的单颗粒分散状态，保证无二次团聚大颗粒的存在，由于对粉体填料的 表面改性处理，保证了有机无机两相结合界面的最薄化，界面良好相容性，套管材料性能衰 减和内部结构破坏最小化，保证了材料加工性能和综合性能最优化；
[0029] 2、采用本发明的超硬型热缩套管材料制备的超硬热缩套管产品硬度可达60~70 (Shore D)，其耐磨性也大幅提高，很好地解决产品恶劣环境和多变气候条件下的使用，提 高产品安全性，对电力系统和设备起到很好的保护作用；
[0030] 3、本发明的超硬型热缩套管材料及超硬型热缩套管加工工艺简单、易操作、技术 指标可控可调。
【具体实施方式】
[0031 ]下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0032] 实施例1 一种超硬型热缩套管及其制备方法
[0033] 本实施例的一种超硬型热缩套管是由热缩套管材料制备而得，热缩套管材料的配 方如下： 聚合物基料 100份 普通氧化硅(粉体填料，中位粒径3utn) 30份 Γ ?抗氧剂 0. 5~2份
[0034] 润滑剂 0. 5~2份 相容剂 0. 5~2份 硅氧烷偶联剂(分散剂） 0. 2~2份
[0035] 本实施例的超硬型热缩套管采用以下步骤制备：
[0036]步骤S1:将100份中位粒径3um的普通氧化硅加入搅拌设备，启动设备转速为200 转/分，滴加有机溶剂稀释的质量含量为10 %的分散剂，其中，分散剂为硅氧烷偶联剂，有机 溶剂为乙醇，3分钟滴加完成，调节设备转速1000转/分，分散10分钟，其填料温度控制在50 ~80°C，停机静置降温至室温。
[0037]步骤S2:将下述原料按顺序加入密炼机中混合处理，制得超硬型热缩材料母料，加 工温度为130~180 °C，密炼机混炼时间20分钟;其比例如下:聚乙烯共聚物100份、步骤S1制 备得到的粉体填料30份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~2份。
[0038] 步骤S3:步骤S3制得的母料经挤出成型为管材半成品；挤出成型温度为150~180 °C；
[0039] 步骤S4:通过电子加速器对管材辐照交联，并控制交联程度;所述电子加速器的参 数为3. OMev、30mA，福照剂量为lOMrad，福照速度为50m/min;
[0040] 步骤S5:将辐照后半成品通过扩张定型加工，加热温度为150~180°C，压力为 0.5Mpa，内径扩张控制倍率为3倍，制得超硬型热缩套管产品。
[0041] 对上述超硬型热缩套管进行性能测评，其结果如下:该实施例1的工艺加工的超硬 型热缩套管最高扩张倍率为5倍，其硬度值为60(Shore D)。
[0042] 实施例2-种超硬型热缩套管及其制备方法
[0043] 本实施例的一种超硬型热缩套管是由热缩套管材料制备而得，热缩套管材料的配 方如下： 聚合物基料 100份 普通氧化铝(粉体填料，中位粒径2um) 50份 抗氧剂 0.5~2份
[0044] 润滑剂 0. 5~2份 相容剂 〇· 5~2份 硅氧烷偶联剂(分散剂） 0. 2~2份
[0045] 本实施例的超硬型热缩套管采用以下步骤制备：
[0046]步骤S1:将100份中位粒径2um的普通氧化铝加入搅拌设备，启动设备转速为200 转/分，滴加有机溶剂稀释的质量含量为10 %的分散剂，其中，分散剂为硅氧烷偶联剂，有机 溶剂为乙醇，3分钟滴加完成，调节设备转速1000转/分，分散10分钟，其填料温度控制在50 ~80°C，停机静置降温至室温。
[0047] 步骤S2:将下述原料按顺序加入密炼机中混合处理，制得超硬型热缩材料母料，加 工温度为130~180 °C，密炼机混炼时间20分钟;其比例如下:聚乙烯共聚物100份、步骤S1制 备得到的粉体填料50份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~2份。
[0048] 步骤S3:步骤S3制得的母料经挤出成型为管材半成品；挤出成型温度为150~180 °C；
[0049] 步骤S4:通过电子加速器对管材辐照交联，并控制交联程度;所述电子加速器的参 数为3. OMev、30mA，福照剂量为lOMrad，福照速度为50m/min;
[0050] 步骤S5:将辐照后半成品通过扩张定型加工，加热温度为150~180°C，压力为 0.5Mpa，内径扩张控制倍率为3倍，制得超硬型热缩套管产品。
[0051] 对上述超硬型热缩套管进行性能测评，其结果如下：该实施例的工艺加工的超硬 型热缩套管最高扩张倍率为5倍，其硬度值为65(Shore D)。
[0052] 实施例3-种超硬型热缩套管及其制备方法
[0053]本实施例的一种超硬型热缩套管是由热缩套管材料制备而得，热缩套管材料的配 方如下： 聚合物基料 100份 普通氧化铝(粉体填料，中位粒径2_) 60份 抗氧剂 0. 5~2份
[0054] 润滑剂 0. 5~2份 相容剂 0.5~2份 硅氧烷偶联剂(分散剂） 0. 2~2份
[0055] 本实施例的超硬型热缩套管采用以下步骤制备：
[0056]步骤S1:将100份中位粒径2um的普通氧化铝加入搅拌设备，启动设备转速为200 转/分，滴加有机溶剂稀释的质量含量为10 %的分散剂，其中，分散剂为硅氧烷偶联剂，有机 溶剂为乙醇，3分钟滴加完成，调节设备转速1000转/分，分散10分钟，其填料温度控制在50 ~80°C，停机静置降温至室温。
[0057]步骤S2:将下述原料按顺序加入密炼机中混合处理，制得超硬型热缩材料母料，加 工温度为130~180 °C，密炼机混炼时间20分钟;其比例如下:聚乙烯共聚物100份、步骤S1制 备得到的粉体填料60份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~2份。
[0058] 步骤S3:步骤S3制得的母料经挤出成型为管材半成品；挤出成型温度为150~180 °C；
[0059] 步骤S4:通过电子加速器对管材辐照交联，并控制交联程度;所述电子加速器的参 数为3. OMev、30mA，福照剂量为lOMrad，福照速度为50m/min;
[0060] 步骤S5:将辐照后半成品通过扩张定型加工，加热温度为150~180°C，压力为 0.5Mpa，内径扩张控制倍率为3倍，制得超硬型热缩套管产品。
[0061] 对上述超硬型热缩套管进行性能测评，其结果如下：该实施例的工艺加工的超硬 型热缩套管最高扩张倍率为5倍，其硬度值为70(Shore D)。
[0062] 对比例1 一种热缩套管
[0063] 该对比例的热缩套管采用以下步骤制备：
[0064] 步骤（1):将下述原料按顺序加入密炼机中混合处理，制得热缩材料母料，加工温 度为130~180 °C，密炼机混炼时间20分钟;其比例如下:聚乙烯共聚物100份、超细碳酸钙粉 体填料30份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~2份。
[0065] 步骤(2):步骤（1)制得的母料经挤出成型为管材半成品;挤出造粒加工温度为100 ~150。。；
[0066] 步骤(3):通过电子加速器对管材辐照交联，并控制交联程度;所述电子加速器的 参数为3. OMev、30mA，辐照剂量为8Mrad，辐照速度为60m/min。
[0067] 步骤（4):将辐照后半成品通过扩张定型加工，加热温度为130~160°C，压力为 0.5Mpa，内径扩张控制倍率为3倍，制得热缩套管产品。
[0068] 对上述热缩套管进行性能测评，其结果如下：该对比例的工艺加工的热缩套管最 高扩张倍率为3倍，其硬度值为48(Shore D)。
[0069] 通过实施例1~3以及对比例的比较可见，采用本发明的技术方案制备得到的超硬 型热缩套管，产品硬度值明显提高，其值可达60~70(Shore D)，扩张倍率3~6,且产品环 保、绝缘性能佳、安全性能好，加工方便高效。
[0070] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种超硬型热缩套管材料，其特征在于，以重量份计，所述热缩套管材料包括以下组 分:聚合物基料100份、粉体填料20~80份、抗氧剂0.5~2份，润滑剂0.5~2份、相容剂0.5~ 2份、分散剂0.2~2份;其中，所述聚合物基料为烯烃类聚合物或共聚物、和热塑弹体中的一 种或几种，所述分散剂为硅氧烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。2. 根据权利要求1所述的超硬型热缩套管材料，其特征在于，所述粉体填料为氧化硅、 氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化锌、氧化镁、碳粉中的一种或几种;述粉体填料的中位粒径为 0.1~50um。3. 根据权利要求2所述的超硬型热缩套管材料，其特征在于，所述粉体填料为不规则状 或球状，中位粒径为〇· 1~l〇um。4. 根据权利要求1所述的超硬型热缩套管材料，其特征在于，所述聚合物基料为低密度 聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、 氯化聚乙烯、硅橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、和苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物 中的一种或几种;所述抗氧防老剂为多元受阻酚与硫代酯类复合物;所述润滑剂为聚乙烯 蜡或硅系润滑剂;所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物。5. -种权利要求1~4任一项所述的超硬型热缩套管材料的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： 步骤A:采用分散剂对粉体填料进行表面改性处理； 步骤B:将表面改性处理好的粉体填料与聚合物基料、其他组分经过混炼处理，挤出造 粒制成超硬型热缩套管材料。6. 根据权利要求5所述的超硬型热缩套管材料的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述 表面改性处理为:在100~500转/分的转速下，将有机溶剂稀释的分散剂在2~10分钟内滴 加至粉体填料中，再调节搅拌速度为500~3000转/分，在温度50~100°C分散2~10分钟，降 温;所述分散剂在有机溶剂中占的质量百分比为5~50%。7. 根据权利要求5所述的超硬型热缩套管材料的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述 混炼处理温度为130~180 °C，混炼时间10~20分钟，挤出造粒加工温度为100~180 °C。8. -种超硬型热缩套管，其特征在于，所述热缩套管由权利要求1~4任一项所述的超 硬型热缩套管材料制备而得。9. 一种权利要求8所述的超硬型热缩套管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1:以超硬型热缩套管材料作为母料，经挤出成型为管材； 步骤S2:通过电子加速器对该管材进行辐照； 步骤S3:对辐照后的管材进行扩张，即得。10. 根据权利要求9所述的超硬型热缩套管的制备方法，其特征在于，步骤S1中，挤出成 型的加工温度为100~180°C ;步骤S2中，所述电子加速器的参数为3. OMev、30mA，辐照剂量 为3~15Mrad，辐照速度为10~100m/min;步骤S3中，扩张时的加热温度为120~180 °C，压力 为0.1 Mpa~1. OMpa，内径扩张控制倍率为3~6倍。
【文档编号】C08K3/36GK106084431SQ201610402536
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】程松波, 钱志勇
【申请人】深圳市博赛新材有限公司