10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯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10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法。该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制备得到：LLDPE?7042、LLDPE?8320、LDPE、EVA、PP、硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1024、有机锡、氟橡胶母料。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。
【专利说明】
10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘 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10kV及以下电线电缆用硅烷交联 聚乙烯绝缘材料。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。
[0012] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0013] 10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由 以下的组分制备得到： LLDPB-7042： 40 ~鄕 LLnPE-8320； 18"25%· LDPE: 20-:3?:% EVA: 5'12%
[0014] 硅烷偶联剂： Γ2% 交联剂 DCP: 0. ΚΓΟ. 15% 抗氧剂 300: 0.02~0.06% 以及催化剂母料；
[0015] 所述的催化剂母料由以下的组分制备得到： LLDPE-7Q42：. Γ5% LLDPE-832Q： Γ5% FP： 0：. 5^1% 抗氧剂 1010: 0, 〇Γ〇. 1%
[0016] 抗氧剂 I儿ΤΡ: Ο.ΟΓΟ.05% 抗氧剂1024: 0. 2~0. 1% 有机锡： fl, 2~0.1免 氟橡胶母料： 0. Γ0.研L
[0017] 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； 40% LLDPE-8320： 20%
[0018] LDPE： 25% EVA； 8.23% 娃焼偶联剂： 微 交联剂DCP: 0. 13%
[0019] 抗氧剂 300: 0.04% 以及催化剂母料;.
[0020] 所述的催化剂母料由以下的组分制备得到： LLDPE-7042； 2,51 LLDei-8320；： 1.5% PP:: Q.. 75% 硅烷偶联剂： 1, 6%
[0021]抗氧剂 1010: 0.05% 抗氧剂 DLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0.05%： 有机锡； 0.04% 氟橡胶母料： .0, 3_35%。.
[0022]二步法制备1 OkV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的方法，该方法包括 以下的步骤：
[0023] 1)催化剂母料制备:将以上催化剂母料的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；
[0024] 2)成品制备：
[0025] 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；
[0026] 2.2)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、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； [0027] 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；
[0028] 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；
[0029] 2.5)计量、包装即为成品。
[0030] 一步法制备1 OkV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料的方法，该方法包括以 下的步骤：
[0031] 1)催化剂母料制备:将以上催化剂母料的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；
[0032] 2)成品制备：
[0033] 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；
[0034] 2.2)将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ;
[0035] 2.3)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、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；
[0036] 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；
[0037] 2.5)硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出；
[0038] 2.6)计量、包装即为成品。
[0039] 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。
[0040] 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。
[0041] 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】 [0042] 实施例1
[0043] 10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由 以下的组分制备得到： LLD'PE-T〇42: 42,25% LLDPB-8320：： 21 5% LIFE; 25% EVA： 8.23% PP: 0.75% 硅烷偶联剂： 1.61
[0044] 交联剂 DCP: 0. 13% 抗氧剂300: 0.04% 抗氧剂 1010: 0. 05% 抗氧剂 DLTP: 0. Q2:5% 抗氧剂 1024: (). 05% 有机锡： G.04% 氟橡胶母料： 0. 335%。
[0045] 二步法制备10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的方法，主要由两部 分组成，一是催化剂母料的制备，二是成品制备。
[0046] 1、催化剂母料制备:催化剂母料占总材料成分的5%，具体配方如下： LLDPE-7042:: 22. 5 公斤 么 2滿 LLDPE-8320；： 15 公斤 1,滿 PP： 7,5 公斤 Q. 7§% 氟橡胶母粒：3. 35公斤 0. 335%
[0047] 有机锡i 0.4公斤 0. 0 抗氧剂1010: 0.5公斤 0.05? 抗氧剂BLIP: 0. 25公斤 G. 025% 抗氧剂1024: Q. 5公斤 0:.促%;
[0048]将以上材料(共50公斤)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。
[0049] 2、成品制备：
[0050] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂、抗氧剂300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例进行混 合(混合后成为硅烷助剂），充分混合后硅烷助剂待用；
[0051 ] 2·2)将LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40% :20%:25%: 8.23 % : 5 %的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；
[0052] 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；
[0053] 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；
[0054] 2.4)计量、包装即为成品。
[0055] 2.5)对以上制备的产品进行检测，检测结果为合格。
[0056]
[0058] 实施例2
[0059] 10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由 以下的组分制备得到： LLDPE-7042： 40.70% LLDPE-8320： 24.35% IMR： 21 25%： EV1：： 10.68% PP；. 0.75% 硅烷偶联剂： i,:_
[0060]交联剂 DCP: 0. 13% 抗氧剂300: 0. 04% 抗氧剂 1010: 0.05% 抗氧剂 DLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0. 05% 有机锡.· 0.04% 氟橡胶母料； 0. 335%。：
[0061 ]上述的绝缘材料采用实施例1的二步法制备绝缘材料。
[0062] 实施例3
[0063] 10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由 以下的组分制备得到： LLDPE-7042： 42.25% LLDPE-8320, 21.5% LDPE： 篇 EVA： 8.23%
[0064] pPi： a：?si 硅烷偶联剂： 1. 6% 交联剂DCP: 0. 13% 抗氧剂300: Q. 0? 抗氧剂 1010: 0.05% 抗氧剂 DLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0. 05%
[0065] 有机锡€. 04% 氟橡胶母料： Q:,335%。
[0066] 一步法制备10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的方法。主要由两部 分组成，一是催化剂母料的制备，二是成品制备。
[0067] -、催化剂母料制备:催化剂母料占总材料成分的5%，具体配方如下： LLDPE-7042： 22, § 公斤 2.2:5% LLDPE-8320: 15 公斤 1.5% PP； 7.5 公斤 0.75% 氟橡胶母粒： 3,35公斤 0.3:35%
[0068] 有机锡： （14公泞 0.04% 抗氧剂1010: 0.5公斤 0,05% 抗氧剂DLTP: 0.25公斤 0,025% 抗氧剂1024: 0.5公斤 0.05%;
[0069]将以上材料(共50公斤)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。
[0070] 二、成品制备：
[0071] 1、将硅烷偶联剂、交联剂、抗氧剂300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例进行混合 (混合后成为硅烷助剂），充分混合后硅烷助剂待用；
[0072] 2、将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ;
[0073] 3、将 LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40%:20%:25% :8·23%: 5%的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；
[0074] 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；
[0075] 5、硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出；
[0076] 6、计量、包装即为成品。
[0077] 7、对以上制备的产品进行检测，检测结果为合格。
[0078]
[0079]
[0080] 实施例4
[0081] 10kV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料按重量百分比计由 以下的组分制备得到： LLDPE-7042； 44.25% LLDPE-83B0： 20：, Si LDPEt 21% 舰11. 23%
[0082] PPt Q, 75% 硅烷偶联剂： 1.6% 交联剂DCP; 0, 13% 抗氧剂300: 0. 04% 抗氧剂 1010: 0.05% 抗氧剂 OLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0. 05%
[0083] 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 335%。
[0084] 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. IOkV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于该绝缘材料按重量百 分比计由以下的组分制备得到： LLDPE-7042: 40^46% LLDPE-83,2〇i IS ~25% LDPE ： 2:0-30% EVA： 5^12% 娃焼偶联剂： 12% 交联剂 DCP: 0. !0"0. 10% 抗氧剂 300: 0, 02"0. 06% 以及催化剂母料； 所述的催化剂母料由以下的组分制备得到： LLDPE-7042： Γ5% LLDPE-8320:: Γ51 PPi 0·5~1% 抗氧剂 1010: 0.02 ~0.1% 抗氧剂 DLTP: 0. 0Γ.0. 05% 抗氧剂1024: 0. 2~0. 1% 有机锡: 0. 21). 1% 氟橡胶母料； Q. 1/VQ:.掷。_2. 根据权利要求1所述的IOkV及以下电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在 于该绝缘材料按重量百分比计由以下的组分制备得到： LLDPE-7042： 40% LLDPE-3320：： 20% LDPE: 25%. EVA： 8.23% 硅烷偶联剂： 1.6% 交联剂DCP: 0, 13% 抗氧剂300: 0. 04% 以及催化剂母料； 所述的催化剂母料由以下的组分制备得到： LLDPE-7042： 2.5% LLDPE-8320； 1.5?: PP： 0. 75% 硅烷偶联剂： 1.6% 抗氧剂 1010: 0.05% 抗氧剂 DLTP: 0. 025% 抗氧剂 1024: 0.05% 有机锡: 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 33掷。
【文档编号】C08L23/06GK106009237SQ201610548677
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】赵勇, 李顺利, 俞丽琴, 蔡煜明, 潘姝君
【申请人】浙江太湖远大新材料股份有限公司