专利名称：全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料及生产方法
技术领域：
本发明涉及一种全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料及生产方法。
背景技术：
聚乙烯作为光缆护套用材料，不仅具有优良的介电性能，而且具有优良的耐低温，耐应力开裂等性能。其中，高密度聚乙烯(高密度聚乙烯)料因具有良好的机械强度、韧性及其优异的耐热性、绝缘和化学稳定性，已广泛用于电线电缆和光缆的绝缘和护套材料；然而，传统的聚乙烯电线电缆和光缆护套材料，由于其原料的单一性，即护套料仅由一种聚乙烯树脂或者多种聚乙烯树脂加入抗氧剂、光屏蔽剂、润滑剂等制成，其机械性能，如护套料的强度、韧性、耐磨性、硬度等势必会收到限制，为此要实现高密度聚乙烯光缆护套料高性能化以及延长护套料的使用年限，对聚乙烯牌号的选择就提出了很高的要求，也就是说必 须要选用性能非常优异的聚乙烯树脂基体，从而不可避免地带来材料及技术成本的大幅增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料及生产方法，能够有效的降低生产成本。上述的目的通过以下的技术方案实现
全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套，由下述原料按重量份数组成17 20份的基础树脂，7 10份的改性树脂，6. 5 8. 5份的填充剂，O. 9 I. I份的光屏蔽剂和抗老化剂，
O.9^1. I份的偶联剂，O. 03^0. 04份的分散剂，O. Γθ. 2份的润滑剂，O. Γθ. 2份的主抗氧齐IJ，0. f O. 2份所述的辅助抗氧剂，O. f O. 3份的低分子量聚乙烯。所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料，所述的基础树脂为高密度聚乙烯，所述的改性树脂为线性低密度聚乙烯，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒，所述的光屏蔽剂和抗老化剂为中级色素炭黑，所述的偶联剂为肽酸脂，所述的分散剂为硬脂酸，所述的润滑剂为液蜡，所述的主抗氧剂为四季戊四醇酯，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料生产方法，该方法包括如下步骤
(1)对所述的重量份数为6.5^8. 5的所述的填充剂进行表面改性处理，在110°C下干燥2 h，除去水分；将称量好的重量份数为O. 9^1. I的所述的偶联剂滴入高速搅拌的所述的填充剂填料中，滴完，继续搅拌10 min，使偶联剂与填充剂填料充分混合均匀；
(2)取重量份数为17 20的所述的基础树脂、重量份数为7 10的所述的改性树脂，重量份数为6. 5^8. 5的经过表面改性处理的所述的填充剂、重量份数为O. 9^1. I的所述的光屏蔽剂和抗老化剂、重量份数为O. 03、. 04的所述的分散剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的润滑剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的主抗氧剂、重量份数为O. 04、. 06的所述的辅助抗氧剂以及重量份数为O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯，上述原料经高速混合机，混合5min ；将混合均匀的原料加入MDKE 46型自动计量连续混炼造粒生产线于165°C条件下进行造粒；所制备原料颗粒经开放式混练机二次混炼2(T30min后，放入以升温至150°C平板硫化机中，于12MPa压力条件下压制成Imm厚光滑片层，并用冲片机制备成待测试样。所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料生产方法，所述的护套料的实验室制造方法包括如下步骤
(I)对所述的重量份数为6. 5^8. 5的所述的填充剂进行表面改性处理，在110°C下干燥2 h，除去水分；将称量好的重量份数为I的所述的偶联剂滴入高速搅拌的所述的填充剂填料中，滴完，继续搅拌10 min，使偶联剂与填充剂填料充分混合均匀；
所述的基础树脂为高密度聚乙烯，所述的改性树脂为线性低密度聚乙烯，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒，所述的光屏蔽剂和抗老化剂为中级色素炭黑，所述的偶联剂为肽酸月旨，所述的分散剂为硬脂酸，所述的润滑剂为液蜡，所述的主抗氧剂为四季戊四醇酯，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。(2)选择加热开式炼塑机至150°C，按照下列顺序边混边投入原料取重量份数为 17 20的所述的基础树脂、重量份数为7 10的所述的改性树脂、重量份数为O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯、重量份数为O. Γ0. 2的所述的主抗氧剂和重量份数为O. 04、. 06的所述的辅助抗氧剂、重量份数为O. 9^1. I的所述的光屏蔽剂和抗老化剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的润滑剂、重量份数为6. 5^8. 5的经过表面改性处理的所述的填充剂、重量份数为
O.03、. 04的所述的分散剂，混炼20 30min;加热平板硫化机至150°C，将已混炼好的产物放入平板硫化机中热压成型，压力12Mpa，制成Imm厚的光滑片层，并用冲片机将部分产品制备成哑铃状待测试样。有益效果
1.采用本发明方法生产的聚乙烯光缆护套料具有高强度、高耐磨性，高耐电压性，确保光缆不受损伤；高耐寒性，使光缆在高寒区的野外敷设时，不发生低温脆裂；优异的耐环境力开裂性，保证光缆在使用环境中，其护层不因受表面活性剂的侵蚀发生表面龟裂，而降低光缆寿命；优异的抗氧化性，减缓光缆外护套在高温环境下发生光、热老化；
2.将CaCO3纳米颗粒作为刚性的无机粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高了聚合物材料的韧性、刚性、硬度和耐磨性等性能，降低了生产成本。.纳米级CaCO3颗粒作为填充剂的增韧机理分析当高密度聚乙烯护套料受到冲击振动时，作为填料的CaCO3粒子从高密度聚乙烯护套料基体中脱粘，高密度聚乙烯护套料基体产生空洞化损伤，若高密度聚乙烯护套料基体厚度小于临界基体层厚度，则基体层塑性变形大大加强，从而使高密度聚乙烯护套料材料韧性大大提高。另一方面由于CaCO3纳米颗粒具有较大的比表面积，CaCO3纳米颗粒在高密度聚乙烯聚合物基体中形成大量细裂纹，这些微细的断裂可分散冲击能量，同时，CaCO3纳米颗粒空间中的基体可经受冲击而产生的变形，这也分散了外部冲击力，从而提高韧性。CaCO3纳米颗粒作为刚性的无机粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高聚合物材料的刚性、硬度和耐磨性等性能，但普通的无机粉体填料填充改性聚合材料时在增强这些性能的同时大都会降低聚合物材料的强度和韧性。而纳米无机材料由于粒径小、比表面积大，与聚合物材料复合后，与高密度聚乙烯基体材料间有很强的结合力，不仅能提高材料的刚性和硬度，还可起到增强增韧效果。使用纳米CaCO3提高高密度聚乙烯韧性的关键，是将纳米CaCO3颗粒较好地分散到高密度聚乙烯聚合物基体中。纳米颗粒有很高的表面活性，这些颗粒倾向于聚结。纳米CaCO3颗粒特定表面的改进可采用常规技术通过制备纳米CaCO3主体来实现，从而可有效地将纳米CaCO3颗粒分散到高密度聚乙烯聚合物基体中。为了增加纳米CaCO3与聚合物的界面结合力，提高纳米CaCO3的分散能力，需对其表面进行改性，主要是降低粒子表面能态，消除颗粒的表面电荷，提高纳米颗粒有机相的亲和力，减弱粒子的表面极性等，从而增加高聚物制品的物理性能。所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料的性能测试
I.测试标准
电气性能按GB1410规定测试体积电阻率，按GB1408规定测试介电强度。按GB1409规定测介电常数、介质损耗。老化性能按GB2951. 7规定进行空气烘箱热老化测试，老化温度100±2°C，时间10 天。力学性能按GB1040的规定进行,试样为III型,厚度为1·0±0· 1mm。流变性能按GB3682规定进行。高密度聚乙烯光缆护套料性能指标如表I所示。表I高密度聚乙烯光缆护套料性能指标(国家标准值)
权利要求
1.一种全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料，其特征是由下述原料按重量份数组成17 20份的基础树脂，7 10份的改性树脂，6. 5 8. 5份的填充剂，O. 9 I. I份的光屏蔽剂和抗老化剂，O. 9^1. I份的偶联剂，O. 03、. 04份的分散剂，O. Γ0. 2份的润滑齐IJ，0. f O. 2份的主抗氧剂，O. f O. 2份所述的辅助抗氧剂，O. f O. 3份的低分子量聚乙烯。
2.根据权利要求I所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料，其特征是所述的基础树脂为高密度聚乙烯，所述的改性树脂为线性低密度聚乙烯，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒，所述的光屏蔽剂和抗老化剂为中级色素炭黑，所述的偶联剂为肽酸脂，所述的分散剂为硬脂酸，所述的润滑剂为液蜡，所述的主抗氧剂为四季戊四醇酯，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
3.—种权利要求I或2所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料生产方法，其特征是该方法包括如下步骤 (1)对所述的重量份数为6.5^8. 5的所述的填充剂进行表面改性处理，在110°C下干燥2 h，除去水分；将称量好的重量份数为O. Cl. I的所述的偶联剂滴入高速搅拌的所述的填充剂填料中，滴完，继续搅拌10 min，使偶联剂与填充剂填料充分混合均匀； (2)取重量份数为17 20的所述的基础树脂、重量份数为7 10的所述的改性树脂，重量份数为6. 5^8. 5的经过表面改性处理的所述的填充剂、重量份数为O. 9^1. I的所述的光屏蔽剂和抗老化剂、重量份数为O. 03、. 04的所述的分散剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的润滑剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的主抗氧剂、重量份数为O. 04、. 06的所述的辅助抗氧剂以及重量份数为O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯，上述原料经高速混合机，混合5min ；将混合均匀的原料加入MDKE 46型自动计量连续混炼造粒生产线于165°C条件下进行造粒；所制备原料颗粒经开放式混练机二次混炼2(T30min后，放入以升温至150°C平板硫化机中，于12MPa压力条件下压制成Imm厚光滑片层，并用冲片机制备成待测试样。
4.一种权利要求I或2所述的全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料生产方法，其特征是所述的护套料的实验室制造方法包括如下步骤 (I)对所述的重量份数为6. 5^8. 5的所述的填充剂进行表面改性处理，在110°C下干燥2 h，除去水分；将称量好的重量份数为I的所述的偶联剂滴入高速搅拌的所述的填充剂填料中，滴完，继续搅拌10 min,使偶联剂与填充剂填料充分混合均匀； 所述的基础树脂为高密度聚乙烯，所述的改性树脂为线性低密度聚乙烯，所述的填充剂为纳米级CaCO3颗粒，所述的光屏蔽剂和抗老化剂为中级色素炭黑，所述的偶联剂为肽酸月旨，所述的分散剂为硬脂酸，所述的润滑剂为液蜡，所述的主抗氧剂为四季戊四醇酯，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂。
5.(2)选择加热开式炼塑机至150°C，按照下列顺序边混边投入原料取重量份数为17 20的所述的基础树脂、重量份数为7 10的所述的改性树脂、重量份数为O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯、重量份数为O. Γ0. 2的所述的主抗氧剂和重量份数为O. 04、. 06的所述的辅助抗氧剂、重量份数为O. 9^1. I的所述的光屏蔽剂和抗老化剂、重量份数为O. Γ0. 2的所述的润滑剂、重量份数为6. 5^8. 5的经过表面改性处理的所述的填充剂、重量份数为O. 03、. 04的所述的分散剂，混炼20 30min;加热平板硫化机至150°C，将已混炼好的产物放入平板硫化机中热压成型，压力12Mpa，制成Imm厚的光滑片层，并用冲片机将部分产品制备成哑铃状待测试样。
全文摘要
全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料及生产方法。高密度聚乙烯光缆护套料高性能化的实现，不可避免地带来材料及技术成本的大幅增加。全介质自承式电力光缆高密度聚乙烯护套料，由下述原料按重量份数组成17~20份的基础树脂，7~10份的改性树脂，6.5~8.5份的填充剂，0.9~1.1份的光屏蔽剂和抗老化剂，0.9~1.1份的偶联剂，0.03~0.04份的分散剂，0.1~0.2份的润滑剂，0.1~0.2份的主抗氧剂，0.1~0.2份所述的辅助抗氧剂，0.1~0.3份的低分子量聚乙烯。本产品用于电力光缆套料。
文档编号C08K3/04GK102775666SQ20121023017
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者张继鹏, 汤卉, 邵璇 申请人:哈尔滨理工大学