一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氯乙烯(PVC)是一种用途非常广泛的通用塑料，根据添加增塑剂的量不同，可以制成硬质、半硬质和软质制品，还可以与其他聚合物共混进行改性，做成种类繁多、性能各异的制品，用量非常大，是世界五大通用塑料之一。在全球范围内PVC树脂的需求量和聚乙烯、聚丙烯位列前三位，而在中国其消费量已经升至第一位。聚氯乙烯本身也是本质阻燃材料，其氧指数很高，阻燃效果很好，但纯的PVC是刚性链段，在90°C以上就开始分解，加工就必须加入增塑剂，增塑剂都是易燃物，所以软质PVC须加入阻燃剂才有阻燃效果。而且聚氯乙烯在燃烧时会产生氯化氢气体，具有很大的毒性和腐蚀性，且浓烟较多。随着环保要求的提高，DOP等邻苯类增塑剂已经被禁止，所以说就要进一步发挥聚乙烯电缆料的各项优点。
[0003]聚乙烯(PE)是目前产量最大的通用塑料之一，具有耐化学腐蚀性、质轻、电绝缘性、无毒、易加工、价格低廉等特点，广泛应用于电器、化工、包装、食品、交通、建筑等行业。然而PE的氧指数只有17.5%，属于易燃材料，因此需要对其进行阻燃改性处理以扩大其应用范围。还有为了提高聚乙烯电缆料的介电特性，如空间电荷集聚、体积电阻率和击穿强度等，目前高压直流电缆一般采用传统方法来改性聚乙烯绝缘料。其中共混技术是提高聚乙烯介电性能使用最多的一种方法，但是不同组分的共混会形成两相结构的微观界面，甚至出现向材料表面渗透和分离现象，影响共混物的其他介电性能，如共混可能会导致介电强度降低。因此，最好的方法是使用两种化学结构相似、相容性好的组分来进行共混，从而消除两种材料的微观界面的不良影响。
[0004]随着经济的发展，聚乙烯电缆料将会应用到多种产业中，尤其是通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料。
【发明内容】
[0005]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料及其制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯94-96、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7_9、茂金属聚乙烯2_3、纳米氢氧化镁2_3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、硅凝胶2-3、柠檬酸三丁酯6-8、耐寒增塑剂D0S12-14、白油5-7、高岭土 12-14、碳纤维7_9、将十二烷基三甲基氯化铵1-1.2。
[0007]所述一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，由以下具体步骤制成: (1)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90°C下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100°C下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，即得到阻燃母料；
(2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60°C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140°C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
(3)将碳纤维粉碎后与高岭土混合，过200目筛得到混合粉末，然后加入白油，加热至80°C搅拌30分钟，冷却至室温后加入硅凝胶，搅拌均匀后，加入十二烷基三甲基氯化铵以及耐寒增塑剂DOS，以600转/分的速度搅拌分散10分钟得到混合物料；
(4)将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
[0008]本发明的优点是:本发明通过配方与工艺的改性，添加纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯等成分，这些成分的引入显著地减少了空间电荷的注入和聚集，改善了空间电荷特性，提高了直流击穿电场强度，同时由于含有少量的茂金属聚乙烯，提高了电缆料的拉伸强度以及综合性能。添加十溴联苯醚与三氧化二锑，协同作用，减少了可燃气体的生成量，改变了聚合物的分解模式，使材料的热稳定性得到了提高。同时反应分解出SbBr3，能较长时间停留在燃烧区域，具有稀释和隔离作用，进一步提高阻燃性能。
[0009]本发明添加耐寒增塑剂D0S、白油、碳纤维等成分，进一步提高了产品的耐寒性以及韧性，防止开裂，本发明复合配方，成本适中，加工性能佳，制得的电缆料表面光滑，不易发生鼓胀，不仅阻燃、抗击穿，并且在低温环境下使用可以抗裂，为电缆在高寒地区的极端环境下使用提供安全保障。
【具体实施方式】
[0010]一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，由下列重量份(公斤)的原料制成:高密度聚乙烯94、十溴联苯醚15、三氧化二锑7、茂金属聚乙烯2、纳米氢氧化镁2、环己烷4、γ氨丙基三乙氧基硅烷0.2、硅凝胶2、柠檬酸三丁酯6、耐寒增塑剂D0S12、白油5、高岭土 12、碳纤维7、将十二烷基三甲基氯化铵I。
[0011]所述一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，由以下具体步骤制成:
(1)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80°C下混合15分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90°C下混合10分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5小时，即得到阻燃母料；
(2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60°C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140°C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
(3)将碳纤维粉碎后与高岭土混合，过200目筛得到混合粉末，然后加入白油，加热至80°C搅拌30分钟，冷却至室温后加入硅凝胶，搅拌均匀后，加入十二烷基三甲基氯化铵以及耐寒增塑剂DOS，以600转/分的速度搅拌分散10分钟得到混合物料；
(4)将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
[0012]将本发明电缆料应用于电缆的生产，电缆产品经检测，达到的指标如下:抗张强度彡16MPa，断裂伸张率彡280%，断裂伸长率变化率为15.2%，氧指数彡28%，介电强度彡 30MV/m。
【主权项】
1.一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯94-96、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7_9、茂金属聚乙烯2_3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、硅凝胶2-3、柠檬酸三丁酯6_8、耐寒增塑剂DOS12-14、白油5-7、高岭土 12-14、碳纤维7_9、将十二烷基三甲基氯化铵1-1.2。2.根据权利要求1所述一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90°C下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100°C下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，即得到阻燃母料； (2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60°C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140°C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料； (3)将碳纤维粉碎后与高岭土混合，过200目筛得到混合粉末，然后加入白油，加热至80°C搅拌30分钟，冷却至室温后加入硅凝胶，搅拌均匀后，加入十二烷基三甲基氯化铵以及耐寒增塑剂DOS，以600转/分的速度搅拌分散10分钟得到混合物料； (4)将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
【专利摘要】本发明公开了一种耐寒耐环境开裂的聚乙烯电缆料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯94-96、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2-3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、硅凝胶2-3、柠檬酸三丁酯6-8、耐寒增塑剂DOS12-14、白油5-7、高岭土12-14、碳纤维7-9、将十二烷基三甲基氯化铵1-1.2。本发明添加耐寒增塑剂DOS、白油、碳纤维等成分，进一步提高了产品的耐寒性以及韧性，防止开裂，本发明加工性能佳，制得的电缆料表面光滑，不易发生鼓胀，不仅阻燃、抗击穿，并且在低温下使用可以抗裂，为电缆在高寒地区的环境下使用提供安全保障。
【IPC分类】C08K5/11, C08L91/06, C08K5/5445, C08K13/04, C08K3/22, C08K7/06, C08K5/19, C08K5/06, C08L23/06, C08K3/34
【公开号】CN105086069
【申请号】CN201510511568
【发明人】许义彬, 赵欣泰
【申请人】晶锋集团股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月20日