一步法制备10kV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的方法
【专利摘要】本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及10kV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料。一步法制备10kV及以下黑色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。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、氟橡胶母料和黑色母料。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】
一步法制备10kV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘 材料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及10kV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯 绝缘材料。
【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及以下黑色电线电缆用硅烷 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及以下黑色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； 40~45% LLDPE-8320： 18~25% LDPE； 2()^30% EVA： 5'12% PP： d 5'1% 娃焼偶联剂： 12% 交联剂 DCP: 0. 10^0. 15%
[0014] 抗氧剂 300: 0. 02^0. 06% 抗氧剂 1010 : 0. 02^0. 1% 抗氧剂 DLTP: 0.01 ~0.05% 抗氧剂1024: 0. 2~0. 1% 有机锡： （).2~0. 1% 氟橡胶母料： 0. Γ0. 5% 黑色母料： 1.0~2. 5%。
[0015] 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； 42^43% LLDPE-8320： 20-22% LDPE； 24^26% Ε￥Α：; 8:~腦
[0016] PP； Q. 5~1% 硅烷偶联剂： f2% 交联剂 DCP: 0,15% 抗氧剂 300: 0.02~0.06% 抗氧剂 1010: 0,0213.1% 抗氧剂 DLTP: 0,:〇Γ?.. 05% 抗氧剂1024: 0, 2~0. 1%
[0017] 有机锡： 0.21).1% 氟橡胶母料： 0. 1~0. 5% 黑色母料： 1. 0-2. 5%。
[0018] 二步法制备10kV及以下黑色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：
[0019] 1)催化剂母料制备:按重量百分比计，催化剂母料占总材料成分的3~10%，其中： LLDPE-7042；. LLDPE-8320· 0.5^4% PP· 0.5^1% 抗氧剂 1010: 0. 02^0. 1%
[0020] 抗氧剂 DLTP: 0,0Γ0. 05% 抗氧剂1024: 0,2~0.1% 有机锡： Q, 2~CU% 氟橡胶母料： Q. Γ0. 5% 黑色母料： 1·0-2.Β%;
[0021] 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；
[0022] 2)成品制备：
[0023] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照硅烷偶联剂：1~2% :0.13% :0.02 ~0.06 %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；
[0024] 2·2)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按：35~44% :15~24%:20~ 30% :5~12% :3~10%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；
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 2.5)计量、包装即为成品。
[0028] 一步法制备10kV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：
[0029] 1)催化剂母料制备:按重量百分比计，催化剂母料占总材料成分的3~10%，其中： LLDPE-7042；： 1-5%： LLDPE-8320： 0,5~4% PPi 0.5-1% 抗氧剂 1010: 0,02 ~0.1 %
[0030] 抗氧剂 DLTP: 0. 01-0 05lV 抗氧剂 1024: 0. 2-0.1? 有机锡t 0.2~0.1% 氟橡胶母料： 0. 1~0 5% 黑色母料： 1. 0-2. 5%;
[0031] 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；
[0032] 2)成品制备：
[0033] 2.1)将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照硅烷偶联剂：1~2% :0.13% :0.02 ~0.06 %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；
[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：35~44% :15~24% :20~ 30 % : 5~12 % : 3~10 %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及以下黑色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; 41.75% LLDPE~8320： 20.5% LDPE： 25% M：L· 8,23% PP； 0.75% 硅烷偶联剂： 1. 6% 交联剂DCP: 0. 13%
[0044] 抗氧剂300: 0, 04% 抗氧剂 1010: 0, 05% 抗氧剂 DLTP: 0. 0251 抗氧剂 1024: 0. 05%： 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 335% 黑色母料： 1. 51。
[0045] 二步法制备10kV及以下黑色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 2,25? LLDPE-832D：; 15 公斤 1.5% FPj 7，: 5 公斤 Q. 75% 氟橡胶母粒：3. 35公斤 0.335%
[0047] 有机锡： 0..4 公斤 0.04% 抗氧剂1010: 0.5公斤 认05% 抗氧剂DLTP: 0.25公斤0.025% 抗氧剂1024: 0.5公斤 0.05% 黑色母料： 15公斤· 1,5%j
[0048] 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。
[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]
[0057]
[0058] 实施例2
[0059] 10kV及以下黑色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： 40.20% LLDPE-8320： 23,35% 21.25% EVA:: 10.68%
[0060] PPi a 75i 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 DLTP: Ο, 0251 抗氧剂 1024: 0. 05%
[0061 ] 有机锡： Θ,?:猶 氟橡胶母料： 〇. 335% 黑色母料： 15%。
[0062] 上述的绝缘材料采用实施例1的二步法制备绝缘材料。
[0063] 实施例3
[0064] 10kV及以下黑色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； 25% mu 8.23% PP： 0.751 硅烷偶联剂： 1.6% 交联剂 DCP: 0:. 1.3?
[0065] 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： 〇. 335% 黑色母料： 1. 5%。
[0066] 一步法制备10kV及以下黑色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：： 22.5 公斤 2. 25% LLDPE-832D； 15 公斤 1.5%
[0068] PP· 7, 5 公斤 0. 7:5% 氟橡胶母粒： 3.35公斤 ?.335% 有机锡： 0,4公斤 0.04% 抗氧剂10:1:0: 0.5公斤 0.05% 抗氧剂DLTP: 0.25公斤 0.025%
[0069] 抗氧剂1024: 0,5公斤 0.0滿 黑色母料： 15公斤 1.5%t
[0070] 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。
[0071] 二、成品制备：
[0072] 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；
[0073] 2、将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ;
[0074] 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；
[0075] 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；
[0076] 5、硅烷助剂经过2.5小时的吸收后放出；
[0077] 6、计量、包装即为成品。
[0078] 7、对以上制备的产品进行检测，检测结果为合格。
[0079]
[0080]
[0081 ] 实施例4
[0082] 10kV及以下黑色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. 75% LLDPE-8320： 20.5% LQPEi： 21% E￥A： 11.23? PP； :0.75% 硅烷偶联剂： 1.6% 交联剂DCP: 0. 13%
[0083] 抗氧剂300: 0, 04% 抗氧剂 1010: 0.05? 抗氧剂 DLTP: 0.025% 抗氧剂 10E4: 0. 05%： 有机锡： 0. 04% 氟橡胶母料： 0. 335% 黑色母料： 1. 5%。
[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. 一步法制备IOkV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的方法，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： 40-45% LLDPE-8320： 18^25% LDPE： 20^30% EVA： Γ12% ΡΡ；： 0.5^1% 硅烷偶联剂： Γ2% 交联剂 DCP: 0. ΚΓΟ. 15% 抗氧剂 300: 0.02~0.06% 抗氧剂 1010: 0.0:2^0:. 1% 抗氧剂 DLTP: 0,:：〇Γ〇. 05% 抗氧剂 1024: 0.21X1% 有机锡： 1% 氟橡胶母料： ft. Γ0. 5% 黑色母料： ，1.?Γ2:. 5和 该方法包括以下的步骤： 1) 催化剂母料制备:按重量百分比计，催化剂母料占总材料成分的3~10%，其中： LLDPE-7042： Γ5% LLDPE-8320： 0.5~4% PPi D. 5^1% 抗氧剂 1010: 0.02 ~0.1% 抗氧剂 DLTP: 0.0 f0.0 5% 抗氧剂1024: 0. 2~0. 1% 有机锡： 0. 2~0. 1% 氟橡胶母料： 0. f 0, 5% 黑色母料： 1. :0-2. 5%;. 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； 2) 成品制备： 2.1) 将硅烷偶联剂、交联剂DCP、抗氧剂300按照硅烷偶联剂：1~2 % : O . 13 % : O . 02~ 0.06 %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； 2.2) 将主设备双锥转鼓进行加热到90°C ; 2·3)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按：35~44%:15~24% :20~30%: 5~12 % : 3~10 %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) 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； 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。2.根据权利要求1所述的一步法制备IOkV及以下黑色电线电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘 材料的方法，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： 42^43% LLDPE-8320: 20^22% LDPE； 24~26% BVA：： 8~10% PP: 0.5~1% 硅烷偶联剂： Γ2% 交联剂 DCP: 0. 10-〇. 15% 抗氧剂 300: 0.02~0.06% 抗氧剂 1010: 0. 〇2"〇, 1% 抗氧剂 DLTP: D, 01^0：. 05% 抗氧剂 1024: Ο,ΓΟ,?% 有机锡: 0· 2~0. 1% 氟橡胶母料： 0, f 0. 5% 黑色母料： L (T2. 5%。
【文档编号】C08J3/22GK106009224SQ201610543371
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】赵勇, 俞丽琴, 李顺利, 郑颜, 潘姝君
【申请人】浙江太湖远大新材料股份有限公司