可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料及其制備方法，它包含以下重量份的成分制成：原料A：30—80份；原料B：20—70份；抗氧劑：2—5份；加工助劑：0.5—2份；按以下步驟制成：（1）稱取原材料；（2）原料高速混合均勻；（3）熔融共混；（4）擠出造粒，得到可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料成品。本發(fā)明工藝性強(qiáng)，易于制造，并且用于電纜成型的工藝簡單，能耗低，綠色環(huán)保，可循環(huán)使用；經(jīng)過綜合性能實(shí)驗(yàn)，許多性能媲美XLPE甚至超過XLPE，并且能夠耐受短時(shí)高溫。
【專利說明】可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于中低壓電纜絕緣用的高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]中低壓電纜絕緣用的聚乙烯材料，雖然制造簡單，易加工，具有良好的電氣性能，但是機(jī)械性能和耐熱性較差。經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)后，交聯(lián)聚乙烯由于具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有良好的介電性能、機(jī)械性能和耐熱性，在20世紀(jì)60年代以后成為中低壓電力電纜主絕緣料的首選。但是XLPE電纜成型工藝復(fù)雜，能耗大，并且其交聯(lián)結(jié)構(gòu)在電纜壽命終了時(shí)難以降解，不能循環(huán)使用，浪費(fèi)較大。隨著環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展問題的日益突出，尋找新型的可循環(huán)低能耗電纜料已迫在眉睫。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種材料制造簡單，電纜成型工藝簡單且能耗低，可循環(huán)使用的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:該可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其特征在于:它包含以下重量份的成分制成:原料A:30— 80份；原料B:20—70份；抗氧劑:2—5份；加工助劑:0.5一2份；
所述的原料A為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、熱塑性彈性體和雙峰聚乙烯中的任一種或幾種的混合物；
所述的原料B為高密度聚乙烯和聚丙烯中的任一種或兩種的混合物；
所述的抗氧劑為1010、168、1024、1035、264和DNP中的任一種或幾種的混合物；
所述的加工助劑為潤滑劑、流變改性劑、助溶劑和分散促進(jìn)劑中的任一種或幾種的混合物。
[0006]所述的原料A和原料B的熔融指數(shù)在(0.1—5) g/10min之間，在同一體系下時(shí)的材料熔融指數(shù)應(yīng)當(dāng)匹配，相差不宜過大。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制造工藝簡單、省時(shí)省力的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法。
[0008]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟制成:
(1)、按以下重量份稱取原材料:原料A:30—80份；原料B:20— 70份；抗氧劑:2 — 5份；加工助劑:0.5—2份；
(2)、上述原料高速攪拌混合均勻；
(3)、混合顆粒熔融共混；(4)、熔融共混均勻的材料在單螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料成品。
[0009]在步驟(2)中，在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)將原料A、原料B、抗氧劑和加工助劑進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min。
[0010]在步驟(3)中，使用密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混時(shí)，將密煉機(jī)升溫至120°C開始加入混合均勻的原料，升溫至180°C恒溫，共混10 — 30min后出料，密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為30— 60r/min。
[0011]在步驟(3)中，使用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混時(shí)，螺桿各段溫度設(shè)置為給料段140— 160°C，壓縮段 160— 180°C，熔融段 180— 220°C，計(jì)量段 180— 220°C，出料段 140—160。。。
[0012]在步驟(4)中，使用單螺桿擠出造粒時(shí)，螺桿各段溫度為:加料段100— 150°C，輸送段 160— 230°C，熔融段 160— 230°C，機(jī)頭 140— 160°C。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:易于制造，電纜成型工藝簡單，能耗低，綠色環(huán)?？裳h(huán)使用；經(jīng)過性能實(shí)驗(yàn)，許多性能媲美XLPE甚至超過XLPE，并且能夠耐受短時(shí)高溫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為XLPE腐蝕后微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的材料腐蝕后的微觀結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明從調(diào)整聚乙烯分子量及其分布入手，通過特定的材料選配和加工工藝改善聚合物的聚集態(tài)，形成密集而穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，使其在不需要交聯(lián)的情況下保持優(yōu)良絕緣性能的同時(shí)，還具有優(yōu)良的`耐熱性能和高溫力學(xué)性能。從而具有與中低壓電力電纜絕緣用交聯(lián)聚乙烯相同的工作溫度和抵抗短時(shí)高溫?zé)釠_擊的能力。
[0017]實(shí)例1:
可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:低密度聚乙烯:60份；線性低密度聚乙烯:20份；高密度聚乙烯:20份；抗氧劑1010:1.5份；抗氧劑DNP:0.5份；流變改性劑0.2份；分散促進(jìn)劑0.5份。
[0018]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將上述原材料稱量好，在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min，再均勻放入密煉機(jī)中，在180°C下共混10分鐘，轉(zhuǎn)速60r/min ;待原料混合充分、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定后取出，出料后放入單螺桿擠出機(jī)造粒。
[0019]實(shí)例2:
可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:雙峰聚乙烯:70份；高密度聚乙烯:30份；抗氧劑1024:2份；抗氧劑264:0.5份；潤滑劑:0.5份。
[0020]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將上述稱量好的原材料在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min，再均勻放入密煉機(jī)中，在180°C下共混15分鐘，轉(zhuǎn)速50r/min ;待原料混合充分、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定后取出，出料后放入單螺桿擠出機(jī)造粒。
[0021]實(shí)例3:可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:低密度聚乙烯:20份；雙峰聚乙烯:30份；高密度聚乙烯:50份；抗氧劑168:5份；分散促進(jìn)劑:2份。
[0022]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將稱量好的上述原材料在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min，再均勻放入雙螺桿擠出機(jī)中，螺桿各段溫度設(shè)置為給料段150°C，壓縮段170°C，熔融段180°C，計(jì)量段180°C，出料段 150。。。
[0023]實(shí)例4:
可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:雙峰聚乙烯:70份；聚丙烯30 ;抗氧劑1010:1.5份；抗氧劑1035:1.5份；助溶劑:0.5份；潤滑劑:0.5份。
[0024]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將稱量好的上述原材料在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min，再均勻放入密煉機(jī)中，在180°C下共混30分鐘，轉(zhuǎn)速50r/min ;待原料混合充分、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定后取出，出料后放入單螺桿擠出機(jī)造粒。
[0025]實(shí)例5:
可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:低密度聚乙烯:20份；熱塑性彈性體POE:10份；高密度聚乙烯:70份；抗氧劑264:3份；潤滑劑:0.5份。
[0026]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將稱量好的上述原材料在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min,均勻放入密煉機(jī)中，在180°C下共混20分鐘，轉(zhuǎn)速30r/min ;待原料混合充分、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定后取出，出料后放入單螺桿擠出機(jī)造粒。
[0027]實(shí)例6:
可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其原料的重量份組成配比為:低密度聚乙烯:10份；雙峰聚乙烯:30份；高密度聚乙烯:60份；抗氧劑168:5份；分散促進(jìn)劑:2份。
[0028]上述可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法:將稱量好的上述原材料在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min，再均勻放入密煉機(jī)中，在180°C下共混20分鐘，轉(zhuǎn)速45r/min ;待原料混合充分、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定后取出，出料后放入單螺桿擠出機(jī)造粒。
[0029]實(shí)例7:(對比例)商售的IOkV交聯(lián)聚乙烯絕緣料
將交聯(lián)聚乙烯粒料放入成型設(shè)備中，升溫至200°C恒溫5min，壓制成型后通過一定的溫度控制程序，使材料在一定的溫度過程(90-130°C)中結(jié)晶成型，如圖1。
[0030]實(shí)例f實(shí)例6中的材料熔融共混均勻后，放入單螺桿中擠出造粒，螺桿各段溫度為:加料段120°C，輸送段180°C，熔融段180°C，機(jī)頭150°C。
[0031]本發(fā)明的電纜材料與實(shí)際使用的XLPE之間性能的比較如表1所示。
[0032]表1:各實(shí)施例的性能參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其特征在于:它包含以下重量份的成分制成:原料A:30-80份；原料B:20-70份；抗氧劑:2—5份；加工助劑:0.5—2份；
所述的原料A為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、熱塑性彈性體和雙峰聚乙烯中的任一種或幾種的混合物； 所述的原料B為高密度聚乙烯和聚丙烯中的任一種或兩種的混合物； 所述的抗氧劑為1010、168、1024、1035、264和DNP中的任一種或幾種的混合物； 所述的加工助劑為潤滑劑、流變改性劑、助溶劑和分散促進(jìn)劑中的任一種或幾種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料，其特征在于:所述的原料A和原料B的熔融指數(shù)在(0.1—5) g/10min之間。
3.可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟制成: (1)、按以下重量份稱取原材料:原料A:30— 80份；原料B:20— 70份；抗氧劑:2 — 5份；加工助劑:0.5—2份； (2)、上述原料高速攪拌混合均勻； (3)、混合顆粒熔融共混； (4)、熔融共混均勻的材料在單螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:在步驟(2)中，在室溫狀態(tài)下使用高速攪拌機(jī)將原料A、原料B、抗氧劑和加工助劑進(jìn)行粒料混合，轉(zhuǎn)速為750 r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，使用密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混時(shí)，將密煉機(jī)升溫至120°C開始加入混合均勻的原料，升溫至180°C恒溫，共混10 — 30min后出料，密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為30— 60r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，使用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混時(shí)，螺桿各段溫度設(shè)置為給料段140— 160°C，壓縮段 160— 180°C，熔融段 180— 220°C，計(jì)量段 180— 220°C，出料段 140—160。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可循環(huán)使用的聚烯烴熱塑性電纜絕緣材料的制備方法，其特征在于:在步驟(4)中，使用單螺桿擠出造粒時(shí)，螺桿各段溫度為:加料段100— 150°C，輸送段 160— 230°C，熔融段 160— 230°C，機(jī)頭 140— 160°C。
【文檔編號】C08L23/12GK103554627SQ201310574933
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】鐘力生, 商傳紅, 徐曼, 謝大榮, 臧化文, 李論之, 陳楠, 張凱, 王偉 申請人:山東科虹線纜科技股份有限公司, 西安交通大學(xué)