本發(fā)明屬于電纜料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料及其制備方法。

背景技術(shù)：

電線電纜行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱行業(yè)之一的電力行業(yè)的配套行業(yè)，在國民經(jīng)濟中具有極其重要的作用和地位。電線電纜是電力運輸?shù)年P(guān)鍵部件，其中的絕緣材料是決定電纜耐壓能力的關(guān)鍵因素之一。交聯(lián)聚乙烯電纜由于耐熱性和機械性能好，傳輸容量大，不僅適用于中低壓，而且還可以應(yīng)用到高壓和超高壓中。因其具有優(yōu)異的綜合性能，如電氣性能好，擊穿電場強度高，介質(zhì)損耗角正切值小，絕緣電阻高；有較好的耐熱性和耐老化性能，允許工作溫度高；載流量大，適宜于高落差與垂直敷設(shè)等。交聯(lián)聚乙烯電力電纜越來越受到重視，成為近年來高壓電纜的主要材料。研究表明，通過引入合適的其它組分，交聯(lián)聚乙烯的性能可以得到進一步提高。

中國專利申請201610762167.0提出了一種220kv低副產(chǎn)物的可交聯(lián)聚乙烯絕緣料及其制備方法，通過采用特定組分的低密度聚乙烯、抗氧劑、交聯(lián)劑和交聯(lián)促進劑組成的配方，能夠避免制得的產(chǎn)品出現(xiàn)雜質(zhì)含量過高、內(nèi)部出現(xiàn)針孔等問題，能夠滿足220kv電纜絕緣料制造的要求。但是該交聯(lián)聚乙烯電纜料機械性能一般，擊穿強度和耐高壓性等電性能不夠突出，應(yīng)用范圍較窄。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料及其制備方法，通過選擇合適的小分子化合物充填，使制備的高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料具有優(yōu)異的機械性能，同時進一步提升高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料的擊穿強度和耐高壓性等電性能，可有效的擴展可交聯(lián)聚乙烯電纜料的應(yīng)用范圍。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：聚乙烯樹脂100份；交聯(lián)劑0.5～20份；抗氧劑0.5～10份；小分子化合物0.1～30份。

優(yōu)選的，所述小分子化合物為全氟聚醚油、絕緣油、硅油或氟硅油中的至少一種。

優(yōu)選的，所述全氟聚醚油選自k型、y型、z型或d型全氟聚醚油中的至少一種。

優(yōu)選的，所述絕緣油選自變壓器油、電容器油、電纜油或開關(guān)油中的至少一種。

優(yōu)選的，所述變壓器油選自25#變壓器油、45#變壓器油、10#變壓器油中的至少一種，所述自1,1-苯基二甲苯基乙烷(pxe)、苯基乙苯基乙烷(pepe)、芐基甲苯類摻合油(m/dbt)中的至少一種。

優(yōu)選的，所述硅油選自結(jié)構(gòu)通式為

中的至少一種，其中r為烷基、芳基，r'為烷基、芳基、氫、碳官能基或聚醚鏈；x為烷基、芳基、鏈烯基、氫、羥基、烷氧基、乙酰氧基、氯、碳官能基或聚醚鏈；n，m＝0、1、2、3…。

優(yōu)選的，所述氟硅油為三氟丙基乙烯基封端硅氧烷。

優(yōu)選的，所述聚乙烯樹脂為超高分子量聚乙烯(uhmwpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、線性低密度聚乙烯(lldpe)或超低密度聚乙烯(uldpe)中至少一種。

優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯(dcp)、過氧化苯甲酰(bpo)、二叔丁基過氧化物(dtba)、過氧化氫二異丙苯(dbhp)、二亞乙基三胺(dta)或2,5-二甲基-2,5二叔丁基過氧化己烷(雙25)中至少一種。

優(yōu)選的，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑ca、抗氧劑164、抗氧劑dnp、抗氧劑dltp、抗氧劑tpp、抗氧劑mb或抗氧劑264中至少一種。

優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為0.5～5份或5～10份或10～20份，更優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為0.5～5份。

優(yōu)選的，所述抗氧劑為0.5～4份或4～7份或7～10份，更優(yōu)選的，所述抗氧劑為1～4份。

優(yōu)選的，所述小分子化合物為0.1～10份或10～20份或20～30份；更優(yōu)選的，所述小分子化合物為10～20份。

本發(fā)明還提出了一種高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料的制備方法，包括如下步驟：

1)聚乙烯樹脂的干燥；

2)預(yù)分散母料的制備：將交聯(lián)劑、抗氧劑、小分子化合物和步驟1)干燥后的部分聚乙烯樹脂在擠出機中熔融共混，制備得到不同的預(yù)分散母料；其中交聯(lián)劑、抗氧劑、小分子化合物和聚乙烯樹脂按照如下重量份數(shù)配比：聚乙烯樹脂100份；交聯(lián)劑0.5～40份；抗氧劑0.5～20份；小分子化合物0.1～60份；

3)預(yù)分散母料破碎及干燥：將步驟2)得到的預(yù)分散母料破碎后進行干燥。

4)電纜料的制備：將步驟3)得到的預(yù)分散母料與步驟1)剩余的聚乙烯樹脂混合后加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，烘干即得電纜料。

優(yōu)選的，步驟1)中，所述烘干溫度為60～100℃，干燥時間為10～24h。

優(yōu)選的，步驟3)中，所述干燥溫度為60～100℃，干燥時間為8～12h。

優(yōu)選的，所述擠出機的溫度設(shè)置為：加料段105～135℃，壓縮段110～180℃，均化段110～180℃，機頭部分110～180℃；所述擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：30～200r/min；所述擠出機擠出過程采用空氣冷卻。

優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機的溫度設(shè)置為：加料段105～135℃，壓縮段110～180℃，均化段110～180℃，機頭部分110～180℃；所述雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：30～200r/min；所述雙螺桿擠出機擠出過程采用空氣冷卻。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明提出的一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料及其制備方法，通過充填小分子化合物等組分，制得高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料。該高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料具有優(yōu)異的機械性能，通過選擇合適的小分子化合物，可以進一步提升高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料的擊穿強度和耐高壓性等電性能，可有效的擴展可交聯(lián)聚乙烯電纜料的應(yīng)用范圍。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

該電纜料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1)：將全部uldpe在鼓風(fēng)式干燥箱中60℃干燥12h；

步驟2)：預(yù)分散母料的制備：將準(zhǔn)確稱量的uldpe、交聯(lián)劑、抗氧劑1010和全氟聚醚油在擠出機中熔融共混，得到預(yù)分散母料。所述擠出機的溫度設(shè)置為：加料段110℃，壓縮段115℃，均化段120℃，機頭部分115℃；所述擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：30r/min。

步驟3)：將步驟2)得到的預(yù)分散母料破碎并在干燥溫度為60℃的鼓風(fēng)式干燥箱中干燥8h；

步驟4)：電纜料的制備：將uldpe與預(yù)分散母料按照如下重量份數(shù)配比：

uldpe100份；

預(yù)分散母料50份。

將原料按照所述配方準(zhǔn)確稱量，加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的溫度設(shè)置為：加料段110℃，壓縮段115℃，均化段120℃，機頭部分115℃；所述擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：50r/min。擠出成條過程中采用空氣冷卻。

實施例2

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

步驟1)：將全部hdpe在鼓風(fēng)式干燥箱中80℃干燥12h；

步驟2)：預(yù)分散母料的制備：將準(zhǔn)確稱量的hdpe、交聯(lián)劑、抗氧劑1010和全氟聚醚油在擠出機中熔融共混，所述擠出機的溫度設(shè)置為：加料段120℃，壓縮段135℃，均化段145℃，機頭部分140℃；所述擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：80r/min。

步驟3)：預(yù)分散母料破碎并在干燥溫度為60℃的鼓風(fēng)式干燥箱中干燥8h；

步驟4)：電纜料的制備：hdpe與預(yù)分散母料按照如下重量份配比：

hdpe100份；

預(yù)分散母料40份。

將原料按照所述配方準(zhǔn)確稱量，加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，所述雙螺桿擠出機加料段溫度120℃，壓縮段溫度135℃，均化段溫度145℃，機頭部分溫度140℃；所述雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為：100r/min。擠出成條過程中采用空氣冷卻。

實施例3

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

uldpe與預(yù)分散母料按照重量份組成：

uldpe100份；

預(yù)分散母料25份。

預(yù)分散母料制備和電纜料擠出造粒等工藝同實施例1。

實施例4

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

hdpe與預(yù)分散母料按照重量份組成：

hdpe100份；

預(yù)分散母料100份。

預(yù)分散母料制備和電纜料擠出造粒等工藝同實施例2。

實施例5

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的不同的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

預(yù)分散母料：

聚乙烯樹脂與預(yù)分散母料按照如下重量份組成：

hdpe100份；

預(yù)分散母料80份。

預(yù)分散母料制備和電纜料擠出造粒等工藝同實施例2。

實施例6

一種小分子化合物充填高壓交聯(lián)聚乙烯電纜料，該電纜料的不同的預(yù)分散母料由包括如下重量份數(shù)的原料制備得到：

預(yù)分散母料：

聚乙烯樹脂與預(yù)分散母料按照重量份組成：

uldpe100份；

預(yù)分散母料30份。

預(yù)分散母料制備和電纜料擠出造粒等工藝同實施例1。

表1為實施例1-6電纜料的性能測試結(jié)果。

表1

小分子化合物的加入有利于交聯(lián)劑、抗氧劑的均勻分散，提高交聯(lián)效率和交聯(lián)均勻性。聚乙烯在交聯(lián)劑作用下變成一種具有三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯材料，聚乙烯大分子鏈間由于化學(xué)鍵的相互作用，有效的增加了分子間的聯(lián)系，導(dǎo)致高分鏈間的作用力增大，拉伸強度增加。由于材料凝膠含量較高，使得鏈段的運動受到限制，材料表現(xiàn)出脆性，斷裂伸長率下降。小分子化合物的加入起到潤滑作用，降低平衡扭矩，提高加工性能，同時，對材料的力學(xué)性能有一定的提升作用。另外，小分子化合物的加入，填充了交聯(lián)聚乙烯自由體積，又因其本身絕緣，故可有效降低載流子的遷移速率，提升材料絕緣性能。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。