10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及絕緣材料領域，尤其涉及10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜及其制備方法。該黑色電線電纜的絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到：LLDPE?7042、LLDPE?8320、LDPE、EVA、PP、硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300、抗氧劑1010、抗氧劑DLTP、抗氧劑1024、有機錫、氟橡膠母料。本發明取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優于PVC，而PVC在電線老化等起火的時候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
【專利說明】
10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及絕緣材料領域，尤其涉及10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 電纜行業使用聚烯烴的品種主要有PE、PP、EVA及EEA等，其中相對量大、應用歷史 長的主要是PE，它有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及經過交聯的XLPE，它們的應用已毋需多說。行 業中現今聚烯烴的應用和發展趨勢主要集中在以下幾方面：
[0003] (1)無鹵低煙材料的系列化、完善化
[0004] 無鹵低煙阻燃電纜料是近年來發展較快的品種，符合IEC92-359標準要求的熱塑 型料已得到越來越廣泛的應用。隨著石油平臺、核電站、艦船用電纜及其他環境惡劣的使用 場合的要求，交聯型無鹵低煙電纜料的應用范圍將會越來越大。
[0005] (2)耐電痕料
[0006] 耐電痕電纜料是隨著ADSS(全介質自承式架空光纜)的推廣應用，而逐漸引起大家 的注意的。其實，在10kV及以上架空電纜為防止在潮濕狀況下產生電暈已有耐電痕要求，由 于其絕緣材料(XLPE、HDPE)本身具有一定的耐電痕性，基本能保證架空電纜耐電痕的要求， 故而問題并不突出。而ADSS主要是沿著110KV、220KV的高壓線路附設，其護套的耐電蝕性將 直接影響光纜壽命，故對護套材料的耐電痕性有較為苛刻的要求，即在施加實際使用拉力 的90%張力情況下，進行1000小時的耐電痕試驗，它需要有為此專門設計的配方體系，其中 的關鍵即為耐電痕劑的使用、優越的物理機械性能、良好工藝加工性的平衡。目前，英、德、 美等國對ADSS的壽命研究還在繼續，其重點還是如何提高置于空間電場中電纜護套材料的 抗電蝕性。
[0007] (3)硅烷交聯料
[0008] 硅烷交聯聚乙烯絕緣料在3KV及以下的力纜中已普遍使用。隨著硅烷交聯技術的 普及，其它如硅烷交聯可剝離屏蔽料、無鹵低煙阻燃料、乙丙電纜料已相繼有產品問世。國 內在硅烷交聯可剝離屏蔽料上已有廠家做了工作，而硅烷交聯無鹵阻燃料、乙丙電纜料尚 少為大家了解，當然更談不上應用了。
[0009] (4)輻照交聯聚烯烴料
[0010] 輻照交聯材料及技術在電力電纜、架空電纜及裝備線上已得到成熟的應用。眾所 周知，行業中105°c及以下溫度等級，無論用XLPE、XLPVC或PVC都可滿足要求，150°C以上，硅 橡膠、氟塑料、聚酰亞胺等品種的應用也已成熟，但在中間溫度等級（如125°C、150°C)的應 用開發上，與國外差距比較大。

【發明內容】

[0011] 為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色 電線電纜。本發明以取代目前的PVC材料為主，絕緣性能優于PVC，而PVC在電線老化等起火 的時候會放出有毒有害氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0012] 為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：
[0013] 10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置 在絕緣材料內的導線，絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 4CT45% LLDPE-8320： 18^25% LDPE； 20^30% 腿； 5^12% PP： ο. ΓΒ 経煉偶聯劑: Γ2% 交聯劑 DCP: 0. 1:〇1). 15%
[0014] 抗氧劑 300: 0. 〇r〇, 〇6% 抗氧劑 mio: 0. 02^0. 1% 抗氧劑 DLTP: 0. Ο Γα. 05% 抗氧劑 1024: 0. 2^0.1% 有機錫： 0.2~0,1% 氟橡膠母料： PQ:. 5? 黑色母料： l.O^.S%。
[0015] 作為優選，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 42~431 LLDPE-8320： 20^22% LDPEr 24^26% B￥A： 8^10%
[0016] PP： Q. 5"1% 硅烷偶聯劑： Γ2% 交聯劑 DCP: 0. 10"Θ：. 15% 抗氧劑300: Q, Q2~0. 0機 抗氧劑 1010: 0.02?). 1% 抗氧劑 DLTP: Ο, ΟΓΟ, 0:5% 抗氧劑 1024: 0：. 2"D. 1%
[0017] 有機錫： ：Q.2~0.1% 氟橡膠母料： αΓο,5%: 黑色母料： LOlS%。
[0018] 二步法制備10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜的方法，上述的絕緣材料的 制備方法包括以下的步驟：
[0019] 1)催化劑母料制備:按重量百分比計，催化劑母料占總材料成分的3~10%，其中： LLDPE-7042；. Γ· LLDPE-8320· 0.5^4% PP· 0.5^1% 抗氧劑 1010: 0. 02^0. 1%
[0020] 抗氧劑 DLTP: 0,0Γ0. 05% 抗氧劑1024: 0,2~0.1% 有機錫： Q, 2~CU% 氟橡膠母料： Q. Γ0. 5% 黑色母料： 1·0-2.Β%;
[0021] 將以上材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入 擠出機料斗，擠出機溫度：140~180°C，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷卻，再經過風 機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔，設置80°C烘干2小時以上然后用真空鋁塑袋進行包裝、 暫時存放；
[0022] 2)成品制備：
[0023] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300按照硅烷偶聯劑：1~2% :0.13% :0.02 ~0.06 %的比例進行混合，混合后成為硅烷助劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0024] 2·2)LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按：35~44% :15~24%:20~ 30% :5~12% :3~10%的比例吸入到攪拌機進行混合，混合均勻后吸入干燥塔，設定60°C， 烘干時間大于半個小時，之后將材料吸入原料料倉；
[0025] 2.3)以上物料經計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經配好的硅烷助劑也 經過計量稱在第二區加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進行接枝；
[0026] 2.4)經雙螺桿接枝后的材料經單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經輸送水栗輸送到脫 水機，經脫水后由輸送風機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0027] 2.5)計量、包裝即為成品。
[0028] 一步法制備10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜的方法，上述的絕緣材料的 方法包括以下的步驟：
[0029] 1)催化劑母料制備:按重量百分比計，催化劑母料占總材料成分的3~10%，其中： LLDPE-7042；： 1-5%： LLDPE-8320： 0.5~-4"〇 PPi 0.5-1% 抗氧劑 1010: 0,02 ~0.1 %
[0030] 抗氧劑 DLTP: 0. 01-0 05lV 抗氧劑 1024: 0. 2-0.1? 有機錫t 0.2~0.1% 氟橡膠母料： 0. 1~0 5% 黑色母料： 1. 0-2. 5%;
[0031] 將以上材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入 擠出機料斗，擠出機溫度：140~180°C，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷卻，再經過風 機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔，設置80°C烘干2小時以上然后用真空鋁塑袋進行包裝、 暫時存放；
[0032] 2)成品制備：
[0033] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑DCP、抗氧劑300按照硅烷偶聯劑：1~2% :0.13% :0.02 ~0.06 %的比例進行混合，混合后成為硅烷助劑，充分混合后硅烷助劑待用；
[0034] 2.2)將主設備雙錐轉鼓進行加熱到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 %比例吸入到雙錐轉鼓內，然后將蓋子密閉，開啟雙錐轉鼓進行干燥、 混合；
[0036] 2.4)以上物料干燥、混合2.5小時后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到 物料內；
[0037] 2.5)硅烷助劑經過2.5小時的吸收后放出；
[0038] 2.6)計量、包裝即為成品。
[0039] 本發明由于采用了上述的技術方案，本發明的材料主要用于電纜的絕緣層，以取 代目前的PVC材料為主，絕緣性能優于PVC，而PVC在電線老化等起火的時候會放出有毒有害 氣體，而硅烷絕緣料無毒無害。
[0040] 使用本發明的產品生產，螺桿轉速及電流穩定，生產240mm2，放線速度每分鐘4.5 米；在擠出時，出膠均勻，無顆粒，連續開機12天無老膠出現；電纜熱延伸檢測在70 %~ 80%，永久變形在0~5%范圍內；局部放電檢測在2PC以內，工頻耐壓試驗30分鐘無擊穿;半 成品、成品檢測均符合GB/T 12706-2002要求。
[0041] 本發明的產品與聚氯乙烯比較，抗熱變性比PvC好，抗過載能力強。短路運行溫度 最高可達250 °C。而PVC耐熱性差，其80 °C持續4h其變性可達50%。當電纜過載運行時易造成 絕緣老化及軟化變性而引起擊穿，PVC老化引起電纜火災事故占電火災事故總數的50 % ;交 聯聚乙烯密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明顯減輕線纜的質量。與熱塑性聚乙烯比較，提 高了耐熱變形性，改善了高溫下的力學性能，改進了耐環境應力龜裂與耐熱老化性能，增強 了耐化學穩定性和耐溶劑性，減少了冷流性，絕緣電阻高，介質損耗角正切小，基本上不隨 溫度的改變而改變，基本保持了原來的電氣性能。
【具體實施方式】 [0042] 實施例1
[0043] 10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置 在絕緣材料內的導線，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042; 41.75% LLDPE~8320： 20.5% LDPE： 25% M：L· 8,23% PP； 0.75% 硅烷偶聯劑： 1. 6% 交聯劑DCP: 0. 13%
[0044] 抗氧劑300: 0, 04% 抗氧劑 1010: 0, 05% 抗氧劑 DLTP: 0. 0251 抗氧劑 1024: 0. 05%： 有機錫： 0. 04% 氟橡膠母料： 0. 335% 黑色母料： 1. 51。
[0045] 二步法制備10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜的方法，絕緣材料的制備主 要由兩部分組成，一是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0046] 1、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042} 22:, 5 公斤 2,25? LLDPE-832D：; 15 公斤 1.5% FPj 7，: 5 公斤 Q. 75% 氟橡膠母粒：3. 35公斤 0.335%
[0047] 有機錫： 0..4 公斤 0.04% 抗氧劑1010: 0.5公斤 認05% 抗氧劑DLTP: 0.25公斤0.025% 抗氧劑1024: 0.5公斤 0.05% 黑色母料： 15公斤· 1,5%j
[0048] 將以上材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入 擠出機料斗(擠出機溫度：140~180 °C )，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷卻，再經過風 機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔(設置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑袋進行包裝、 暫時存放。
[0049] 2、成品制備：
[0050] 2.1)將硅烷偶聯劑、交聯劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進行混 合(混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0051 ] 2·2)將LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40% :20%:25%: 8.23 % : 5 %的比例吸入到攪拌機進行混合，混合均勻后吸入干燥塔，設定60 °C，烘干時間大 于半個小時，之后將材料吸入原料料倉；
[0052] 2.3)以上物料經計量稱自動加料加入到雙螺桿擠出機，將已經配好的硅烷助劑也 經過計量稱在第二區加入到雙螺桿，以上材料在雙螺桿進行接枝；
[0053] 2.4)經雙螺桿接枝后的材料經單螺桿擠出、偏心水霧切粒，經輸送水栗輸送到脫 水機，經脫水后由輸送風機輸送至沸騰床，通過控制料位的高度對材料進行充分干燥，后由 真空吸料機吸入成品料倉；
[0054] 2.4)計量、包裝即為成品。
[0055] 2.5)對以上制備的產品進行檢測，檢測結果為合格。
[0056]
[0057]
[0058] 實施例2
[0059] 10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置 在絕緣材料內的導線，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 40.20% LLDPE-8320； 23? 3S%： LDFE：： .21,.25% Mh 10.68%
[0060] EPs ()，7§1 石圭fe偶聯劑： 1. 6% 交聯劑DCP: 0. 13% 抗氧劑 300: 0:,04% 抗氧劑 1010: 0, 05% 抗氧劑 OLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0. 05%
[0061] 有機錫： 0.04% 氟橡膠母料仇33:5% 黑色母料： 1,5%。
[0062] 上述的絕緣材料采用實施例1的二步法制備絕緣材料。
[0063] 實施例3
[0064] 10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置 在絕緣材料內的導線，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 42.25% LLDPE-8320; 21,51 LDPE: 25% EVA：： 8.23% PP： Θ. 75% 硅烷偶聯劑： 1. 6%: 交聯劑DCP: 0.13%
[0065] 抗氧劑300: 0, 04% 抗氧劑 1010: 0.05% 抗氧劑 DLTP; 0. 025% 抗氧劑 102.4: 〇. 0:5% 有機錫： 0.04% 氟橡膠母料； Q. 33:5% 黑色母料： 1.5%。
[0066] 一步法制備10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜的方法。絕緣材料的制備主 要由兩部分組成，一是催化劑母料的制備，二是成品制備。
[0067] -、催化劑母料制備:催化劑母料占總材料成分的5%，具體配方如下： LLDPE-7042： 22.5 公斤 2. 25% LIDPE-8320: 15 公斤 1,5??
[0068] PPi 7. 5 公斤 0. 75% 氟橡膠母粒： 3.35公斤 0.335% 有機錫： 0. 4公斤 0.04% 抗氧劑1QL0: 0. 5公斤 0. 0:5% 抗氧劑 DLTP: 0:. 25 公斤 0· 025%
[0069] 抗氧劑1024: 0.5公斤 0.05% 黑色母料： 15公斤 1. 5%;
[0070] 將以上材料在攪拌機里攪拌，先低速攪拌1分鐘再高速攪拌3分鐘，然后放出倒入 擠出機料斗(擠出機溫度：140~180°C )，經雙螺桿擠出后經過冷卻水槽進行冷卻，再經過風 機吹干后進行切粒，顆粒在干燥塔(設置80°C)烘干2小時以上然后用真空鋁塑袋進行包裝、 暫時存放。
[0071] 二、成品制備：
[0072] 1、將硅烷偶聯劑、交聯劑、抗氧劑300按照1.6% :0.13% :0.04%的比例進行混合 (混合后成為硅烷助劑），充分混合后硅烷助劑待用；
[0073] 2、將主設備雙錐轉鼓進行加熱到90°C ;
[0074] 3、將 LLDPE-7042、LLDPE-8320、LDPE、EVA、催化母料按照40%:20%:25% :8·23%: 5%的比例吸入到雙錐轉鼓內，然后將蓋子密閉，開啟雙錐轉鼓進行干燥、混合；
[0075] 4、以上物料干燥、混合2.5小時后，通過液體噴淋裝置將備用的硅烷助劑加入到物 料內；
[0076] 5、硅烷助劑經過2.5小時的吸收后放出；
[0077] 6、計量、包裝即為成品。
[0078] 7、對以上制備的產品進行檢測，檢測結果為合格。
[0079]
[0080]
[0081 ] 實施例4
[0082] 10kV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置 在絕緣材料內的導線，該絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPB-704￡: 42. 75% tiDPH-aaio：： 20.5% LDPEt 21% E￥A：; 11. 23% PP：： ：0.75% 硅烷偶聯劑： 1.6% 交聯劑DCP: 0. 13%
[0083] 抗氧劑300: 0, 0? 抗氧劑 1010: 0. 05% 抗氧劑 DLTP: 0. 025% 抗氧劑 1024: 0：. 05? 有機錫？ 0：, 04% 氟橡膠母料： 0. 33:5% 黑色轉料： 1. 5%：,：
[0084] 上述的絕緣材料采用實施例3的一步法制備絕緣材料。
【主權項】
1. IOkV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，該黑色電線電纜包括絕緣材料和設置在 絕緣材料內的導線，其特征在于絕緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042： 40~45% I.LDPR-8320: 18^25% LDPE- 20'30% EtA-, 5^12% PP- 0.5^1% 硅烷偶聯劑： 廣2% 交聯劑DCP: 0.丄0~0. 15% 抗氧劑 300: 0. 02^0. 06% 抗氧劑 1010: 0.02 ~0,1 % 抗氧劑 DLTP: 0.0Γ0.05% 抗氧劑1024: 0. 2~0. 1% 有機錫： 0, 2~0. 1% 氟橡膠母料； 0, Γ0. 5% 黑色母料： L(T2, 5%,2. 根據權利要求1所述的IOkV及以下硅烷交聯聚乙烯黑色電線電纜，其特征在于該絕 緣材料按重量百分比計由以下的組分制備得到： LLDPE-7042- 42^43% LLDPE-8320： 20-22% LDPE;:: 24 ~26% EVA： 8~10% PP： 0,5"1%： 硅烷偶聯劑： 廣2% 交聯劑 DCP: D. 1：Q"Q. 15% 抗氧劑 300: 0. 02^0. 06% 抗氧劑 1010: 0. 02^0. 1% 抗氧劑 DLTP: 0.0 f0.0 5% 抗氧劑 1024: 0. Γ：0. 1% 有機錫： 0.2~0.1 % 氟橡膠母料： 0, Γν0. 5% 黑色母料： 1, 〇~2.. .5%.。
【文檔編號】C08L27/12GK106009225SQ201610543446
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發明人】趙勇, 李順利, 俞麗琴, 蔡煜明, 鄭顏
【申請人】浙江太湖遠大新材料股份有限公司