一种辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法

一种辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆料制造技术领域，具体涉及一种辐照交联聚烯烃电缆料及其制备 方法。

背景技术

房屋作为一种建筑产品，有使用年限和寿命的问题。依据国家建设部发布的《民用 建筑设计通则》，普通建筑和构筑物的设计使用年限一般为50年，从竣工验收之日算起，一 般50年便是普通房屋的寿命。而目前建筑内用的电线电缆，其使用寿命为25～30年，仅为房 屋使用寿命的一半左右。在国内，由于线缆长期未更换或更换不及时引起的事故屡见不鲜， 其引发事故的原因主要为线缆老化后造成短路，在避免或减少此种事故的有效措施中，研 发使用与建筑同等寿命的线缆已成为趋势。

交联聚烯烃材料具有优异的机械物理性能、电气性能、使用温度高、耐腐蚀、耐热 性能好等优点，正被越来越多地用于制备电力、能源、石油化工、电子、通讯、信息、机车等行 业的电线电缆。但现有的交联聚烯烃材料，由于其用途不同，材料性能相差较大，市场上已 研发的用于建筑类线缆的交联聚烯烃材料，其寿命虽然比普通材料长，但仍未能达到和建 筑物同等寿命，在整个建筑物寿命内，电缆仍需更换，更换不急时仍会出现安全事故。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种辐照交联聚烯烃电缆 料。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种辐照交联聚烯烃电缆料，包含如下重量份数的组分：

一种辐照交联聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：用筛选机将红磷、纳米级蒙脱土过滤，去除粉料中的大颗粒和杂质；将氢 氧化镁、硬脂酸分别置于干燥器中干燥；将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加到烘干器中，在恒温 状态下烘干。

步骤二：按重量份数将步骤一干燥后的氢氧化镁30～50份、硬脂酸0.15～2.5份投 入密封的容器，容器放置恒温水浴中加热，并用搅拌器在容器内搅拌，搅拌后取出备用。

步骤三：按重量份数将步骤一干燥后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物55～65份、高密度 聚乙烯18～25份、红磷12～16份、纳米级蒙脱土12～18份以及经步骤二处理后的氢氧化镁 30～50份和硬脂酸0.15～2.5份混合物依次投入密炼机中，在140～160℃的温度下密炼5～ 8min，密炼均匀。

步骤四：按照重量份数将硅酮1.5～4.5份、抗氧剂1010 0.4～6份、抗氧剂DLTP0.5 ～6份、三稀丙基异腈脲酸酯1～10份、二叔丁基过氧化物0.1～1份依次投入步骤三所述密 炼机中，加热密炼后出料。

步骤五：将所述步骤四密炼机的出料用双锥喂入双螺杆混炼机进行混炼，设定从 进料口到机头各温区的温度，混炼均匀后出料。

步骤六：将所述步骤五双螺杆混炼机的出料喂入单螺杆造粒机，设定从进料口到 机头各温区的温度，挤出后切成均匀的颗粒。

步骤七：将所述步骤六切出的颗粒进行烘干，即得到辐照交联聚烯烃电缆料。

优选地，所述步骤一中氢氧化镁、硬脂酸干燥的时间为24h，乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物烘干的温度为70～80℃，烘干的时间为4h。

优选地，所述步骤二中水浴温度为85～95℃，搅拌器的转速为100～1000r/min，搅 拌时间为50～60min。

优选地，所述步骤三中密炼的温度为140～160℃，密炼的时间为5～8min。

优选地，所述步骤四中密炼的温度为140～160℃，密炼的时间为5～8min。

优选地，所述步骤五中双螺杆混炼机的长径比为28:1，型号为Φ90～Φ120；混炼 温度为130～150℃。

优选地，所述步骤六中单螺杆造粒机的长径比为7:1，型号为Φ120；从进料口到机 头各温区的温度为130～150℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的材料组分、重量份数、制造方法得到的辐照交联聚烯烃挤包于导电线 芯后，具有老化性能极佳、使用寿命特长、机械物理性能更好、安全系数更高等特点。本发明 的电缆料制备的电线在70℃工作温度下的使用寿命为62年，远高于房屋的使用寿命，一次 敷设，终身不用更换，节约了维修成本，同时，各项性能指标较普通电线优异，安全性能更 高，为用户的生命财产提供了安全保障。

2.通过硬脂酸对氢氧化镁进行改性，改善了填料与塑料的湿润性，提高了无机阻 燃剂与非极性基体树脂之间的相容性，使树脂与无机阻燃剂之间较弱的范德华力变成较强 的化学键，克服了材料在加工过程中因热胀冷缩而出现的高聚物与无机阻燃剂之间微细裂 纹的形成，使材料的力学性能得到明显提高；改善了氢氧化镁的分散性，提高了材料的氧指 数，从而提高了材料的阻燃等级。

3.三稀丙基异腈脲酸酯和二叔丁基过氧化物配合使用，加速分子与分子之间的交 联固化，降低产品一半的辐照剂量，减少辐照过程中高能电子束对材料的损伤，提高了材料 的生产效率及材料的使用寿命。

4.硅酮提高了材料的流动性，降低材料的挤出扭矩以及主机电流和熔体压力，提 高电线的挤出速度，同时可与氢氧化镁产生协调作用，提高产品的阻燃性，使产品的结壳性 能更好，烧结物更完整，阻燃性能更佳。

5.抗氧剂1010和抗氧剂DLTP两者混合使用可产生协同效应，既捕获产生的自由基 使活性链反应终止，又将羟基分解为醇而稳定化，明显提高了材料的热氧化稳定性，使得材 料的使用寿命更长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。

实施例1：

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料，包含如下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物55份；高密度聚乙烯18份；氢氧化镁30份；红磷12份；纳米级蒙脱土12份；硬脂酸0.15 份；硅酮1.5份；抗氧剂1010 0.4份；抗氧剂DLTP 0.5份；三稀丙基异腈脲酸酯1份；二叔丁基 过氧化物0.1份。

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：用筛选机将红磷、纳米级蒙脱土过滤，去除粉料中的大颗粒和杂质；将氢 氧化镁、硬脂酸分别置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分；将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 加到烘干器中，在70℃的恒温状态下烘干4h。

步骤二：按重量份数将经步骤一干燥的氢氧化镁30份、硬脂酸0.15份投入密封的 容器，容器放置于85℃的恒温水浴中加热，并用转速为100r/min的搅拌器在容器内搅拌，搅 拌60min后取出备用。

步骤三：按重量份数将经步骤一烘干的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物55份、高密度聚乙 烯18份、红磷12份、纳米级蒙脱土12份以及处理后的氢氧化镁30份和硬脂酸0.15份混合物 依次投入密炼机中，在140℃的温度下密炼8min，密炼均匀。

步骤四：按照重量份数将硅酮1.5份、抗氧剂1010 0.4份、抗氧剂DLTP 0.5份、三稀 丙基异腈脲酸酯1份、二叔丁基过氧化物0.1份依次投入所述密炼机中，在140℃的温度下密 炼8min后出料。

步骤五：将从所述步骤四密炼机中出来的料用双锥喂入长径比为28:1的Φ90型双 螺杆混炼机进行混炼，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、140℃、145℃、150℃、 145℃、140℃、140℃，混炼均匀后出料。

步骤六：将从所述步骤五双螺杆混炼机中出来的料喂入长径比为7:1的Φ120单螺 杆造粒机，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、142℃、146℃、150℃、144℃、141℃、 141℃，挤出后切成均匀的颗粒。

步骤七：将所述步骤六切出的颗粒进行烘干，即得到该本发明的辐照交联聚烯烃 电缆料。

实施例2：

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料，包含如下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物65份；高密度聚乙烯25份；氢氧化镁50份；红磷16份；纳米级蒙脱土18份；硬脂酸2.5份； 硅酮4.5份；抗氧剂1010 6份；抗氧剂DLTP 6份；三稀丙基异腈脲酸酯10份；二叔丁基过氧化 物1份。

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：用筛选机将红磷、纳米级蒙脱土过滤，去除粉料中的大颗粒和杂质；将氢 氧化镁、硬脂酸分别置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分；将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 加到烘干器中，在80℃的恒温状态下烘干4h。

步骤二：按重量份数将经步骤一干燥的氢氧化镁50份、硬脂酸2份投入密封的容 器，容器放置于95℃的恒温水浴中加热，并用转速为1000r/min的搅拌器在容器内搅拌，搅 拌50min后取出备用。

步骤三：按重量份数将经步骤一烘干的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物65份、高密度聚乙 烯25份、红磷16份、纳米级蒙脱土18份以及处理后的氢氧化镁50份和硬脂酸2.5份混合物依 次投入密炼机中，在160℃的温度下密炼5min，密炼均匀。

步骤四：按照重量份数将硅酮4.5份、抗氧剂1010 6份、抗氧剂DLTP 6份、三稀丙基 异腈脲酸酯10份、二叔丁基过氧化物1份依次投入所述密炼机中，在160℃的温度下密炼 5min后出料。

步骤五：将从所述步骤四密炼机中出来的料用双锥喂入长径比为28:1的Φ120型 双螺杆混炼机进行混炼，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、140℃、145℃、150℃、 145℃、140℃、140℃，混炼均匀后出料。

步骤六：将从所述步骤五双螺杆混炼机中出来的料喂入长径比为7:1的Φ120单螺 杆造粒机，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、142℃、146℃、150℃、144℃、141℃、 141℃，挤出后切成均匀的颗粒。

步骤七：将所述步骤六切出的颗粒进行烘干，即得到该本发明的辐照交联聚烯烃 电缆料。

实施例3：

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料，包含如下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物62份；高密度聚乙烯23份；氢氧化镁45份；红磷13份；纳米级蒙脱土14份；硬脂酸2份；硅 酮4份；抗氧剂1010 3份；抗氧剂DLTP 5份；三稀丙基异腈脲酸酯8份；二叔丁基过氧化物0.6 份。

本发明的辐照交联聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：用筛选机将红磷、纳米级蒙脱土过滤，去除粉料中的大颗粒和杂质；将氢 氧化镁、硬脂酸分别置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分；将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 加到烘干器中，在75℃的恒温状态下烘干4h。

步骤二：按重量份数将经步骤一干燥的氢氧化镁45份、硬脂酸2份投入密封的容 器，容器放置于90℃的恒温水浴中加热，并用转速为800r/min的搅拌器在容器内搅拌，搅拌 55min后取出备用。

步骤三：按重量份数将经步骤一烘干的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物62份、高密度聚乙 烯23份、红磷13份、纳米级蒙脱土14份以及处理后的氢氧化镁45份和硬脂酸2份混合物依次 投入密炼机中，在150℃的温度下密炼6min，密炼均匀。

步骤四：按照重量份数将硅酮4份、抗氧剂1010 3份、抗氧剂DLTP 5份、三稀丙基异 腈脲酸酯8份、二叔丁基过氧化物0.6份依次投入所述密炼机中，在150℃的温度下密炼6min 后出料。

步骤五：将从所述步骤四密炼机中出来的料用双锥喂入长径比为28:1的Φ100型 双螺杆混炼机进行混炼，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、140℃、145℃、150℃、 145℃、140℃、140℃，混炼均匀后出料。

步骤六：将从所述步骤五双螺杆混炼机中出来的料喂入长径比为7:1的Φ120单螺 杆造粒机，从进料口到机头各温区的设定温度为130℃、142℃、146℃、150℃、144℃、141℃、 141℃，挤出后切成均匀的颗粒。

步骤七：将所述步骤六切出的颗粒进行烘干，即得到该本发明的辐照交联聚烯烃 电缆料。

将按照上述方法制成的辐照交联聚烯烃电缆料进行检测，所有检测指标均符合预 期设计主要检测结果见表1。

表1辐照交联聚烯烃电缆料性能指标

将按照上述方法制成的辐照交联聚烯烃电缆料挤包在铜导体上制成电线，对热寿 命进行试验，按照GB/T 11026.1中规定的方法进行，通过阿累尼乌斯(Arrhenius)曲线推导 出导体在70℃工作温度下电线的使用寿命为62年，远高于房屋的使用寿命。

将按照上述方法制成的辐照交联聚烯烃电缆料挤包在铜导体上制成的电线与普 通电线进行综合性能评比，结果表明，采用发明提出的辐照交联聚烯烃电缆料制成的电线 各项综合指标优异。具体对比结果见表2。

表2本发明材料制成电线与普通电线综合性能对比表

项目 普通电线 本发明材料电线

成束燃烧试验 C类及以上 A类

热寿命试验 28年 62年

透光率 68％ 79％

燃烧气体酸度pH 5.0 7.0

吸水试验 4.2mg/cm ² 2.6mg/cm ²

弯曲半径 6D 4D

综上，本发明提出的一种辐照交联聚烯烃电缆料及其备造方法，是专业用于建筑 类线缆的交联聚烯烃电缆料，采用此种电缆料制成的电线，解决了现有建筑用电线使用寿 命短、更换不及时易造成事故等问题；具有与建筑同等或超过其寿命的特点，一次敷设，终 身不用更换，节约了维修成本，同时，各项性能指标较普通电线优异，安全性能更高，为用户 的生命财产提供了安全保障。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。