一种高压阻燃电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压阻燃电缆料，由以下重量份的组分组成：低密度聚乙烯100‑110份、交联剂2.5‑3份、抗氧化剂0.1‑0.2份、氢氧化铝20‑30份和纳米复合材料5‑12份；还提供了上述高压阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的低密度聚乙烯、交联剂、抗氧化剂、氢氧化铝和纳米复合材料进行熔融共混，得到可交联低密度聚乙烯；S2、将步骤S1得到的可交联低密度聚乙烯热压成型，得到成型料；S3、将步骤S3得到的成型料造粒、干燥，即得高压阻燃电缆料。与现有技术相比，本发制备的高压阻燃电缆料的阻燃性和机械性能好，同时具有较好的抗水树性能，提高了电力电缆的安全性，延长了使用寿命。

A High Voltage Flame Retardant Cable Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高压阻燃电缆料及其制备方法
本专利技术涉及一种电缆绝缘材料及其制备方法，具体涉及一种高压阻燃电缆料及其制备方法。
技术介绍
随着电力能源工业的不断发展，阻燃电缆、控制电缆、通讯电缆等产品已广泛深入到国民经济生活的方方面面，在人们生活和生产中发挥着重要的作用。聚乙烯(PE)具有优异的电学、机械物理性能以及良好的加工特性，经常被用作绝缘材料，其中，用于制造电缆的主要是高压低密度聚乙烯，但由于高压低密度聚乙烯自身存在的缺陷，如结晶度偏低，支链较多、密度低，产品的软化温度，刚性、硬度均比较低等，导致单纯用聚乙烯材料制作的绝缘层不能在较高温度下使用，且无法承受短路电流，使用范围有较大的局限性，特别不适用于高压和超高压等场合。用交联方法使聚乙烯从线型结构加工成三维网状结构的交联聚乙烯(XLPE)，类似于在分子间加强了键接，保证了分子不会随意漂移，弥补了聚乙烯的缺陷，提高了其力学和耐热等性能。XLPE绝缘电力电缆制造工艺主要有高能辐射交联法、硅烷交联法和过氧化物交联法。其中，高能辐射交联法的机理是利用加速电子、α射线或γ射线等高能射线使聚烯烃分子中的C-H键断裂生成自由基，使聚烯烃大分子之间相互结合形成三维网状的交联结构分子，但使由于存在透射深度低的问题导致高能辐射交联法只能生产低压小截面电线电缆；硅烷交联法可分为一步法和两步法，在工艺上主要包含接枝和交联两个过程，其交联机理是首先引发剂受热分解并夺取聚烯烃中的氢原子并将硅烷交联剂接枝于聚烯烃分子链，然后在温水(或蒸汽)和催化剂的作用下形成Si-O-Si键使聚烯烃缩合并形成交联键，但是由于电缆绝缘中含水量较高的问题导致其极性较大，不适合生产中、高压电力电缆；过氧化物交联法又称干式交联法，其生产原理是在高气压惰性气体保护下，加热管道以热辐射的方式向挤出的电缆料传递热量，使混在绝缘和半导电屏蔽中的交联剂DCP高温下受热分解生成活性游离基，这些活性游离基夺取PE分子链上的氢原子，使其变成大分子链自由基。由于生成的大分子链自由基具有很高的活性，在相遇的时候就可以相互结合形成化学键，完成PE的交联反应。目前，中、高压XLPE绝缘电力电缆主要依靠过氧化物交联法进行生产加工。CN107118422A公开了一种高压可交连聚乙烯电缆料、CN109749200A公开了一种中高压电力电缆二者均以聚乙烯为原料经交联反应后制得交联聚乙烯电缆料，制得的交联聚乙烯电缆料阻燃性、耐高温和力学性能良好，但二者制备的XLPE绝缘材料的抗水树性能较弱，导致电力电缆的使用寿命较短。水树枝是指在电场和水的联合作用下高分子电介质内部所产生的树枝状痕迹。由于中压电力电缆一般没有金属密封护层，当其处于潮湿环境中，绝缘材料会逐渐吸收周围的水分，久而久之引发水树枝结构。虽然水树枝的生长十分缓慢，不会直接造成电力电缆绝缘层的击穿，但是其存在会使得绝缘的电气与机械性能急剧下降。更为致命的是，水树枝也有可能在一定程度条件下转化为电树枝，造成绝缘的早期失效，从而极大地缩短了电力电缆的使用寿命。因此，提高抗水树性能是目前中压电缆XLPE绝缘材料亟待解决的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高压阻燃电缆料，制备的高压阻燃电缆料的阻燃性和机械性能好，同时具有较好的抗水树性能，提高了电力电缆的安全性，延长了使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高压阻燃电缆料，由以下重量份的原料组成：低密度聚乙烯100-110份、交联剂2.5-3份、抗氧化剂0.1-0.2份、氢氧化铝20-30份和纳米复合材料5-12份。优选地，所述的纳米复合材料，由以下重量份的组分组成：4-7份二氧化硅、0.5-1份炭黑、1-2份山梨糖醇和2-2.5份海藻糖。优选地，所述纳米复合材料的制备方法为：将配方量的二氧化硅、炭黑、山梨糖醇和海藻糖混合，研磨至粒径为20-35nm，即得纳米复合材料。本专利技术还提供了上述高压阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的低密度聚乙烯、交联剂、抗氧化剂、氢氧化铝和纳米复合材料进行熔融共混，得到可交联低密度聚乙烯；S2、将步骤S1得到的可交联低密度聚乙烯热压成型，得到成型料；S3、将步骤S3得到的成型料造粒、干燥，即得高压阻燃电缆料。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种高压阻燃电缆料，由以下重量份的原料低密度聚乙烯100-110份、交联剂2.5-3份、抗氧化剂0.1-0.2份、氢氧化铝20-30份和纳米复合材料5-12份组成，其制备的电缆料的阻燃性和机械性能好，同时具有较好的抗水树性能，提高了电力电缆的安全性，延长了使用寿命。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术的技术方案做进一步详述。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同意义。本专利技术对原料的来源没有特殊限制，如无特殊说明，本专利技术所采用的原料均为普通市售产品。一种高压阻燃电缆料，由以下重量份的原料组成：低密度聚乙烯100-110份、交联剂2.5-3份、抗氧化剂0.1-0.2份、氢氧化铝20-30份和纳米复合材料5-12份。优选地，所述纳米复合材料的制备方法为：取4-7重量份二氧化硅、0.5-1重量份炭黑、1-2重量份山梨糖醇和2-2.5重量份海藻糖混合，研磨至粒径为20-35nm，即得纳米复合材料。本专利技术对所述交联剂的种类不做限制，优选地，所述交联剂为三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯；进一步优选地，所述交联剂中三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯的质量比为0.3：1。本专利技术对所述交联剂的种类不做限制，优选地，所述抗氧化剂为2，4-二羟基二苯甲酮或抗氧化剂1010。本专利技术还提供了上述高压阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的低密度聚乙烯、交联剂、抗氧化剂、氢氧化铝和纳米复合材料进行熔融共混，得到可交联低密度聚乙烯；所述熔融共混为：在118-128℃下螺杆搅拌12-18min，螺杆转速为30-80rpm；S2、将步骤S1得到的可交联低密度聚乙烯，在110-150℃下，以10MPa的压力压制10-30min，热压成型，得到成型料；S3、将步骤S3得到的成型料造粒、干燥，即得高压阻燃电缆料，其中，所述成型造粒为：利用转速为80rpm的双螺杆挤出机进行造粒，其中，加料段温度为112℃，熔融段为160℃，熔体输送段为160-166℃，混炼段为175℃，机头计量段为175℃。实施例1一种高压阻燃电缆料，由以下重量份的原料组成：低密度聚乙烯100份、交联剂2.5份、抗氧化剂0.1份、氢氧化铝20份和纳米复合材料5-12份。所述纳米复合材料的制备方法为：取4重量份二氧化硅、0.5重量份炭黑、1重量份山梨糖醇和2重量份海藻糖混合，研磨至粒径为20nm，即得纳米复合材料。所述交联剂为质量比为0.3：1的三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯的混合物。所述抗氧化剂为2，4-二羟基二苯甲酮。上述高压阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的低密度聚乙烯、交联剂、抗氧化剂、氢氧化铝和纳米复合材料进行熔融共混，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压阻燃电缆料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：低密度聚乙烯100‑110份、交联剂2.5‑3份、抗氧化剂0.1‑0.2份、氢氧化铝20‑30份和纳米复合材料5‑12份。

【技术特征摘要】
1.一种高压阻燃电缆料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：低密度聚乙烯100-110份、交联剂2.5-3份、抗氧化剂0.1-0.2份、氢氧化铝20-30份和纳米复合材料5-12份。2.根据权利要求1所述的高压阻燃电缆料，其特征在于，所述的纳米复合材料，由以下重量份的组分组成：4-7份二氧化硅、0.5-1份炭黑、1-2份山梨糖醇和2-2.5份海藻糖。3.根据权利要求2所述的高压阻燃电缆料，其特征在于，所述纳米复合材料的制备方法为：将配方量的二氧化硅、炭黑、山梨糖醇和海藻糖混合，研磨，即得纳米复合材料。4.根据权利要求3所述的高压阻燃电缆料，其特征在于，所述纳米复合材料的粒径为20-35nm。5.根据权利要求1所述的高压阻燃电缆料，其特征在于，所述交联剂为三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯。6.根据权利要求5所述的高压阻燃电缆料，其特征在于，所述交联剂中三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯的质量比为0.3：...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆娟，
申请(专利权)人：无锡工艺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32