一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电缆技术领域，公开了一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法，该绝缘电缆包括铜导体，铜导体外部设有乙丙橡胶绝缘层，乙丙橡胶绝缘层外部设有玻纤绕包层，玻纤绕包层外部设有护套层；其中护套层为阻燃交联聚乙烯复合材料，通过制备结构中含有磷

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电缆
，具体涉及一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法。

技术介绍

[0002]电缆是传输电能和传送信息必不可少的基础器材，是信息化社会中必不可少的基础产品，随着我国近年来对电网的升级改造，电缆易于铺设、维护简单且绝缘性能好的特点使其在配电网中广泛使用，但是大量电缆在使用过程中会产生热量，电缆在热量和氧气存在的环境下容易发生老化现象，缺乏有效的抗氧化保护不仅会降低电缆的使用寿命，同时电缆老化也会存在一定的安全隐患，例如城市地铁中的电缆铺设，电缆的老化会造成皮层开裂，导致内部芯体暴露在环境中，进而产生漏电，产生电火花，甚至会造成火灾的发生，在人员密集的地下环境，一旦发生火灾，将带来不可估量的后果，因此，制备电缆的外层保护材料需要具有良好的耐热稳定、耐氧化和阻燃性能。
[0003]交联聚乙烯是常见的绝缘电缆外层保护层材料，为了使交联聚乙烯适应电缆发展的需求，申请号为CN202010080837.7的中国专利技术专利公开了一种抗氧剂接枝型高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，采用过氧化二异丙苯作交联剂与引发剂，抗氧剂采用反应型抗氧剂，经一步交联、熔融接枝过程，在聚乙烯发生交联反应的同时将反应型抗氧剂接枝到聚乙烯分子链上，使得小分子抗氧剂固定在交联聚乙烯分子链上，制备得到抗氧剂接枝交联聚乙烯绝缘材料，并以其为电缆赋予绝缘材料具有良好的耐热氧老化性能，虽然解决了传统添加型抗氧剂容易析出迁移的问题，但是没有改善聚乙烯材料的耐热稳定和阻燃性能，导致聚乙烯材料在作为电缆的外护套材料仍会受到一定程度的限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法，通过制备含有磷
‑
硅阻燃剂改性的交联剂对低密度聚乙烯进行交联，使制得的交联聚乙烯复合护套层材料具有良好的耐热稳定和阻燃性能；通过制备表面接枝抗氧剂的改性蒙脱土为复合抗氧剂填料，不仅使蒙脱土与聚乙烯材料的相容性更佳，同时能够使制得的交联聚乙烯复合护套层材料具有更加优异的抗氧化性能。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆包括铜导体，所述铜导体外部设有乙丙橡胶绝缘层，所述乙丙橡胶绝缘层外部设有玻纤绕包层，所述玻纤绕包层外部设有护套层；
[0007]所述护套层为阻燃交联聚乙烯复合材料，所述阻燃交联聚乙烯复合材料包括如下重量份的原料：低密度聚乙烯60
‑
80份、马来酸酐接枝聚乙烯10
‑
20份、交联剂5
‑
10份、过氧化二异丙苯1
‑
3份、二月桂酸二丁基锡0.1
‑
0.5份、复合抗氧剂0.5
‑
2份；
[0008]所述交联剂是通过使用KH560对烯丙基聚醚进行改性，再连接亚磷酸二苯酯阻燃剂制得；所述复合抗氧剂是通过使用3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷对蒙脱进行表面修饰，再接枝
N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)马来酰亚胺抗氧剂制得；
[0009]所述阻燃交联聚乙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0010]S1:将低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯和复合抗氧剂投入混炼机中，设置转速为300
‑
500r/min，在100
‑
120℃下搅拌混合10
‑
20min，得预混料；
[0011]S2：将交联剂、过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡投入混炼机中，与预混料混合，升高混炼机中温度至140
‑
160℃，混合5
‑
10min，出料，将物料转移至双螺杆挤出机中，设置挤出温度为200
‑
300℃、螺杆转速为200
‑
300r/min，进行挤出造粒，得阻燃交联聚乙烯复合材料。
[0012]通过上述技术方案，以低密度聚乙烯为基质，马来酸酐接枝聚乙烯为相容剂，与复合抗氧剂进行高温混料，在交联引发剂过氧化二异丙苯和交联催化剂二月桂酸二丁基锡和高温环境下，引发交联反应，制得阻燃交联聚乙烯复合材料。
[0013]进一步地，所述交联剂的制备方法包括以下步骤：
[0014]S10：将烯丙基聚醚溶解在体积比为3:1的乙醇和纯化水混合溶液中，滴加KH560搅匀，置于60
‑
70℃下搅拌6
‑
18h，待物料完全冷却后，抽滤、洗涤、真空干燥，得中间体；
[0015]S11：将中间体与四氢呋喃混合，投入亚磷酸二苯酯和促进剂，混匀，加热至70
‑
80℃，搅拌4
‑
12h，减压蒸馏抽去溶剂，经水洗和真空干燥，得交联剂。
[0016]通过上述技术方案，KH560在水溶液中会发生水解，生成Si
‑
OH，可以与烯丙基聚醚分子链末端的活性羟基脱水缩合，制得含有不饱和烯基官能团和活性环氧基团的中间体，在促进剂的作用下，亚磷酸二苯酯结构中的P
‑
H可以在相对较为温和的反应条件下与中间体结构中的环氧基团发生开环加成反应，减少副反应的发生，制得结构中含有磷
‑
硅阻燃剂和可聚合不饱和烯基官能团的交联剂。
[0017]进一步地，步骤S10中，所述烯丙基聚醚的平均分子量为1000。
[0018]进一步地，步骤S10中，所述烯丙基聚醚与KH560的摩尔比为3
‑
3.5:1。
[0019]进一步地，步骤S11中，所述促进剂为三苯基膦，促进剂的加入量为中间体和亚磷酸二苯酯总量的5
‑
10％。
[0020]进一步地，所述复合抗氧剂的制备方法包括以下步骤：
[0021]S20：将3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷加入体积比为3:1的乙醇和去离子水混合液中搅匀，投入蒙脱土，在60
‑
70℃温度条件下加热搅拌2
‑
8h，待物料冷却至室温，经洗涤和干燥过程，得改性蒙脱土；
[0022]S21：将改性蒙脱土超声分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，投入N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)马来酰亚胺和催化剂，通氮气保护，在40
‑
50℃温度条件下搅拌4
‑
12h，将物料离心分离，并进行洗涤和真空干燥过程，得复合抗氧剂。
[0023]通过上述技术方案，蒙脱土经3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷修饰后，制得的改性蒙脱土表面富含巯基官能团，在催化剂的作用下，可以与N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)马来酰亚胺结构中的烯基发生迈克尔加成反应，从而将N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)马来酰亚胺抗氧剂修饰在蒙脱土表面，制得复合抗氧剂。
[0024]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆，其特征在于，包括铜导体，所述铜导体外部设有乙丙橡胶绝缘层，所述乙丙橡胶绝缘层外部设有玻纤绕包层，所述玻纤绕包层外部设有护套层；所述护套层为阻燃交联聚乙烯复合材料，所述阻燃交联聚乙烯复合材料包括如下重量份的原料：低密度聚乙烯60
‑
80份、马来酸酐接枝聚乙烯10
‑
20份、交联剂5
‑
10份、过氧化二异丙苯1
‑
3份、二月桂酸二丁基锡0.1
‑
0.5份、复合抗氧剂0.5
‑
2份；所述交联剂是通过使用KH560对烯丙基聚醚进行改性，再连接亚磷酸二苯酯阻燃剂制得；所述复合抗氧剂是通过使用3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷对蒙脱进行表面修饰，再接枝N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)马来酰亚胺抗氧剂制得；所述阻燃交联聚乙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：S1:将低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯和复合抗氧剂投入混炼机中，设置转速为300
‑
500r/min，在100
‑
120℃下搅拌混合10
‑
20min，得预混料；S2：将交联剂、过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡投入混炼机中，与预混料混合，升高混炼机中温度至140
‑
160℃，混合5
‑
10min，出料，将物料转移至双螺杆挤出机中，设置挤出温度为200
‑
300℃、螺杆转速为200
‑
300r/min，进行挤出造粒，得阻燃交联聚乙烯复合材料。2.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电缆，其特征在于，所述交联剂的制备方法包括以下步骤：S10：将烯丙基聚醚溶解在体积比为3:1的乙醇和纯化水混合溶液中，滴加KH560搅匀，置于60
‑
70℃下搅拌6
‑
18h，待物料完全冷却后，抽滤、洗涤、真空干燥，得中间体；S11：将中间体与四氢呋喃混合，投入亚磷酸二苯酯和促进剂，混匀，加热至70
‑
80℃，搅拌4

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊杰，熊靖玲，黄国强，
申请(专利权)人：东莞市明盛电气有限公司，
类型：发明
国别省市：