一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆及其生产工艺，属于电缆制造技术领域，其包括从里至外依次设置的铜芯内导体、绝缘层和防护层，其特征在于，防护层由如下重量份原料加工制成：聚乙烯100份、环氧树脂20

【技术实现步骤摘要】
一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆及其生产工艺


[0001]本专利技术属于电缆制造
，具体地，涉及一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆及其生产工艺。

技术介绍

[0002]电缆广泛应用于冶金、电力、船舶、汽车制造等行业。电缆绝缘层包裹在导体外可以起到绝缘和保护内部导体的作用，电缆的质量好坏取决于绝缘层的绝缘性能、耐腐蚀性以及机械性能，聚乙烯是用作电缆绝缘层的常见材料。
[0003]低密度聚乙烯是聚乙烯系列中最轻的一种，又称低压聚乙烯，结构特点是非线性的，它具有较低的结晶度和软化点，有较好的柔软性、伸长率、电绝缘性、透明性，以及较高的耐冲击强度。低密度聚乙烯机械强度较差，耐热性低，此外，一个明显弱点是耐环境应力开裂性差，可以通过将聚乙烯进行交联和添加其他材料复合来改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆及其生产工艺。
[0005]本专利技术采用交联聚乙烯和环氧树脂材料作为电缆最外侧的防护层，添加多巴胺改善了聚乙烯和环氧树脂的界面相容性，并在聚乙烯交联过程中加入了功能助剂对聚乙烯交联进行促进和提高环氧树脂相容性，赋予了防护层料优良的耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和绝缘性能，能够对电缆进行较好的防护，提高了电缆的使用安全性，功能助剂中的季铵盐结构具有抗菌效果，提高了电缆的防潮防霉性。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆，包括从里至外依次设置的铜芯内导体、绝缘层和防护层。
[0008]进一步地，绝缘层为聚氯乙烯制成。
[0009]进一步地，防护层由如下重量份原料加工制成：聚乙烯100份、环氧树脂20
‑
30份、交联剂1
‑
3份、抗氧化剂0.2
‑
0.5份、粘合剂1
‑
2份、功能助剂3
‑
5份。
[0010]进一步地，所用聚乙烯为低密度聚乙烯。
[0011]进一步地，所用交联剂为DCP。
[0012]进一步地，所用抗氧化剂为抗氧剂2246
‑
S。
[0013]进一步地，所用粘合剂为多巴胺。
[0014]进一步地，所用功能助剂通过如下步骤制备：
[0015]S1、将羟乙基乙二胺加入烧瓶中，再加入二甲苯作为带水剂，滴加庚酸，滴加完毕控制加热温度为140℃，回流反应4h；然后再升温至210℃，回流反应4h，反应结束后，对反应液进行减压蒸馏除去未反应的原料和二甲苯，得到中间体1；羟乙基乙二胺、二甲苯、庚酸的用量之比为10g:2mL:12.5g；
[0016]羟乙基乙二胺在140℃与庚酸发生酰胺化脱水，然后在210℃发生环化脱水得到中间体1，具体反应过程如下所示：
[0017][0018]S2、将中间体1与1,5
‑
二氯戊烷加入烧瓶中，再加入无水乙醇作为溶剂，控制加热温度为80℃，回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，用丙酮重结晶2次得到中间体2；中间体1、1,5
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二氯戊烷、无水乙醇的用量之比为10g:3.5g:100mL；
[0019]控制中间体1和1,5
‑
二氯戊烷的摩尔比为2:1，中间体1分子上的叔氮与二氯己烷发生烷基化反应，得到季铵化产物，具体反应过程如下所示：
[0020][0021]S3、将中间体2置于带有温度计、分水器和回流冷凝管的三颈烧瓶中，加入甲苯作为溶剂，然后加入对甲苯磺酸、丙烯酸和对苯二酚，设置加热温度为110℃回流反应8h，减压旋蒸除去多余溶剂，得到功能助剂；中间体2、甲苯、对甲苯磺酸、丙烯酸、对苯二酚的用量之比为10g:100mL:0.4g:3g:0.01g；
[0022]控制中间体2和丙烯酸的摩尔比为1:2，对甲苯磺酸作为催化剂，对苯二酚作为阻聚剂，中间体2上的羟基和丙烯酸发生酯化反应，得到功能助剂，具体反应过程如下所示：
[0023][0024]在聚乙烯加热交联过程中，交联剂DCP热分解产生烷氧自由基，烷氧自由基链转移与聚乙烯大分子链反应，夺去分子链上的氢原子，生成聚乙烯大分子链自由基，其具有高度的反应活性，当两个聚乙烯大分子链自由基相遇时，形成了分子链增长交联，在此过程中加入功能助剂，引入了碳碳双键官能团，可以迅速与夺氢反应所产生的聚乙烯大分子链自由基发生反应，比聚乙烯大分子链增长交联反应更快，且生成的自由基更加稳定，减少了DCP的用量并且提高了交联效率，提高了聚乙烯的耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和绝缘性。
[0025]防护层浸水后会被逐步渗透，这个过程在不良水质情况下(酸或碱溶液、氯化物、有机物腐蚀液等)会急剧加快，使电缆内部发生电解和化学腐蚀，最终导致绝缘崩溃，功能助剂促进了交联网络结构的形成，提升了防护层的防水性。
[0026]而在混炼中，多巴胺易被氧化自聚合形成聚多巴胺，聚多巴胺具有很强的黏附性，
聚多巴胺中的
‑
NH和
‑
OH基团可以提高交联聚乙烯和环氧树脂两相表面活性，功能助剂中咪唑啉结构与环氧树脂具有良好的相容性，具有一定的表面活性，能够乳化环氧树脂，两者结合提高了交联聚乙烯和环氧树脂的相容性，环氧树脂线胀系数很小，提高了电缆防护层的耐环境应力开裂性能。功能助剂中的季铵盐结构具有抗菌效果，提高了电缆的防潮防霉性。
[0027]本专利技术的另一个目的是提供一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆的生产工艺，包括如下步骤；
[0028]第一步，将聚氯乙烯粒料放入密炼机中进行密炼，混炼完成后送入挤出机中，挤出包覆到软铜导体上，形成绝缘层；
[0029]第二步，将聚乙烯、环氧树脂和功能助剂按比例加入密炼机，加热密炼5min，然后加入交联剂、抗氧化剂和粘合剂密炼3min，将混合料投入双锥加料单螺杆机内进行塑化、造粒，冷却后将粒料送入挤出机中挤出包覆于绝缘层外表面，形成防护层，得到一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术将聚乙烯进行交联并与环氧树脂复合作为电缆防护层材料，添加粘合剂多巴胺改善了聚乙烯和环氧树脂的界面相容性，并在聚乙烯交联过程中加入了功能助剂对聚乙烯交联进行促进和提高环氧树脂相容性，赋予了防护层料优良的耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性、绝缘性能和防潮防霉性能，能够对电缆进行较好的防护，提高了电缆的使用安全性。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例1
[0034]制备功能助剂
[0035]S1、将10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆，包括从里至外依次设置的铜芯内导体、绝缘层和防护层，其特征在于，防护层由如下重量份原料加工制成：聚乙烯100份、环氧树脂20
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30份、交联剂1
‑
3份、抗氧化剂0.2
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0.5份、粘合剂1
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2份、功能助剂3
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5份；其中，所述功能助剂通过如下步骤制备：S1、将羟乙基乙二胺加入烧瓶中，再加入二甲苯作为带水剂，滴加庚酸，滴加完毕控制加热温度为140℃，回流反应4h；然后再升温至210℃，回流反应4h，反应结束后，对反应液进行减压蒸馏除去未反应的原料和二甲苯，得到中间体1；S2、将中间体1与1,5
‑
二氯戊烷加入烧瓶中，再加入无水乙醇作为溶剂，控制加热温度为80℃，回流反应4h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，用丙酮重结晶2次得到中间体2；S3、将中间体2置于带有温度计、分水器和回流冷凝管的三颈烧瓶中，加入甲苯作为溶剂，然后加入对甲苯磺酸、丙烯酸和对苯二酚，设置加热温度为110℃回流反应8h，减压旋蒸除去多余溶剂，得到功能助剂。2.根据权利要求1所述的一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀电力电缆，其特征在于，步骤S1中羟乙基乙二胺、二甲苯、庚酸的用量之比为10g:2mL:12.5g。3.根据权利要求1所述的一种交联聚乙烯绝缘耐腐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：石学军，朱卫保，
申请(专利权)人：安徽鸿海电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：