專利名稱：中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料及制備方法
技術領域：
本發明涉及可化學交聯聚乙烯絕緣塑料的配方及其制備方法。
背景技術：
交聯聚乙烯較普通聚乙烯其耐熱性、負載能力、不熔化、耐熱老化、機械性能均有很大程度提高，同時交聯聚乙烯與聚氯乙烯相比它具有電性能優 異、燃燒不產生有毒氣體、煙霧，不含致癌的鉛類穩定劑等特點，交聯聚乙烯被大量用于制造絕緣和架空電力電纜。聚乙烯交聯通常有三種交聯方式化學交聯、輻照交聯和硅烷交聯。其中輻照交聯和硅烷交聯由于其高效率、低運行和維護費用等特點被廣泛用于IOkV及以下低壓絕緣和架空電力電纜。為了滿足架空電纜耐壓等級越做越高的要求，采用化學交聯的方式逐漸體現出優勢，因為硅烷交聯需要在成纜后煮水來固化，水在聚乙烯中低滲透性使得電纜絕緣層厚度不能過厚，否則交聯程度差異對電纜做成不良影響，而化學交聯不需要顧慮電纜絕緣層厚度這個問題，因為過氧化物是均勻分散在聚乙烯中的，其在成纜過程中只需要控制好硫化溫度就可以。化學交聯聚乙烯材料的制作工藝分為熔融共混造粒和添加劑吸收造粒，比較之下，前者的優勢是國內外的技術相對成熟，劣勢是需要一個把聚乙烯熔融擠出的過程，工藝成本和步驟要比后者多，并且不能避免預交聯的隱患；后者的優勢是工藝簡單，成本低廉，但是會有添加劑吸收不充分，擴散分布不均勻的問題。聚乙烯吸收法化學交聯改性的技術瓶頸，關鍵點是一種新型多元抗氧劑取代傳統的抗氧劑，既能滿足化學交聯電纜材料的常規熱老化性能，又能滿足與PE的相容性，保證在PE內部擴散分布均勻，最大限度的減少添加劑的析出。從抗氧劑的機理出發，傳統的抗氧劑或者復配抗氧劑具有抗熱氧老化效果好，自身穩定，熱失重低，抗老化后期效性高等優勢，但用在聚乙烯吸收法化學交聯改性中會產生吸收不充分，PE內部擴散分布不均勻的。原因是此類抗氧體系分子量大，熔點高，在吸收法改性的工藝溫度下與PE相容性差，易析出，導致最終制品質量波動性大。
發明內容
本發明的目的是公開一種中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料及制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。本發明的可化學交聯聚乙烯塑料，組分和重量份數包括a烯烴改性的聚乙烯樹脂100份過氧化物1.0 3.0份多元復配抗氧劑0. 02 2份優選的本發明的可化學交聯聚乙烯塑料，組分和重量份數包括a烯烴改性的聚乙烯樹脂100份
過氧化物1.0 3.0份多元復配抗氧劑I 2份所述的a烯烴改性的聚乙烯樹脂的密度為0. 900 0. 950g/cm3,熔融指數為 0.I 25g/10min的乙烯與4 12個碳的a烯烴的共聚物，可采用埃克森美孚的1002YB。所述的過氧化物選自2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷、雙叔丁過氧基二異丙苯、過氧化苯甲酰或4，4_雙(過氧化叔丁基)戊酸正丁酯中的一種或幾種；所述的多元復配抗氧劑為熔點低于70°C的受阻酚抗氧劑、熔點低于70°C的硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物，重量比為受阻酚類亞磷酸酯類硫代酯類=I. 5 2. 5 I. 5 2. 5 I ；優選的受阻酚類亞磷酸酯類硫代酯類=2:2:1;所述的受阻酚抗氧劑選自￠-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯或￠-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸異辛醇酯等；所述的硫代酯類抗氧劑選自4，4，-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4，4，-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)中的一種或幾種；所述的亞磷酸酯類抗氧劑選自亞磷酸三(2，4一二叔丁基苯基)或雙(2，4-二叔丁基苯基)季戌四醇亞磷酸酯；將受阻酚類、亞磷酸酯類和硫代酯類混合，即可獲得多元復配抗氧劑；所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料的制備方法，包括如下步驟將a烯烴改性的聚乙烯樹脂、過氧化物和多元復配抗氧劑混合后，即可獲得產品，大致流程如下I、把聚乙烯加入真空轉鼓中，65 75°C，優選70°C預熱5 15分鐘，優選10分鐘；2、將過氧化物和多元復配抗氧劑投入真空轉鼓中，以5 10轉/分鐘的速度轉動真空轉鼓，65 75°C，優選70°C加熱25 35分鐘，優選30分鐘，然后靜置真空轉鼓或者把物料轉移至帶有夾套保溫的料倉中，保持15 25小時，優選20小時即可得到制品。本發明的抗氧體系，沿襲了傳統的抗熱氧效果，即采用主抗氧劑和輔助抗氧劑，主抗氧劑能夠與自由基R.，R00.反應，中斷活性鏈的增長。輔助抗氧劑能夠抑制、延緩引發過程中自由基的生成，分解氫過氧化物，鈍化殘存于聚合物中的金屬離子。在具體牌號選擇方面，主抗氧劑采用低熔點的受阻酚抗氧劑，如￠-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯，￠-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸異辛醇酯，它們共同的特性是熔點低，與PE相容性好，由于吸收共混改性過程中加工溫度較低，固態的抗氧劑無法有效擴散至PE內部，只是停留在PE粒料的表面，造成制品外觀有可見的未熔融點，最終的抗老化性能也不穩定。但是僅僅靠低熔點的受阻酚抗氧劑無法滿足聚乙烯制品的長期抗老化性能，因為作為主抗氧劑的低熔點受阻酚抗氧劑自身穩定性不夠，熱失重比率大，活性高，易失效，需要有輔助抗氧劑對其進行還原，使其活性再生。實踐和機理證明，摻混熔點低于70°C的硫代酯類抗氧劑，如4，4，-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4，-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)可以使主抗氧劑再生，保證主抗氧劑的抗氧活性，其低熔點性也能保證相容性和擴散性，符合吸收法加工工藝.
此外，還需加入少量的亞磷酸酯類抗氧劑如亞磷酸三(2，4一二叔丁基苯基)，雙(2,4- 二叔丁基苯基)季戌四醇亞磷酸酯，可以與酚類抗氧劑產生非均勻性協同效應，即配合主抗氧劑分解老化過程中自由基鏈式反應的中間產物，從而截斷鏈增長反應，最終與主抗氧劑產生協同效應，滿足聚乙烯制品抗長期老化的性能指標。由于亞磷酸酯類抗氧劑熔點偏高，為了保證添加劑的吸收性和高度擴散性不宜多加。本發明除了以上配方發明外，還公開了這種多元復配抗氧劑和過氧化物吸收改性的制備方法發明，所獲得的化學交聯改性材料，擠出性和成纜性好，可用于中壓電力電纜的絕緣層或護套層。本發明能耗低，生產效率高，排除了傳統熔融造粒工藝加工溫度過高，容易形成預交聯的隱患，解決了吸收法改性擴散分布不均勻，制品質量不穩定的問題。
具體實施方式
實施例I配方(重量份)a烯烴改性的聚乙烯樹脂100份過氧化物3. 0份多元復配抗氧劑2份a烯烴改性的聚乙烯樹脂的密度為0. 900 0. 950g/cm3熔融指數為0. I 25g/10min，采用埃克森美孚的1002YB。過氧化物采用高橋化工的2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷；多元復配抗氧劑的組分如下受阻酚類亞磷酸酯類硫代酯類=4:4:2。受阻酚抗氧劑為￠-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯；硫代酯類抗氧劑為4，4，-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)；亞磷酸酯類抗氧劑為亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)；將受阻酚類、亞磷酸酯類和硫代類混合，即可獲得多元復配抗氧劑；制備方法I、把聚乙烯加入真空轉鼓中，65°C，預熱10分鐘；2、將過氧化物和多元復配抗氧劑投入真空轉鼓中，以10轉/分鐘的速度轉動真空轉鼓，65°C，30分鐘，然后靜置真空轉鼓，保持20小時即可得到制品。采用JB/T10260-2001標準進行檢測，結果如下能耗比較
權利要求
1.中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，組分和重量份包括 a烯烴改性的聚乙烯樹脂100份 過氧化物I. 0 3. 0份 多元復配抗氧劑0. 02 2份 所述的多元復配抗氧劑為熔點低于70°C的受阻酚抗氧劑、熔點低于70°C的硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。
2.根據權利要求I所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，其特征在于，組分和重量份包括 a烯烴改性的聚乙烯樹脂100份 過氧化物I. 0 3. 0份 多元復配抗氧劑I 2份。
3.根據權利要求I所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，所述的a烯烴改性的聚乙烯樹脂的密度為0. 900 0. 950g/em3，熔融指數為0. I 25g/10mino
4.根據權利要求I所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，所述的過氧化物選自2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷、雙叔丁過氧基二異丙苯、過氧化苯甲酰或4，4_雙(過氧化叔丁基)戊酸正丁酯中的一種或幾種。
5.根據權利要求I 4任一項所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，受阻酚抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的重量比為 受阻酚類亞磷酸酯類硫代酯類=I. 5 2. 5 I. 5 2. 5 I。
6.根據權利要求5所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，受阻酚抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的重量比為 受阻酚類亞磷酸酯類硫代酯類=2:2:1。
7.根據權利要求5所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，所述的受阻酚抗氧劑選自￠-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯或3-(3,5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸異辛醇酯； 所述的硫代酯類抗氧劑選自4，4，-硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4，4，-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)中的一種或幾種； 所述的亞磷酸酯類抗氧劑選自亞磷酸三(2，4一二叔丁基苯基)或雙(2，4-二叔丁基苯基)季戌四醇亞磷酸酯。
8.根據權利要求I所述的中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料，其特征在于，所述的制備方法是 (1)把聚乙烯樹脂加入類似真空轉鼓的容器中，65至75°C預熱5至15分鐘； (2)將過氧化物和多元復配抗氧劑投入真空轉鼓中，以5至10轉/分鐘的速度轉動真空轉鼓，并保持加熱65至75°C 25至35分鐘，然后靜置真空轉鼓，保持15至25小時即可得到制品。
全文摘要
本發明提供了一種中高壓電力電纜用可化學交聯聚乙烯絕緣塑料的配方和制備方法，組分和重量份包括α烯烴改性的聚乙烯樹脂100份，過氧化物1.0～3.0份，多元復配抗氧劑0.02～2份，所述的多元復配抗氧劑為熔點低于70℃的受阻酚抗氧劑、熔點低于70℃的硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。本發明所獲得的化學交聯改性材料，能夠降低能耗，提高生產效率，排除了傳統熔融造粒工藝加工溫度過高，容易形成預交聯的隱患，解決了吸收法改性擴散分布不均勻，制品質量不穩定的問題。
文檔編號C08L23/08GK102643472SQ20121011751
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者徐永衛, 沈彬華, 鐘偉勤, 龔華 申請人:上海新上化高分子材料有限公司