專利名稱：全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料及生產方法
技術領域：
本發明涉及一種全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料及生產方法。
背景技術：
聚乙烯作為光纜護套用材料，不僅具有優良的介電性能，而且具有優良的耐低溫，耐應力開裂等性能。其中，高密度聚乙烯(高密度聚乙烯)料因具有良好的機械強度、韌性及其優異的耐熱性、絕緣和化學穩定性，已廣泛用于電線電纜和光纜的絕緣和護套材料；然而，傳統的聚乙烯電線電纜和光纜護套材料，由于其原料的單一性，即護套料僅由一種聚乙烯樹脂或者多種聚乙烯樹脂加入抗氧劑、光屏蔽劑、潤滑劑等制成，其機械性能，如護套料的強度、韌性、耐磨性、硬度等勢必會收到限制，為此要實現高密度聚乙烯光纜護套料高性能化以及延長護套料的使用年限，對聚乙烯牌號的選擇就提出了很高的要求，也就是說必 須要選用性能非常優異的聚乙烯樹脂基體，從而不可避免地帶來材料及技術成本的大幅增加。
發明內容
本發明的目的是提供一種全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料及生產方法，能夠有效的降低生產成本。上述的目的通過以下的技術方案實現
全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套，由下述原料按重量份數組成17 20份的基礎樹脂，7 10份的改性樹脂，6. 5 8. 5份的填充劑，O. 9 I. I份的光屏蔽劑和抗老化劑，
O.9^1. I份的偶聯劑，O. 03^0. 04份的分散劑，O. Γθ. 2份的潤滑劑，O. Γθ. 2份的主抗氧齊IJ，0. f O. 2份所述的輔助抗氧劑，O. f O. 3份的低分子量聚乙烯。所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料，所述的基礎樹脂為高密度聚乙烯，所述的改性樹脂為線性低密度聚乙烯，所述的填充劑為納米級CaCO3顆粒，所述的光屏蔽劑和抗老化劑為中級色素炭黑，所述的偶聯劑為肽酸脂，所述的分散劑為硬脂酸，所述的潤滑劑為液蠟，所述的主抗氧劑為四季戊四醇酯，所述的輔助抗氧劑為硫代二丙酸二月桂脂。所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料生產方法，該方法包括如下步驟
(1)對所述的重量份數為6.5^8. 5的所述的填充劑進行表面改性處理，在110°C下干燥2 h，除去水分；將稱量好的重量份數為O. 9^1. I的所述的偶聯劑滴入高速攪拌的所述的填充劑填料中，滴完，繼續攪拌10 min，使偶聯劑與填充劑填料充分混合均勻；
(2)取重量份數為17 20的所述的基礎樹脂、重量份數為7 10的所述的改性樹脂，重量份數為6. 5^8. 5的經過表面改性處理的所述的填充劑、重量份數為O. 9^1. I的所述的光屏蔽劑和抗老化劑、重量份數為O. 03、. 04的所述的分散劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的潤滑劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的主抗氧劑、重量份數為O. 04、. 06的所述的輔助抗氧劑以及重量份數為O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯，上述原料經高速混合機，混合5min ；將混合均勻的原料加入MDKE 46型自動計量連續混煉造粒生產線于165°C條件下進行造粒；所制備原料顆粒經開放式混練機二次混煉2(T30min后，放入以升溫至150°C平板硫化機中，于12MPa壓力條件下壓制成Imm厚光滑片層，并用沖片機制備成待測試樣。所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料生產方法，所述的護套料的實驗室制造方法包括如下步驟
(I)對所述的重量份數為6. 5^8. 5的所述的填充劑進行表面改性處理，在110°C下干燥2 h，除去水分；將稱量好的重量份數為I的所述的偶聯劑滴入高速攪拌的所述的填充劑填料中，滴完，繼續攪拌10 min，使偶聯劑與填充劑填料充分混合均勻；
所述的基礎樹脂為高密度聚乙烯，所述的改性樹脂為線性低密度聚乙烯，所述的填充劑為納米級CaCO3顆粒，所述的光屏蔽劑和抗老化劑為中級色素炭黑，所述的偶聯劑為肽酸月旨，所述的分散劑為硬脂酸，所述的潤滑劑為液蠟，所述的主抗氧劑為四季戊四醇酯，所述的輔助抗氧劑為硫代二丙酸二月桂脂。(2)選擇加熱開式煉塑機至150°C，按照下列順序邊混邊投入原料取重量份數為 17 20的所述的基礎樹脂、重量份數為7 10的所述的改性樹脂、重量份數為O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯、重量份數為O. Γ0. 2的所述的主抗氧劑和重量份數為O. 04、. 06的所述的輔助抗氧劑、重量份數為O. 9^1. I的所述的光屏蔽劑和抗老化劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的潤滑劑、重量份數為6. 5^8. 5的經過表面改性處理的所述的填充劑、重量份數為
O.03、. 04的所述的分散劑，混煉20 30min;加熱平板硫化機至150°C，將已混煉好的產物放入平板硫化機中熱壓成型，壓力12Mpa，制成Imm厚的光滑片層，并用沖片機將部分產品制備成啞鈴狀待測試樣。有益效果
1.采用本發明方法生產的聚乙烯光纜護套料具有高強度、高耐磨性，高耐電壓性，確保光纜不受損傷；高耐寒性，使光纜在高寒區的野外敷設時，不發生低溫脆裂；優異的耐環境力開裂性，保證光纜在使用環境中，其護層不因受表面活性劑的侵蝕發生表面龜裂，而降低光纜壽命；優異的抗氧化性，減緩光纜外護套在高溫環境下發生光、熱老化；
2.將CaCO3納米顆粒作為剛性的無機粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高了聚合物材料的韌性、剛性、硬度和耐磨性等性能，降低了生產成本。.納米級CaCO3顆粒作為填充劑的增韌機理分析當高密度聚乙烯護套料受到沖擊振動時，作為填料的CaCO3粒子從高密度聚乙烯護套料基體中脫粘，高密度聚乙烯護套料基體產生空洞化損傷，若高密度聚乙烯護套料基體厚度小于臨界基體層厚度，則基體層塑性變形大大加強，從而使高密度聚乙烯護套料材料韌性大大提高。另一方面由于CaCO3納米顆粒具有較大的比表面積，CaCO3納米顆粒在高密度聚乙烯聚合物基體中形成大量細裂紋，這些微細的斷裂可分散沖擊能量，同時，CaCO3納米顆粒空間中的基體可經受沖擊而產生的變形，這也分散了外部沖擊力，從而提高韌性。CaCO3納米顆粒作為剛性的無機粒子填充到高密度聚乙烯聚合物材料后可以提高聚合物材料的剛性、硬度和耐磨性等性能，但普通的無機粉體填料填充改性聚合材料時在增強這些性能的同時大都會降低聚合物材料的強度和韌性。而納米無機材料由于粒徑小、比表面積大，與聚合物材料復合后，與高密度聚乙烯基體材料間有很強的結合力，不僅能提高材料的剛性和硬度，還可起到增強增韌效果。使用納米CaCO3提高高密度聚乙烯韌性的關鍵，是將納米CaCO3顆粒較好地分散到高密度聚乙烯聚合物基體中。納米顆粒有很高的表面活性，這些顆粒傾向于聚結。納米CaCO3顆粒特定表面的改進可采用常規技術通過制備納米CaCO3主體來實現，從而可有效地將納米CaCO3顆粒分散到高密度聚乙烯聚合物基體中。為了增加納米CaCO3與聚合物的界面結合力，提高納米CaCO3的分散能力，需對其表面進行改性，主要是降低粒子表面能態，消除顆粒的表面電荷，提高納米顆粒有機相的親和力，減弱粒子的表面極性等，從而增加高聚物制品的物理性能。所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料的性能測試
I.測試標準
電氣性能按GB1410規定測試體積電阻率，按GB1408規定測試介電強度。按GB1409規定測介電常數、介質損耗。老化性能按GB2951. 7規定進行空氣烘箱熱老化測試，老化溫度100±2°C，時間10 天。力學性能按GB1040的規定進行,試樣為III型,厚度為1·0±0· 1mm。流變性能按GB3682規定進行。高密度聚乙烯光纜護套料性能指標如表I所示。表I高密度聚乙烯光纜護套料性能指標(國家標準值)
權利要求
1.一種全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料，其特征是由下述原料按重量份數組成17 20份的基礎樹脂，7 10份的改性樹脂，6. 5 8. 5份的填充劑，O. 9 I. I份的光屏蔽劑和抗老化劑，O. 9^1. I份的偶聯劑，O. 03、. 04份的分散劑，O. Γ0. 2份的潤滑齊IJ，0. f O. 2份的主抗氧劑，O. f O. 2份所述的輔助抗氧劑，O. f O. 3份的低分子量聚乙烯。
2.根據權利要求I所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料，其特征是所述的基礎樹脂為高密度聚乙烯，所述的改性樹脂為線性低密度聚乙烯，所述的填充劑為納米級CaCO3顆粒，所述的光屏蔽劑和抗老化劑為中級色素炭黑，所述的偶聯劑為肽酸脂，所述的分散劑為硬脂酸，所述的潤滑劑為液蠟，所述的主抗氧劑為四季戊四醇酯，所述的輔助抗氧劑為硫代二丙酸二月桂脂。
3.—種權利要求I或2所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料生產方法，其特征是該方法包括如下步驟 (1)對所述的重量份數為6.5^8. 5的所述的填充劑進行表面改性處理，在110°C下干燥2 h，除去水分；將稱量好的重量份數為O. Cl. I的所述的偶聯劑滴入高速攪拌的所述的填充劑填料中，滴完，繼續攪拌10 min，使偶聯劑與填充劑填料充分混合均勻； (2)取重量份數為17 20的所述的基礎樹脂、重量份數為7 10的所述的改性樹脂，重量份數為6. 5^8. 5的經過表面改性處理的所述的填充劑、重量份數為O. 9^1. I的所述的光屏蔽劑和抗老化劑、重量份數為O. 03、. 04的所述的分散劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的潤滑劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的主抗氧劑、重量份數為O. 04、. 06的所述的輔助抗氧劑以及重量份數為O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯，上述原料經高速混合機，混合5min ；將混合均勻的原料加入MDKE 46型自動計量連續混煉造粒生產線于165°C條件下進行造粒；所制備原料顆粒經開放式混練機二次混煉2(T30min后，放入以升溫至150°C平板硫化機中，于12MPa壓力條件下壓制成Imm厚光滑片層，并用沖片機制備成待測試樣。
4.一種權利要求I或2所述的全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料生產方法，其特征是所述的護套料的實驗室制造方法包括如下步驟 (I)對所述的重量份數為6. 5^8. 5的所述的填充劑進行表面改性處理，在110°C下干燥2 h，除去水分；將稱量好的重量份數為I的所述的偶聯劑滴入高速攪拌的所述的填充劑填料中，滴完，繼續攪拌10 min,使偶聯劑與填充劑填料充分混合均勻； 所述的基礎樹脂為高密度聚乙烯，所述的改性樹脂為線性低密度聚乙烯，所述的填充劑為納米級CaCO3顆粒，所述的光屏蔽劑和抗老化劑為中級色素炭黑，所述的偶聯劑為肽酸月旨，所述的分散劑為硬脂酸，所述的潤滑劑為液蠟，所述的主抗氧劑為四季戊四醇酯，所述的輔助抗氧劑為硫代二丙酸二月桂脂。
5.(2)選擇加熱開式煉塑機至150°C，按照下列順序邊混邊投入原料取重量份數為17 20的所述的基礎樹脂、重量份數為7 10的所述的改性樹脂、重量份數為O. Γ0. 3的所述的低分子量聚乙烯、重量份數為O. Γ0. 2的所述的主抗氧劑和重量份數為O. 04、. 06的所述的輔助抗氧劑、重量份數為O. 9^1. I的所述的光屏蔽劑和抗老化劑、重量份數為O. Γ0. 2的所述的潤滑劑、重量份數為6. 5^8. 5的經過表面改性處理的所述的填充劑、重量份數為O. 03、. 04的所述的分散劑，混煉20 30min;加熱平板硫化機至150°C，將已混煉好的產物放入平板硫化機中熱壓成型，壓力12Mpa，制成Imm厚的光滑片層，并用沖片機將部分產品制備成啞鈴狀待測試樣。
全文摘要
全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料及生產方法。高密度聚乙烯光纜護套料高性能化的實現，不可避免地帶來材料及技術成本的大幅增加。全介質自承式電力光纜高密度聚乙烯護套料，由下述原料按重量份數組成17~20份的基礎樹脂，7~10份的改性樹脂，6.5~8.5份的填充劑，0.9~1.1份的光屏蔽劑和抗老化劑，0.9~1.1份的偶聯劑，0.03~0.04份的分散劑，0.1~0.2份的潤滑劑，0.1~0.2份的主抗氧劑，0.1~0.2份所述的輔助抗氧劑，0.1~0.3份的低分子量聚乙烯。本產品用于電力光纜套料。
文檔編號C08K3/04GK102775666SQ20121023017
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者張繼鵬, 湯卉, 邵璇 申請人:哈爾濱理工大學