本發明涉及功能性母料領域，具體涉及一種用于提高地下線纜用聚乙烯材料的耐腐蝕性的功能母粒。
背景技術：
聚乙烯（PE）是乙烯聚合制得的一種熱塑性樹脂，具有優良的電絕緣性能、化學穩定性，吸水性小且能耐大多數酸堿侵蝕，因此現在多代替氯丁橡膠用來作為電纜或光纜的絕緣及護套用的塑料。但是聚乙烯的力學性能、耐低溫性能等還無法達到氯丁橡膠的水平，尤其是在用于掩埋在地下的線纜或光纜方面。由于聚乙烯不耐潮濕寒熱、抗菌能力弱，長期掩埋在地下導致線纜出現腐蝕現象，影響線纜的使用壽命和安全性。中國專利CN105778244A，公開日期2016年7月20日，專利名稱一種新型聚乙烯，公開了一種添加有苯酚水楊酸酯、三氧化銻、硅藻土、二乙胺基丙胺和三乙基己基磷酸的聚乙烯材料，使該聚乙烯材料具有耐老化、耐腐蝕和阻燃性好的優點。但是該聚乙烯材料承受地下潮濕寒熱、細菌侵蝕的能力一般，使該聚乙烯材料的耐腐蝕性不強，仍然不適宜作為地下線纜的材料使用。同時直接添加的各種粉末狀物質可能分散不均，造成聚乙烯材料性能不一。
母粒是將超常量的改性化學助劑均勻負載在載體樹脂中而得到的粒狀聚集體。與直接在制品中添加改性化學助劑相比：母粒的分散效果好使制品的性能均勻，母粒的載體樹脂與制品樹脂的相容性好使添加母粒的制品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。
技術實現要素：
針對現有用作地下線纜的聚乙烯材料耐潮濕寒熱和抗菌能力弱，長期掩埋導致線纜出現腐蝕影響安全使用和壽命，本發明的目的在于提供一種添加到地下線纜用聚乙烯材料中的功能母粒，使聚乙烯材料具有較強的耐潮濕寒熱、抗菌、耐老化、耐水浸泡等性能，提高地下線纜的使用壽命和安全性能。
本發明提供如下的技術方案：
一種添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的組份制備而成：載體樹脂80～100份、微米級火山灰粉20～25份、聚苯乙烯樹脂10～15份、抗菌劑5～7份、固化劑10～15份、分散劑0.8～1.2份，其中載體樹脂為聚乙烯樹脂。
本發明的功能母粒選用聚乙烯樹脂作為載體樹脂與聚乙烯材料的相容性好，可使功能母粒在聚乙烯線纜制品中分散更為均勻，有助于提升聚乙烯線纜制品性能一致性。火山灰是火山爆發后的產物，具有火山灰活性，可以常溫時與石灰和水反應生成具有水硬性膠凝能力的水化物。將火山灰和氧化鈣粉末作為功能母粒的有效成分同時添加到地下線纜用聚乙烯材料中，在地下的潮濕環境下使火山灰與氧化鈣逐漸發生反應，在地下線纜的聚乙烯絕緣套中沿橫截面徑向由外到內逐漸形成類似水泥的水化物，使聚乙烯材料逐漸緩慢硬化形成硬化保護層，從而減小周圍環境對線纜的影響，尤其是周圍的水分、細菌的侵入。而且火山灰具有的保溫效果可以提高聚乙烯線纜對周圍溫度的適應性。聚苯乙烯樹脂具有良好的耐化學腐蝕、耐水侵蝕的能力，與聚乙烯交聯后提高聚乙烯材料的耐水、耐腐蝕性能。抗菌劑的作用在于殺滅或抑制周圍細菌的侵蝕，強化火山灰與氧化鈣在聚乙烯材料中形成的硬化保護層的效果。固化劑則改變聚乙烯、聚苯乙烯的交聯程度，提高聚乙烯材料的致密性。分散劑改善火山灰等組份與聚乙烯材料之間的表面活性，提高產品性能。本發明的功能母粒添加到聚乙烯材料中使聚乙烯具備抗菌、耐溫、抗腐蝕及抗水浸泡的能力，適合作為地下線纜使用。
作為本發明的一種改進，所述抗菌劑的組份以重量份比計為：硫酸銅:銀離子抗菌劑=1:0.5～0.7。硫酸銅可以抑制線纜周圍的細菌生長，銀離子抗菌劑具有良好的殺菌效果，而且安全可靠對周圍環境造成的影響小。同時硫酸銅的吸水性可以促進火山灰和氧化鈣的反應，有助于硬化保護層的形成。
作為本發明的一種改進，所述固化劑的組份為硫磺。硫磺除作為固化劑強化聚乙烯的交聯程度，還可以起到滅菌的效果，強化抗菌劑的功能。
作為本發明的一種改進，所述分散劑為氧化聚乙烯蠟。氧化聚乙烯蠟與聚乙烯的相容性好，可有效改善火山灰、氧化鈣等與聚乙烯之間的表面活性，提高產品性能。
一種添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒的制備方法，包括以下步驟：
（1）將重量份的各原料組份放入混合攪拌機中在50～60 ℃攪拌混合50～90分鐘，攪拌速度250～300 r/min；
（2）將混合物料投入雙螺桿擠出機中，保持雙螺桿擠出機的攪拌速度為150～200 r/min，雙螺桿擠出機各段的溫度范圍為145～190 ℃，經充分熔融復合后擠出成粒；
（3）將步驟（2）所得顆粒經過-15目～+20目的篩網過篩。
首先將原料在混合攪拌機中高速攪拌均勻，提高功能母粒的性能一致性。通過雙螺桿擠出機熔融復合擠出成顆粒狀，提高了功能母粒在聚乙烯線纜制品中的均勻分散程度，有助于聚乙烯線纜制品性能均勻一致。功能母粒的粒徑可通過-15目～+20目的篩網，既保證功能母粒在聚乙烯線纜制品中均勻分散，又避免粒徑過大影響功能母粒在聚乙烯顆粒制備中的熔融分散效果。
作為本發明的一種改進，步驟（2）中雙螺桿擠出機各段的溫度控制分別為：一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃，模頭溫度為180～185 ℃。通過設定雙螺桿擠出機各段的操作溫度逐漸上升以充分釋放功能母粒中各配料的抗菌、耐溫及潤滑分散特性，提高功能母粒性能穩定均勻。
作為本發明的一種改進，在進行步驟（3）篩選前將步驟（2）所得顆粒首先在130～140 ℃下通風干燥2～4小時獲得干燥顆粒。這樣可促進功能母粒表面結構均勻，便于母粒的長期存放。
本發明的有益效果如下：
本發明的功能母粒通過添加氧化鈣和火山灰使地下線纜用聚乙烯材料在使用中逐漸硬化形成硬化保護層，提升線纜用聚乙烯材料的耐腐蝕、耐老化能力，使其具有較強的耐潮濕寒熱、抗菌、耐水浸泡性能，保證線纜使用安全，延長線纜使用壽命。
具體實施方式
下面就本發明的具體實施方式作進一步說明：
實施例1：
一種添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的組份制備而成：載體樹脂80 g、微米級火山灰粉20 g、聚苯乙烯樹脂10 g、抗菌劑5 g、固化劑10 g、分散劑0.8 g，其中載體樹脂為與聚乙烯材料相容性好的樹脂，優選聚乙烯樹脂。抗菌劑的組份優選為硫酸銅與銀離子抗菌劑，重量份比為硫酸銅:銀離子抗菌劑=1:0.5，固化劑可以提高聚乙烯的交聯程度，優選硫磺，分散劑優選與聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蠟。
添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒的制備方法，包括以下步驟：
（1）將重量份的各原料組份放入混合攪拌機中在50 ℃攪拌混合90分鐘，攪拌速度250 r/min；
（2）將混合物料投入雙螺桿擠出機中，保持雙螺桿擠出機的攪拌速度為150 r/min，雙螺桿擠出機各段的溫度范圍為145～190 ℃，經充分熔融復合后擠出成粒；
（3）將步驟（2）所得顆粒經過-15目～+20目的篩網過篩。
為得到性能較好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模頭溫度為180～185 ℃。
為提高功能母粒表面結構均勻程度，將步驟（2）所得顆粒首先在130 ℃下通風干燥4小時獲得干燥的顆粒后在通過步驟（3）進行篩選。
通過-15目～+20目篩網的顆粒即為提高地下線纜用聚乙烯材料耐腐蝕性的功能母粒。
實施例2：
一種添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份組份制備而成：載體樹脂90 g、微米級火山灰粉22.5 g、聚苯乙烯樹脂12.5 g、抗菌劑6.5 g、固化劑12.5 g、分散劑1.0 g，其中載體樹脂為與聚乙烯材料相容性好的樹脂，優選聚乙烯樹脂。抗菌劑的組份優選為硫酸銅與銀離子抗菌劑，重量份比為硫酸銅:銀離子抗菌劑=1:0.6。固化劑可以提高聚乙烯的交聯程度，優選硫磺。分散劑優選與聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蠟。
添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒的制備方法，包括以下步驟：
（1）將重量份的各原料組份放入混合攪拌機中在55 ℃攪拌混合70分鐘，攪拌速度270 r/min；
（2）將混合物料投入雙螺桿擠出機中，保持雙螺桿擠出機的攪拌速度為170 r/min，雙螺桿擠出機各段的溫度范圍為145～190 ℃，經充分熔融復合后擠出成粒；
（3）將步驟（2）所得顆粒經過-15目～+20目的篩網過篩。
為分得到性能較好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模頭溫度為180～185 ℃。
為提高功能母粒表面結構均勻程度，將步驟（2）所得顆粒首先在135 ℃下通風干燥3小時獲得干燥顆粒后在通過步驟（3）進行篩選。
通過-15目～+20目篩網的顆粒即為提高地下線纜用聚乙烯材料耐腐蝕性的功能母粒。
實施例3：
一種添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份組份制備而成：載體樹脂100 g、微米級火山灰粉25 g、聚苯乙烯樹脂15 g、抗菌劑7 g、固化劑15 g、分散劑1.2 g，其中載體樹脂為與聚乙烯材料相容性好的樹脂，優選聚乙烯樹脂。抗菌劑的組份優選為硫酸銅與銀離子抗菌劑，其中重量份比為硫酸銅:銀離子抗菌劑=1:0.7。固化劑可以提高聚乙烯的交聯程度，優選硫磺。分散劑優選與聚乙烯材料的相容性好的氧化聚乙烯蠟。
添加到地下線纜用聚乙烯中的功能母粒的制備方法，包括以下步驟：
（1）將重量份的各原料組份放入混合攪拌機中在60 ℃攪拌混合50分鐘，攪拌速度300 r/min；
（2）將混合物料投入雙螺桿擠出機中，保持雙螺桿擠出機的攪拌速度為200 r/min，雙螺桿擠出機各段的溫度范圍為145～190 ℃，經充分熔融復合后擠出成粒；
（3）將步驟（2）所得顆粒經過-15目～+20目的篩網過篩。
為分得到性能較好的功能母粒，一段145～160 ℃、二段160～170 ℃、三段170～180 ℃、四段180～185 ℃、五段185～190 ℃、六段180～185 ℃、模頭溫度為180～185 ℃。
為提高功能母粒表面結構均勻程度，將步驟（2）所得顆粒首先在140 ℃下通風干燥2小時獲得干燥顆粒后在通過步驟（3）進行篩選。
通過-15目～+20目篩網的顆粒即為提高地下線纜用聚乙烯材料耐腐蝕性的功能母粒。
本發明的功能母粒在地下線纜用聚乙烯材料的使用過程中逐漸形成硬化保護層，使聚乙烯材料具有較強的耐潮濕寒熱、抗菌、耐水浸泡和耐腐蝕的性能，保證地下線纜使用安全，延長地下線纜的使用壽命。