[发明专利]耐110℃高温的硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电线电缆用的绝缘高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种耐110℃高温的硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备方法。 

背景技术

聚乙烯具有良好的绝缘性、易加工性、耐低温性和抗老化性等优点，是一种非常优异的电气绝缘材料。但同样存在着耐温等级低、抗蠕变性能差、耐应力开裂性差和耐化学腐蚀性差等缺点。聚乙烯经交联后，其分子结构从二维结构变成三维网状结构，其电性能、耐热性、耐化学性和物理强度等均能得到很大程度的提高，拓宽了其应用范围。 

聚乙烯的交联方式主要有三种，首先是过氧化物交联（如专利文献CN1325540C和CN102093580C，等等），过氧化物交联在低压、中高压电缆领域都有较为广泛的应用，尤其在中高压领域，目前还没有其它方法能够替代，但该方法设备投资太高，工艺控制极为复杂，需要专门的硫化设备，同时挤出设备和硫化设备占用空间太大，在生产低压电缆时设备成本过高；其次是辐照交联（如专利文献CN1082699C、CN101724191A和CN101812208A，等等），辐照技术工艺控制较为简单，产品洁净度高，但需要专门的辐照设备，成本投入较高，同时在生产过程中还存在着交联度不易控制，辐射污染等问题，其应用具有一定局限性；三是硅烷交联（如CN101585214A），硅烷交联技术主要是通过接枝或共聚硅烷在聚乙烯分子链上引入可交联基团，然后在水分和催化剂的作用下完成交联。该方法因设备投资少，普通的挤出机即可完成线缆的生产，不需要专门的交联设备，同时工艺控制简单，在低压电缆领域应用最为广泛，现今仍是研究的热点。 

传统的硅烷交联聚乙烯电缆料在电缆成缆后需要在90℃水浴或蒸汽房中进行交联，交联时间根据绝缘厚度不同一般从几小时至十几小时。由于交联时间过长，很容易导致铜导体因受热受潮而氧化发黑、绝缘层绝缘性能下降等现象，给电缆的长期使用带来一定的安全隐患。目前国内外相关专利（如CN101148522A）报导了硅烷室温快速交联聚乙烯电缆料的制备方法，报导称该材料在电缆成缆后在自然条件下数天就能完成交联，无需长时间蒸煮，解决了温水交联法所存在的缺陷（如CN102746548A）。但通过对国内外几家知名厂家的硅烷室温快速交联聚乙烯电缆料及相关电缆厂家进行调研发现，该品种在蒸汽环境中交联时间虽有所缩短，但自然条件下交联效果仍不理想。 

聚乙烯经硅烷交联后，材料的耐热等级可从70℃提高至90℃，耐热性能得到了一定的提高。但目前在很多场合由于单位截面导体电流的输送量大，发热量高，导体长期工作温度能达到110℃，甚至更高。澳大利亚电缆厂商就明确要求硅烷交联聚乙烯绝缘电缆能达到110℃长期安全使用温度，绝缘层必须通过150℃×168h老化，这就对绝缘材料的耐热等级提出了更高的要求，而普通硅烷交联聚乙烯绝缘料正是由于耐热等级上的缺陷，使得其在导体工作温度处于较高条件下的应用受到了一定的限制。 

发明内容

本发明的任务在于提供一种耐110℃高温的硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备方法，由该方法得到的电缆料有助于显著提高耐热等级而藉以体现优异的耐老化效果以满足导体在长期高温下工作要求，此外方法具有工艺简练、工艺要求不苛刻的长处。 

本发明的任务是这样来完成的，一种耐110℃高温的硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤： 

A）制备接枝的A料组分，首先将按重量份数称取的聚乙烯复合树脂100份置于分子塞中干燥，并且控制干燥温度和干燥时间，得到干燥的聚乙烯树脂，再将按重量份数称取的引发剂0.1-0.4份、抗预交联剂0.1-0.5份和第一抗氧剂0.2-0.6份投入按重量份数称取的硅烷偶联剂1.5-4份中溶解并混匀，得到硅烷复合剂，而后将干燥的聚乙烯树脂和硅烷复合剂投入高速混合机中混合，并且控制高速混合机的转速和控制混合时间，得到混合料，接着将混合料投入双螺杆挤出机中熔融挤出，并且控制双螺杆挤出机的机头温度和一区至八区的温度，经双螺杆挤出机挤出后依次经水冷却、切粒并甩干后引入分子筛中干燥，包装，得到接枝的A料组分；

B）制备催化的B料组分，将按重量份数称取的聚乙烯树脂100份、有机磺酸催化剂1-3份、有机铋催化剂1-3份、第二抗氧剂0.5-2份、抗铜剂0.5-2份和润滑剂1-4份投入高速混合机中混合均匀，并且控制高速混合机的转速和混合时间，得到混合料，将混合料置于双螺杆挤出机中熔融挤出，并且控制双螺杆挤出机的挤出温度，挤出后经拉条切粒并且干燥，得到催化的B料组分；