[发明专利]一种微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃绝缘材料及其制备方法。

背景技术

聚烯烃材料具有拉伸强度高、冲击韧性好、耐磨、自润滑性和电气性能良好，以及优良的加工性等优点，它已广泛用于电子、电器、汽车、机械制造、化工、食品、日用品和医疗卫生领域。但是，在电缆材料应用领域，普通聚烯烃材料的强度、热变形温度以及耐溶剂性低，无法满足实际应用上的要求。

对于聚烯烃材料的上述缺点，交联是一种有效的解决办法。目前使聚烯烃材料交联的现有制备方法主要有化学交联法、电子束辐射交联法和硅烷交联法。已有研究表明，聚烯烃材料对微波有特殊的吸收作用，在微波的作用下分子会迅速升温，当温度达到一定程度后，自身会发生分解反应或者诱导周围的分子发生相应的分解反应。因此，在硅烷交联绝缘材料体系中引入微波吸收材料可以在微波诱导下产生瞬间高温，如果体系中存在可以分解产生水的分子，则体系在微波诱导后即可以产生具有催化硅烷分子交联的内部水分子。交联可以形成三维的网络结构，一方面可以提高材料的强度、耐热性能以及热变形温度，另一方面降低了聚烯烃材料在潮湿环境下的吸水率并且提高了其耐溶剂性。

但是，目前的交联方法存在以下不足：化学交联需要在高温高压和专用设备中长时间反应，能量消耗大，生产效率低；而且由于多数聚烯烃的熔融温度高，过氧化物引发剂会提前分解，造成预交联。高能辐射交联设备投资高、操作维护复杂、防护要求苛刻，产品成本高，同时高能辐射能量较高，导致材料内部结构被破坏以及相关性能的恶化。硅烷交联是将硅烷通过熔融接枝，将其接到大分子链上，然后侧基发生水解，在催化剂条件下脱水缩合，形成Si-O-Si交联，但在交联时需要水煮，耗费工时长，产品稳定性差。

发明内容

本发明的目的是为了解决普通聚烯烃材料的强度、热变形温度以及耐溶剂性低，以及现有交联法工艺复杂、防护要求苛刻，生产效率低，设备投资高、产品成本高，产品稳定性差的问题，而提供的一种微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料及其制备方法。

本发明的一种微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料，它是由100份干燥的聚烯烃树脂、0.1-4份硅烷偶联剂、0.1-5份微波吸收剂、0.1-5份产水剂、0.1-5份多官能团交联剂、0.01-5份交联促进剂和0.07-0.5份抗氧剂制成。

本发明的一种微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料的制备方法是按以下步骤进行：

步骤一：按质量份数称取100份干燥的聚烯烃树脂、0.1-4份硅烷偶联剂、0.1-5份微波吸收剂、0.1-5份产水剂、0.1-5份多官能团交联剂、0.01-5份交联促进剂和0.07-0.5份抗氧剂；

步骤二：将上述各物质在温度为160-200℃的密炼机中密炼，熔融混合5min；在温度设定为190℃-210℃的单螺杆挤出机中进行造粒，即得样品颗粒；

步骤三：将得到的样品颗粒置于硫化机中压片，制成厚度为1.0mm长度为145mm宽度为105mm的片材，在微波设备中采用的频率是2450MHz、功率为800W的微波诱导交联，反应时间为60s后，在室温放置16h，即得微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料。

本发明包含以下有益效果：

本发明通过加入微波吸收材料和产水剂，使电线电缆的绝缘材料内部可以在微波诱导下，发生分解反应产生水，进一步引发硅烷分子之间的交联反应。通过微波诱导的方式，免去了水煮过程，水分子产生于绝缘材料分子的内部，对体系的机械物理性能影响小。

本发明制备的微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料，力学性能增强，拉伸强度提高了20%，热变形温度提高20-30%，且性能指标满足JB/T10437-2004电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料中对硅烷交联电线电缆材料拉伸强度和凝胶含量所要求的性能指标，熔点提高了13-49℃，材料的稳定性增强，吸水率降低了35.7%-61.3%，材料的耐水性增强。

本发明的一种微波诱导交联的聚烯烃绝缘材料的制备方法工艺简单、操作方便、节能环保，符合实际生产要求。原有的交联方式至少需要水煮4小时以上，而微波诱导交联的只需要60秒，减少了制备材料所用的时间，提高了生产效率；相对于电子束辐照交联的设备需要百万以上而言，微波设备相对便宜，降低了设备投资以及生产成本。本发明微波诱导硅烷交联电缆用聚烯烃绝缘材料可用于电线电缆绝缘、聚烯烃板材、管材制品。

具体实施方式