[发明专利]一种3kV及以下交联聚乙烯电缆用室温交联聚乙烯绝缘料及其制备方法

说明书

本发明属于聚乙烯绝缘料制备技术领域，具体涉及一种3kV及以下交联聚乙烯电缆用室温交联聚乙烯绝缘料及其制备方法，包括PE树脂、PP树脂、硅烷偶联剂、流变母料、交联剂和催化剂，挤出造粒，水输送后干燥包装成品。PE树脂和PP树脂复合改善小线出现热收缩不合格问题，通过乙烯基三甲氧基硅烷提高反应速率，使其在室温环境下放置3‑7天，热延伸性能达标，同时优化电缆的挤出加工性，二月桂酸二丁基锡催化剂能够催化接枝A料与水进行水解缩合反应，生成三维网状立体结构，所得硅烷交联聚乙烯绝缘料具有更优良的加工性能，性能优异，挤出稳定，满足JB/T10437‑2004标准要求、客户加工工艺要求。

技术领域

本发明属于聚乙烯绝缘料制备技术领域，具体涉及一种3kV及以下交联聚乙烯电缆用室温交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。

背景技术

普通硅烷交联聚乙烯绝缘料是以线性低密度树脂为基料，添加偶联剂、催化剂(提高交联速率)、润滑剂(改善产品加工性能，使物料更容易脱模流动)等，通过适当的比例经过螺杆挤出接枝后与小包催化剂分开包装，在使用时混合在一起的产品。

目前硅烷交联聚乙烯绝缘料在低压电缆绝缘领域占比仍处于优势地位。

有机硅交联聚乙烯的分子结构与通常有机过氧化物交联法形成的分子间碳-碳交联键的结构不同。其主链可以与2个或2个以上的等价键起反应，形成网状交联(立体网状交联)。因此，它的热机械性能一般要比具有碳-碳键平面结构的有机过氧化物交联法聚乙烯好。即使有机硅交联聚乙烯的凝胶率比过氧化物交联聚乙烯低15％～20％，两者热变形仍相当。

将普通聚乙烯在有机过氧化物存在下，经过一定的温度和机械力作用，使含有不饱和乙烯基和易于水解的烷氧基多官能团的硅烷接枝到聚乙烯的主链上。然后将此接枝物在水及硅醇缩合催化剂作用下，发生水解，并缩合形成～Si—O—Si～交联键，即得硅烷交联聚乙烯。

1973年英国道康宁公司(Dow Corning)开发出了硅烷交联技术，它是利用含有双键的乙烯基硅烷在引发剂(通常为过氧化物)作用下，与熔融的聚合物反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成网状的硅氧烷键交联结构。

(1)硅烷交联工艺实际使用的硅烷交联主要有两种方法，一种为英国Dow Corning公司发明的两步法，称为Sioplas法；另一种为BICC(英国绝缘电缆公司)和Maillefer发明的一步法，称为Monosil法。近年来，由于石化树脂生产企业对聚乙烯制品的重视，出现了硅烷共聚物法。两种方法的工艺过程如下。

①Sioplas法工艺过程

②Monosil法工艺过程

硅烷共聚法实际上是Sioplas法的一种变型。区别在于聚乙烯接枝料不是通过反应挤出制备，而是在乙烯聚合时，通过加进第二组分(硅烷)共聚来获得共聚型乙烯-硅烷共聚物(A料)，交联催化剂等辅助助剂再由混合设备制得催化母料(B料)，然后按A、B双组分产品出厂。

可见，Sioplas法为两步法，即先用两台挤出机预先生产出聚乙烯硅烷接枝料和催化母料，然后将两种料按一定比例混合，在第三台挤出机上生产交联聚乙烯管材。硅烷交联用的过氧化物是作为引发剂，其用量相当于过氧化物交联法中用量的约0.1％。硅烷接枝料一般与5％的催化母料干混，挤出成型制品；制品随后通过高温水槽(60～95℃)进行交联。该法中硅烷接枝料的存放期较短，因为交联反应在催化剂不存在的情况下也可缓慢进行。

Monosil法为一步法，其特点是硅烷、过氧化物、催化剂均直接加入到同一台挤出机中。一步法生产的制品交联度可较两步法有所提高。