[发明专利]一种低收缩改性聚丙烯电缆材料及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及高分子绝缘材料技术领域，尤其涉及一种低收缩改性聚丙烯电缆材料及其制备方法和应用。首先公开一种低收缩改性聚丙烯材料，以聚丙烯和硅烷接枝的丙烯弹性体为基料，丁烷四羧酸为催化剂催化交联。其次公开所述材料的制备方法，包括将丙烯弹性体与硅烷接枝，得到硅烷接枝的丙烯弹性体；将无规共聚聚丙烯和催化剂混合，得到催化母料；将硅烷接枝的丙烯弹性体和催化母料共混挤出，得到混合料；将混合料在具有空气和水的环境下交联的步骤。最后公开所述材料在电缆中的应用，硅烷接枝的丙烯弹性体和催化母料混合后直接挤包导体。本申请通过催化剂及工艺控制的微交联技术，使材料同时具有收缩率低、弯曲模量小、可回收、机械性能优良的效果。

技术领域

本申请涉及高分子绝缘材料的技术领域，尤其是涉及一种低收缩改性聚丙烯电缆材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前交联聚乙烯是最为常用的电缆绝缘材料，该材料不仅保持了聚乙烯良好的电气绝缘性能，还在高温下具有优异的机械特性。然而，化学交联过程使聚乙烯失去热塑性特性，电缆寿命到期后很难回收再利用，这将不可避免地产生大量的能源、资源浪费与环境问题。而且聚乙烯在交联过程中需要进行高温高压处理，产生的副产物如甲烷、枯基醇、苯乙酮和水等低沸点的小分子物质也会对电缆绝缘性能产生持久的影响。

随着交联聚乙烯在电缆中的使用问题越来越凸显，近年来非交联的聚丙烯越来越多地被使用在电缆材料领域。例如公开号为CN 108864527A的中国专利中披露的一种用于高压电缆聚丙烯绝缘的半导电屏蔽层材料及制备方法，其以聚丙烯和弹性体为基料，制备聚丙烯电缆屏蔽层，所得材料不仅具有良好的机械性能、耐热性能等，还属于非交联材料，具有绿色环保、易于回收的优点，能够替代交联聚乙烯电缆屏蔽料使用。

但是聚丙烯加工过程中收缩问题是其在电缆中应用时的一个重要缺陷。常规聚丙烯存在一定的结晶性质，在熔融挤出过程中受到剪切和牵引拉伸作用，聚丙烯分子沿拉伸方向(纵向)发生取向，当聚丙烯恢复至常温，聚丙烯晶型发生转变，结晶度提高，晶粒尺寸增大，非晶区高取向结构发生大量解取向，同时在挤出时产生的内应力共同作用下，聚丙烯表现出明显的收缩行为。这种收缩行为发生在电缆挤出成型过程中时，容易使电缆层结构遭到破坏，例如采用聚丙烯的电缆护套，其发生热收缩后容易导致接地铜壳或铜带拉脱，产生较高悬浮电压，造成电力电缆的质量问题和安全事故，与此同时聚丙烯电缆护套的收缩还可能使电缆层结构间的连接关系遭到破坏。

针对上述中的相关技术，目前针对电缆绝缘料使用的非交联、可回收聚丙烯在收缩率上存在缺陷，因此迫切需要一种新的电缆用聚丙烯材料的改性方案，以期在电缆用聚丙烯材料利于回收的情况下，尽可能降低其收缩率。

发明内容

为了改善目前聚丙烯电缆料存在的收缩问题，本申请的第一个目的在于提供一种低收缩改性聚丙烯材料，通过降低材料结晶度及微交联技术，控制基料间进行有限的交联，以增强基料分子间的相互作用，抵抗结晶转变和应力造成的收缩问题。

本申请的第二个目的在于提供一种低收缩改性聚丙烯材料的制备方法，通过两步法更便于将微交联程度控制在所需范围内，使最终得到的聚丙烯材料的交联程度能够对收缩起到明显的抵抗效果，也利于部分地对聚丙烯进行回收利用。

本申请的第三个目的在于提供一种低收缩改性聚丙烯材料在电缆中的应用，能够作为电缆绝缘层、护套层等层结构的材料挤包在电缆导体外，具有收缩小、电缆层结构稳定、质量可靠、生产及使用过程中弯曲模量小的优点。

为了实现本申请的第一个目的，本申请提供的一种低收缩改性聚丙烯材料，采用如下的技术方案：

一种低收缩改性聚丙烯材料，其特征在于，包含组合物，所述组合物以聚丙烯和硅烷接枝的丙烯弹性体为基料，以丁烷四羧酸为催化剂，所述催化剂催化所述聚丙烯和所述硅烷接枝的丙烯弹性体交联。

实现方式可以包括以下任何特征或全部特征。

进一步地，所述组合物包括如下重量份的原料：