发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法和应用，绝缘材料由硅烷接枝料和交联催化剂母粒混合制成，硅烷接枝料的原料包括聚烯烃树脂、硅烷交联剂、接枝引发剂、第一润滑剂和第一抗氧剂，交联催化剂母粒的原料包括：交联催化剂、第二润滑剂和第二抗氧剂，聚烯烃树脂由第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯构成；交联催化剂母粒的原料还包括第二高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯；制备方法：通过分别制备硅烷接枝料、交联催化剂母粒，然后按比例包装，即可；及其在生产发热电缆中的应用；本发明专利技术能够在125℃下长久使用，保持优异的物理力学性能，且安全环保，成本较低。

Silane Crosslinked Polyethylene Insulation Material for Thermal Cable and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a silane crosslinked polyethylene insulating material for heating cables and its preparation method and application. The insulating material is made by mixing silane grafting material and masterbatch of crosslinked catalyst. The raw materials of silane grafting material include polyolefin resin, silane crosslinking agent, grafting initiator, first lubricant and first antioxidant. The raw materials of crosslinked catalyst masterbatch include: crosslinked catalyst, crosslinked catalyst masterbatch and crosslinked catalyst masterbatch. The second lubricant and the second antioxidant, polyolefin resin is composed of the first high density polyethylene, bimodal polyethylene and polypropylene; the raw materials of cross-linking catalyst masterbatch include the second high density polyethylene and linear low density polyethylene; the preparation methods are as follows: the silane graft material and the cross-linking catalyst masterbatch are prepared separately, and then packaged proportionally; and the crosslinking catalyst masterbatch can be used in the production of heating cables The invention can be used for a long time at 125 C, maintain excellent physical and mechanical properties, and is safe and environmentally friendly with low cost.

【技术实现步骤摘要】
发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法和应用
本专利技术属于发热电缆领域，具体涉及一种发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法和应用。
技术介绍
发热电缆，是制成电缆结构，以电力为能源，利用电阻丝进行发热，从而达到采暖保温效果，在地暖、融雪融冰等方面有广泛应用。现有发热电缆绝缘层低端产品主要以非交联普通聚乙烯和聚氯乙烯为主，但是耐高温性能等比较差，而且聚氯乙烯在环保方面还有所欠缺；高端方面现在主要是采用聚四氟乙烯和硅橡胶，虽然具有较好的耐热性能，但是价格昂贵，不利于规模应用。因此，目前市场需要一款价格适合，且耐热性能较好，符合环保要求的发热电缆用绝缘材料。交联改性是提高聚乙烯耐热性、耐候性等性能的重要手段，其中硅烷交联的方式作为聚乙烯的交联方法之一，已有部分发热电缆厂家在尝试使用硅烷交联聚乙烯绝缘材料用以发热电缆的制造，然而目前电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘料耐温等级只有90℃左右，仅能适用于电力电缆，无法满足发热电缆的需求，中国技术专利CN204145784U，其公开了一种具有硅烷交联聚乙烯绝缘层的单导发热电缆，其具有合金发热丝，合金发热丝外包裹有硅烷交联聚乙烯绝缘层，硅烷交联聚乙烯绝缘层外包裹有填充层，填充层中均匀分布有若干金属接地线，填充层外包裹有金属电磁屏蔽层，金属电磁屏蔽层外包裹有PVC护套，此专利中提及可以在100-120℃下长期工作，然而实际生产过程中常用的硅烷交联聚乙烯并不能实现此效果，耐温等级也只有90℃左右。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的适用于发热电缆用的硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其能够在125℃下长久使用，保持优异的物理力学性能，且安全环保，成本较低。本专利技术同时还提供了发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法。本专利技术同时还提供了发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料在生产发热电缆中的应用。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：一种发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，所述绝缘材料由硅烷接枝料和交联催化剂母粒混合制成，所述硅烷接枝料的原料包括聚烯烃树脂、硅烷交联剂、接枝引发剂、第一润滑剂和第一抗氧剂，所述交联催化剂母粒的原料包括：交联催化剂、第二润滑剂和第二抗氧剂，所述聚烯烃树脂由第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯构成，所述第一高密度聚乙烯、所述双峰聚乙烯与所述聚丙烯的投料质量比为1.5-6︰0.2-2︰1；所述交联催化剂母粒的原料还包括第二高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述第二高密度聚乙烯与所述线性低密度聚乙烯的投料质量比为1-2︰1。根据本专利技术的一些优选方面，以重量份数计，所述硅烷接枝料的原料中，第一高密度聚乙烯40-70份、双峰聚乙烯5-30份、聚丙烯20-40份、硅烷交联剂0.5-2.0份、接枝引发剂0.5-2.5份、第一润滑剂0.5-3份和第一抗氧剂0.3-2.0份。更优选地，以重量份数计，所述硅烷接枝料的原料中，第一高密度聚乙烯50-65份、双峰聚乙烯10-25份、聚丙烯25-35份、硅烷交联剂0.8-1.5份、接枝引发剂1.5-2.5份、第一润滑剂1-3份和第一抗氧剂0.3-1.5份。根据本专利技术的一些优选方面，以重量份数计，所述交联催化剂母粒的原料中，第二高密度聚乙烯50-60份、线性低密度聚乙烯40-50份、交联催化剂0.5-3份、第二润滑剂3-8份和第二抗氧剂0.5-2份。更优选地，以重量份数计，所述交联催化剂母粒的原料中，第二高密度聚乙烯50-55份、线性低密度聚乙烯45-50份、交联催化剂1-3份、第二润滑剂3-6份和第二抗氧剂0.8-1.5份。根据本专利技术的一些优选方面，所述第一高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-2.5g/10min。根据本专利技术的一些优选方面，所述第一高密度聚乙烯的拉伸强度大于等于25MPa。根据本专利技术的一些优选方面，所述双峰聚乙烯的熔融指数为0.1-1g/10min。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述聚丙烯的数均分子量为8-15万。根据本专利技术的一些优选方面，所述第二高密度聚乙烯的熔融指数为2.0-10.0g/10min。更优选地，所述第二高密度聚乙烯的熔融指数为4.0-9.0g/10min。根据本专利技术的一些优选方面，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为10-30g/10min。更优选地，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为15-25g/10min。根据本专利技术的一些优选方面，所述硅烷接枝料和所述交联催化剂母粒的投料质量比为15-23︰1。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述硅烷交联剂为选自乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述接枝引发剂为选自过氧化二异丙苯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷和过氧化二苯甲酰中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述第一润滑剂为选自PE蜡、EVA蜡和PPA中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述第一抗氧剂为选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂DSTP和抗氧剂300中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述交联催化剂为选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、异辛酸铋和有机钛中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述第二润滑剂为选自PE蜡、EVA蜡和PPA中的一种或者多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述第二抗氧剂为抗氧剂1024和/或防老剂TMQ。本专利技术提供的又一技术方案：一种上述所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备硅烷接枝料：按配方比例称取各原料，将称取的硅烷交联剂、接枝引发剂和第一抗氧剂混合，制得硅烷混合液；将称取的第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯加入挤出机中，加入所述硅烷混合液，经塑化接枝，造粒，干燥，即制成所述硅烷接枝料；(2)制备交联催化剂母粒：按配方比例称取各原料，混合，加入挤出机中挤出造粒，干燥，即制成所述交联催化剂母粒；(3)将步骤(1)制备的所述硅烷接枝料与步骤(2)制备的所述交联催化剂母粒按配方比例包装，即制成所述发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料。根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)中，所述挤出机为往复式螺杆BUSS挤出机，温度设置为压缩段150℃～195℃，均化段200℃～220℃。根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，所述挤出机采用双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的进料段、压缩段、熔融段及模头温度依次设置为120℃～130℃、140℃～160℃、170℃～180℃以及180℃～185℃。本专利技术提供的又一技术方案：一种发热电缆，所述发热电缆包括发热电缆绝缘层，所述发热电缆绝缘层由上述所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料在水中交联而制成。根据本专利技术，本专利技术中提及的熔融指数均为以ASTMD1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16Kg时测定。由于以上技术方案的采用，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术的硅烷交联聚乙烯绝缘材料，采用特定的聚烯烃树脂配合体系，硅烷接枝料中，采用第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯构成，交联催化剂母粒中，采用第二高密度聚乙烯和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，所述绝缘材料由硅烷接枝料和交联催化剂母粒混合制成，所述硅烷接枝料的原料包括聚烯烃树脂、硅烷交联剂、接枝引发剂、第一润滑剂和第一抗氧剂，所述交联催化剂母粒的原料包括：交联催化剂、第二润滑剂和第二抗氧剂，其特征在于，所述聚烯烃树脂由第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯构成，所述第一高密度聚乙烯、所述双峰聚乙烯与所述聚丙烯的投料质量比为1.5‑6︰0.2‑2︰1；所述交联催化剂母粒的原料还包括第二高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述第二高密度聚乙烯与所述线性低密度聚乙烯的投料质量比为1‑2︰1。

【技术特征摘要】
1.一种发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，所述绝缘材料由硅烷接枝料和交联催化剂母粒混合制成，所述硅烷接枝料的原料包括聚烯烃树脂、硅烷交联剂、接枝引发剂、第一润滑剂和第一抗氧剂，所述交联催化剂母粒的原料包括：交联催化剂、第二润滑剂和第二抗氧剂，其特征在于，所述聚烯烃树脂由第一高密度聚乙烯、双峰聚乙烯和聚丙烯构成，所述第一高密度聚乙烯、所述双峰聚乙烯与所述聚丙烯的投料质量比为1.5-6︰0.2-2︰1；所述交联催化剂母粒的原料还包括第二高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，所述第二高密度聚乙烯与所述线性低密度聚乙烯的投料质量比为1-2︰1。2.根据权利要求1所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，以重量份数计，所述硅烷接枝料的原料中，第一高密度聚乙烯40-70份、双峰聚乙烯5-30份、聚丙烯20-40份、硅烷交联剂0.5-2.0份、接枝引发剂0.5-2.5份、第一润滑剂0.5-3份和第一抗氧剂0.3-2.0份。3.根据权利要求1所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，以重量份数计，所述交联催化剂母粒的原料中，第二高密度聚乙烯50-60份、线性低密度聚乙烯40-50份、交联催化剂0.5-3份、第二润滑剂3-8份和第二抗氧剂0.5-2份。4.根据权利要求1所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，所述第一高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-2.5g/10min；和/或，所述双峰聚乙烯的熔融指数为0.1-1.0g/10min；和/或，所述聚丙烯的数均分子量为8-15万。5.根据权利要求1所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，所述第二高密度聚乙烯的熔融指数为2.0-10.0g/10min；和/或，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为10-30g/10min。6.根据权利要求1所述的发热电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，所述硅烷接枝料和所述交联催化剂母粒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，徐俊，童晨，
申请(专利权)人：江苏德威新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32