90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料及其制备方案，该电缆料由下列按照重量计的组分组成：聚乙烯60‑90份、乙烯基共聚物10‑20份、相容剂10‑20份、氢氧化物阻燃剂50‑100份、海泡石5‑20份、协效阻燃剂5‑20份、氨基硅烷1‑3份、抗氧剂1‑3份、紫外线吸收剂0.5‑1.5份和润滑剂2‑5份。本发明专利技术的90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料具有耐‑50℃低温、抗开裂性能突出、绝缘性能及耐湿性能（浸水70℃*168h体积电阻率）、阻燃性能好、低烟无毒等特点，同时还具有挤出加工速度快、不易产生气孔等优点，可广泛应用于1kV~220kV电缆的外护套层。

90 \u2103 cracking and moisture resistant flame retardant polyethylene cable material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法
本专利技术涉及低烟无卤阻燃电缆料领域，尤其涉及一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法。技术背景国际社会和我国对环保、安全的要求越来越严格，环保型的无卤阻燃聚乙烯受到了广泛的关注。因为无卤阻燃体系主要是采用水合氢氧化物作为主阻燃剂，这类阻燃剂阻燃效率低，必须加大无机阻燃剂的添加量，才能通过电缆的燃烧测试。正因为无机阻燃剂填充量的增大，降低了材料的强度和韧性；又因聚合物基体材料与无机阻燃剂的膨胀系数相差较大，在热胀冷缩的过程中，由于不均匀收缩而出现结构缺陷，产生内应力，所以无卤型的阻燃聚乙烯材料易开裂，这是电缆产品的致命缺陷。作为主阻燃剂的水合氢氧化物还存在易吸湿的缺陷，材料吸湿之后其绝缘性能将大幅下降，电缆产品也就存在较大的安全隐患。2018年上海电力公司对已经敷设并投入使用的高压电缆进行检测发现，高压电缆在正常使用一年之后，阻燃型电缆的外护套层暴绝缘电阻大幅下降，已不符合电缆的使用要求。在已公开的中国专利中，阻燃聚乙烯电缆料的技术信息已有很多，但能同时兼顾环保、高阻燃、耐开裂和耐湿的阻燃聚乙烯材料市面上尚未见到，也没有相关专利。综上所述，常规的阻燃聚乙烯电缆料很难同时兼顾到环保、高阻燃、耐开裂和耐湿性能，在现有技术上具有一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，该材料具有环保、高阻燃、耐开裂和耐湿性能优异等特点，同时兼顾阻燃聚乙烯材料高电气性能、耐低温等优点。为达到上述专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案是：一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，由以下原料按重量组分制成：本专利技术所述的90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料具有耐-50℃低温、抗开裂性能突出、绝缘性能及耐湿性能(浸水70℃*168h体积电阻率)、阻燃性能好、低烟无毒等特点。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯、双峰聚乙烯和高密度聚乙烯的混合物，所述聚乙烯的熔融指数为0.2-20g/10min；采用茂金属线性低密度聚乙烯、双峰聚乙烯和高密度聚乙烯进行复配，其中茂金属线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯具备高强度的特性，双峰聚乙烯同时具备优良的物理机械强度和优异的加工性能。三种不同聚乙烯以适量的比例进行复配，可同时保障产品的高强度、流动性以及耐开裂性。三种材料都是聚乙烯材质，是同类型材料，相容性很好，共混后，可同时兼顾较高的拉伸强度和断裂伸长率，以及流动性和抗开裂性。所述乙烯基共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的混合物，所述乙烯基共聚物熔融指数为0.5-5g/10min。此外，采用乙烯基共聚物是乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶按照一定比例进行复配。其中乙烯-醋酸乙烯共聚物采用醋酸乙烯含量为18～28％的牌号，相对于主体树脂聚乙烯材料，具有提高产品断裂伸长率和阻燃性能的特性。乙烯-辛烯共聚物是聚烯烃弹性体材料(POE),具有优异的耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，在此基材体系中还可提高产品的断裂伸长率。三元乙丙橡胶本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性，尤其是对于产品的介电常数和介电强度有明显的改善。三种材料都是乙烯基聚合物，和主体树脂聚乙烯相容性很好，共混后，可起到改性的作用。进一步的，上述的90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物，其接枝率0.6-1.2％，熔融指数为0.1-1.0g/10min。可以有效促进组分的融合性，使组分混合均匀。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述氢氧化物阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁按照重量比3:1混合而成。复配后的氢氧化物阻燃剂效果好，并且在受热条件下释放出水汽，可起到降低温度的作用。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)按照重量比1:2混合而成；所述的紫外线吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑按照重量比2:3混合而成。氧剂和紫外线吸收剂效果好，可以对抗自由基、吸收其他活性物质，保证产品本体的稳定性，耐候性好。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述协效阻燃剂为聚磷酸铵和红磷按照重量比1:3混合而成。协效阻燃剂效果好，遇火后以成炭、膨胀从而起到阻燃作用。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述的海泡石为纳米海泡石，其比表面积为50m2/g。纳米海泡石为硅系阻燃剂，具有特殊的二维结构，燃烧后在聚合物表面形成坚硬的炭层，此炭层就会使聚合物同火焰隔绝，从而使进一步的热降解变得困难，起到阻燃的作用，且阻燃效果好。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，所述润滑剂为聚乙烯蜡和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物按照重量比1:1混合而成。润滑剂组分合理，其中，聚乙烯蜡既能起到降低聚合物分子间内聚力的作用(从而改善聚合物熔体的内摩擦生热和熔体的流动性)，又能起到改善聚合物熔体与加工设备的热金属表面摩擦的作用。并且，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物可以起到减少熔体劈裂和口模积料的作用。可明显降低材料的挤出电流和挤出压力，提升挤出速度，降低线缆挤出时气孔产生的概率。本专利技术还提供一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料的制备方案，包括以下步骤：先将聚乙烯、乙烯基共聚物和相容剂加入到高混机中不加热以400-500rpm的低速混合5分钟；再将氢氧化物阻燃剂、海泡石、协效阻燃剂和氨基硅烷加入到高混机中不加热以1000-1200rpm的高速混合后加热至100℃；再将称取好的抗氧剂、紫外线吸收剂和润滑剂加入到高混机中以400-500rpm的转速低速混合，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒；最后将已造粒好的粒子再使用双螺杆挤出机进行挤出造粒一遍。进一步的，上述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料的制备方案，所述阻燃剂在使用前在60-80℃烘房中干燥1-4小时。本专利技术的制备方案通过聚合物和粉体分别进行高搅机预混，同时阻燃剂需要通过预加热干燥处理。采用双螺杆挤出机造粒二遍，有效的确保多种无机阻燃剂的均匀，聚合物的塑化充分，使得材料性能稳定且达到最佳状态，材料使用过程不易产生气孔。上述技术方案可以看出，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，采用茂金属线性低密度聚乙烯、双峰聚乙烯和高密度聚乙烯进行复配，其中茂金属线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯具备高强度的特性，双峰聚乙烯同时具备优良的物理机械强度和优异的加工性能。三种不同聚乙烯以适量的比例进行复配，可同时保障产品的高强度、流动性以及耐开裂性。三种材料都是聚乙烯材质，是同类型材料，相容性很好，共混后，可同时兼顾较高的拉伸强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：由以下原料按重量组分制成：/n聚乙烯 60-90份/n乙烯基共聚物 10-20份/n相容剂 10-20份/n氢氧化物阻燃剂 50-100份/n海泡石 5-20份/n协效阻燃剂 5-20份/n氨基硅烷 1-3份/n抗氧剂 1-3份/n紫外线吸收剂 0.5-1.5份/n润滑剂 2-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：由以下原料按重量组分制成：
聚乙烯60-90份
乙烯基共聚物10-20份
相容剂10-20份
氢氧化物阻燃剂50-100份
海泡石5-20份
协效阻燃剂5-20份
氨基硅烷1-3份
抗氧剂1-3份
紫外线吸收剂0.5-1.5份
润滑剂2-5份。


2.根据权利要求1所述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯、双峰聚乙烯和高密度聚乙烯的混合物，所述聚乙烯的熔融指数为0.2-20g/10min；
所述乙烯基共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的混合物，所述乙烯基共聚物熔融指数为0.5-5g/10min。


3.根据权利要求1所述的90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物，其接枝率0.6-1.2%，熔融指数为0.1-1.0g/10min。


4.根据权利要求1所述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述氢氧化物阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁按照重量比3:1混合而成。


5.根据权利要求1所述的一种90℃耐开裂耐湿阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)按照重量比1:2混合而成；...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢飞，张凡凡，陆祁，王传博，
申请(专利权)人：中广核三角洲苏州高聚物有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32