CN102746552B - 一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法 - Google Patents
一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及利用过期
/
残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法，其包括（
1
）使过期
/
残次化学交联聚乙烯绝缘料
4~20
份、聚乙烯树脂
60~85
份、乙烯
-
辛烯共聚物
0~10
份、三元乙丙橡胶
0~10
份及润滑剂
0.2~2
份、抗预交联剂
0.1~4
份、硅烷交联剂
1~6
份在混捏机中混炼造粒，经脱水，干燥得
A
组份；（
2
）将聚乙烯树脂
100
份、第一抗氧剂
1~5
份、第二抗氧剂
1~10
份以及交联催化剂
1~8
份用混合机混合均匀后，拉条造粒，干燥，得
B
组份；（
3
）、将
A
组份和
B
组份按重量比
1:0.04~0.06
混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得。本发明变废为宝，极大降低了企业生产成本，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法。
背景技术
目前随着国家电网特别是农村电网改造的大力推进，化学交联聚乙烯绝缘料和硅烷交联聚烯烃绝缘料、硅烷交联架空聚乙烯绝缘料的需求越来越大。由于化学交联绝缘料特别是35KV的化学绝缘料对纯净度的要求很高，或者电缆厂开封后没用完，容易黄变，或者由于电流不平稳，造成电力电缆在生产时产生线径波动，就会要求电缆料厂退货。根据JB/T10437-2004标准：化学交联聚乙烯绝缘料应放置不低于0℃的环境中，存放不能超过6个月。如果超过6个月，难免材料会出现微量的凝胶或者材料交联度不达标，生产电缆时会出现电缆的线径波动。过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料即是指按照JB/T10437-2004标准，材料中杂质含量超标而不能用来生产35/10KV交联绝缘料以免在打高压时候电缆击穿的绝缘料。
由于化学交联聚乙烯绝缘料中添加量交联剂DCP(过氧化二异丙苯)，不能简单重复加工再利用。目前也没有任何一家电缆料厂可以再加工利用，都是当废料处理，每吨成品约14000元/吨，而报废品就4000元/吨，每年因大量废料给企业造成的损失很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法，从而大幅降低企业生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法，其包括如下步骤：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料4～20重量份、聚乙烯树脂60～85重量份、乙烯-辛烯共聚物0～10重量份、三元乙丙橡胶0～10重量份及润滑剂0.2～2重量份经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到混捏机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂0.1～4重量份喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂1～6重量份通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中，乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶加入的量不同时为0，且聚乙烯树脂、乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的总量为75～95重量份，所述过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料中含有占过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料总量分别为1.5％～2.5％和0.15％～0.25％的过氧化二异丙苯(DCP)和抗氧剂，所述的抗预交联剂为碳酸氢钠或碳酸氢铵或二者的混合物；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂100重量份、第一抗氧剂1～5重量份、第二抗氧剂1～10重量份以及交联催化剂1～8重量份用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份，其中，第一抗氧剂为抗氧剂1024，第二抗氧剂为选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂以及亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种；
(3)、将A组份和B组份按重量比1∶0.04～0.06混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得所述硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
根据本发明的一个优选方面，步骤(1)中，所述的硅烷交联剂可以为例如选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷以及二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。润滑剂可以为选自含氟流变剂(PPA)、硅酮母粒以及硬脂酸中的一种或多种。
根据本发明的一个具体方面，过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料中的抗氧剂为抗氧剂300。目前市场销售的一种化学交联聚乙烯绝缘料其组成为：聚乙烯97.8％、抗氧剂0.2％以及过氧化二异丙苯(DCP)2％组成。本发明优选使用具有该组成的过期/残次品作为原料之一。
根据本发明的进一步实施方案：步骤(1)中，所述的聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)按重量比1～2∶1组成。聚乙烯树脂的熔融指数优选为2.0g/10min～4.0g/10min，特别是2.0g/10min～3.0g/10min。混捏机为BUSS机，混捏机的温度设置为：压缩段155℃～185℃，均化段195℃～215℃，机头温度130℃～145℃。
根据本发明，步骤(2)中，聚乙烯树脂的熔融指数优选为2.0g/10min～4.0g/10min，更优选为2.0g/10min～3.0g/10min。步骤(2)中的交联催化剂可以为有机锡类催化剂或酯类催化剂等。优选地，交联催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二丁辛基锡及三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)中的一种或多种，特别优选二月桂酸二丁基锡或其与三烯丙基异氰脲酸酯的组合。优选地，100重量份聚乙烯树脂对应的交联催化剂的用量为2～5重量份。
优选地，步骤(3)中，将A组份和B组份按重量比1∶0.045～0.055混合均匀。在一个具体实施方式中，A组份和B组份的重量配比为95∶5。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明方法利用现有技术不得不废弃的过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备得到性能合格的硅烷自交联绝缘料(符合JBT10437-2004)，变废为宝，极大地降低了企业的生产成本，经济效益显著。
具体实施方式
以下实施例中采用的过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料为江苏德威新材料股份有限公司生产或北欧化工过期产品(LE4421)。过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料由LDPE 97.8wt％，DCP 2.0wt％及抗氧剂300#0.2wt％组成。其余原料如没有特定限定，均为标准工业品。
实施例1
本实施例提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法，采用的配方如下：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料6kg、聚乙烯树脂84kg(由熔融指数为2.0g/10min的LPDE与熔融指数为2.8g/10min的LLDPE按重量比1∶1组成)、乙烯-辛烯共聚物(熔融指数3.5，邵氏A硬度为84)8kg及润滑剂(PPA)0.2kg经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到BUSS机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂(碳酸氢钠)0.2kg喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂(乙烯基三甲氧基硅烷)1.6kg通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中：BUSS机温度设置为：压缩段155～185℃，均化段195～215℃，机头温度130～145℃；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂(熔融指数为2.0g/10min的LPDE)10kg、抗氧剂1024 0.12kg、抗氧剂1010 0.1kg、抗氧剂168 0.1kg以及二月桂酸二丁基锡0.2kg用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份；
(3)、将A组份和B组份按重量比95∶5混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
实施例2
本实施例提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法，采用的配方如下：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料10kg、聚乙烯树脂76kg(由熔融指数为2.0g/10min的LPDE与熔融指数为2.8g/10min的LLDPE按重量比2∶1组成)、乙烯-辛烯共聚物(熔融指数3.5，邵氏A硬度为84)10kg及润滑剂(硅酮母粒)0.2kg经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到BUSS机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂(碳酸氢铵)0.2kg喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂(乙烯基三甲氧基硅烷)1.6kg通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中：BUSS机温度设置为：压缩段155～185℃，均化段195～215℃，机头温度130～145℃；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂(熔融指数为2.0g/10min的LPDE)10kg、抗氧剂1024 0.12kg、抗氧剂1010 0.2kg、抗氧剂168 0.1kg以及二月桂酸二丁基锡0.3kg用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份；
(3)、将A组份和B组份按重量比95∶5混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
实施例3
本实施例提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法，采用的配方如下：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料(北欧化工LE4421)14kg、聚乙烯树脂78kg(由熔融指数为2.0g/10min的LPDE与熔融指数为2.8g/10min的LLDPE按重量比1∶1组成)、三元乙丙橡胶(乙烯含量70wt％，ENB含量4.9wt％)5kg及润滑剂(硅酮母粒)0.6kg经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到BUSS机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂(碳酸氢铵)0.6kg喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂(由乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按重量比2∶1组成)1.8kg通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中：BUSS机温度设置为：压缩段155～185℃，均化段195～215℃，机头温度130～145℃；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂(熔融指数为2.0g/10min的LPDE)10kg、抗氧剂1024 0.14kg、抗氧剂1010 0.27kg、抗氧剂168 0.13kg、二月桂酸二丁基锡0.16kg以及TAIC 0.04kg用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份；
(3)、将A组份和B组份按重量比95∶5混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
实施例4
本实施例提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法，采用的配方如下：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料(北欧化工LE4421)18kg、聚乙烯树脂69kg(由熔融指数为2.0g/10min的LPDE与熔融指数为2.8g/10min的LLDPE按重量比2∶1组成)、三元乙丙橡胶(乙烯含量70wt％，ENB含量4.9wt％)10kg及润滑剂(硅酮母粒)0.8kg经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到BUSS机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂(碳酸氢铵)0.4kg喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂(由乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按重量比2∶1组成)1.8kg通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中：BUSS机温度设置为：压缩段155～185℃，均化段195～215℃，机头温度130～145℃；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂(熔融指数为2.0g/10min的LPDE)10kg、抗氧剂1024 0.15kg、抗氧剂1010 0.15kg、抗氧剂168 0.15kg、二月桂酸二丁基锡0.28kg以及TAIC 0.12kg用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份；
(3)、将A组份和B组份按重量比95∶5混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
实施例5
本实施例提供一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的制备方法，采用的配方如下：
(1)制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料20kg、聚乙烯树脂65kg(由熔融指数为2.0g/10min的LPDE与熔融指数为2.8g/10min的LLDPE按重量比1∶1组成)、乙烯-辛烯共聚物(熔融指数3.5，邵氏A硬度为84)8kg、三元乙丙橡胶(乙烯含量70wt％，ENB含量4.9wt％)4kg及润滑剂(硅酮母粒)0.4kg经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到BUSS机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂(碳酸氢钠)0.6kg喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)2.0kg通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中：BUSS机温度设置为：压缩段155～185℃，均化段195～215℃，机头温度130～145℃；
(2)制备B组份：将聚乙烯树脂(熔融指数为2.0g/10min的LPDE)10kg、抗氧剂1024 0.18kg、抗氧剂1010 0.25kg、抗氧剂168 0.25kg、二月桂酸二丁基锡0.21kg以及TAIC 0.09kg用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份；
(3)、将A组份和B组份按重量比95∶5混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
对实施例1～5所制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的各项性能进行测试，结果参见表1，为了便于比较，同时给出了JBT10437-2004规定的指标值。
表1实施例1～5制备的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的性能
从表1可见，本发明利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料成功制备了满足标准要求的硅烷自交联聚烯烃绝缘材料，在实现废物利用的同时，大大降低了硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的生产成本，经济效益显著。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料制备硅烷自交联聚烯烃绝缘材料的方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
（1）制备A组份：使过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料 4~20重量份、聚乙烯树脂60~85重量份、乙烯-辛烯共聚物0~10重量份、三元乙丙橡胶0~10重量份及润滑剂0.2~2重量份经混合机混合均匀，再将混合物通过失重电子秤喂料到混捏机中；单独通过一个失重电子秤将抗预交联剂0.1~4重量份喂料到混捏机中；经失重电子秤计量，将硅烷交联剂1~6重量份通过液体泵注射到混捏机中，全部原料在混捏机中混炼造粒，再依次经脱水机脱水，分子筛干燥机干燥得A组份，其中，乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶加入的量不同时为0，且聚乙烯树脂、乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的总量为75~95重量份，所述过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料中含有占过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料总量分别为1.5%~2.5%和0.15%~0.25%的过氧化二异丙苯和抗氧剂，所述的抗预交联剂为碳酸氢钠或碳酸氢铵或二者的混合物；
（2）制备B组份：将聚乙烯树脂100重量份、第一抗氧剂1~5重量份、第二抗氧剂1~10重量份以及交联催化剂1~8重量份用混合机混合均匀后，通过双螺杆造粒机拉条造粒，干燥，得B组份，其中，第一抗氧剂为抗氧剂1024 ，第二抗氧剂为选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂以及亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种；
（3）、将A组份和B组份按重量比1:0.04~0.06混合均匀，经单螺杆挤出机挤出，即得所述硅烷自交联聚烯烃绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的硅烷交联剂为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷以及二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的润滑剂为选自含氟流变剂、硅酮母粒以及硬脂酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，以所述过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料的总重量为基准，所述过期/残次化学交联聚乙烯绝缘料由聚乙烯 97.8%、抗氧剂0.2%以及过氧化二异丙苯2%组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯按重量比1~2:1组成。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的混捏机为BUSS机，混捏机的温度设置为：压缩段155℃~185℃，均化段195℃~215℃，机头温度130℃~145℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的交联催化剂为有机锡类催化剂或酯类催化剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的交联催化剂为二月桂酸二丁基锡、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或二种。
9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，将A组份和B组份按重量比1:0.045~0.055混合均匀。
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