[发明专利]一种硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅烷交联的聚乙烯绝缘材料以及生产方法，特别是硅烷高接枝率的交联聚乙烯绝缘材料以及生产方法，该组合物中A料涉及到采用往复式单螺杆挤出机生产造粒，主要应用于10KV及以下电力电缆绝缘层的生产方法，属于电缆料的生产工艺领域。

背景技术

聚乙烯是电线电缆中常用的绝缘材料，但由于聚乙烯自身的结构特点，决定了它不能在较高的温度下使用，耐环境应力开裂性能也较差，从而不能拥有更宽的应用领域；为了改善聚乙烯耐高温和耐环境应力开裂及机械性能的不足，最好的办法是对其进行改性；交联改性最成功的改性方法之一，交联改性后的聚乙烯耐热性能、耐蠕变性能、耐化学性得到明显改善。

聚乙烯交联主要方法有三种：辐照交联法、过氧化物交联法和硅烷接枝交联法。辐照交联生产的交联聚乙烯纯度高，生产工艺简单，但设备昂贵、有辐射污染，生产工艺较难控制；过氧化物交联法对加工温度控制要求准确、精确，制造工艺稍有偏差产品的性能改变较大，造成的损失巨大。硅烷交联聚乙烯通过接枝或共聚在聚乙烯链上引入可交联的基团，然后再同构水解使其交联，不需要专用设备，普通挤出机就可以加工生产，工艺简单。

传统的两步法硅烷交联聚乙烯是：第一步首先采用双螺杆挤出机将硅烷接枝到聚乙烯分子链上，形成A料，其次将催化剂和聚乙烯在双螺杆挤出机混炼形成B料。第二步将A料和B料按一定比例混合后挤出，成型的产品在热水浴或水蒸气下进行水解交联。

现有的硅烷交联聚乙烯A料生产采用双螺杆挤出机，由于其螺纹是连续的，只能径向运动，而没有轴向运动，其聚乙烯的混合又发生在径向，所以硅烷交联剂、引发剂的分散，熔体的剪切效果均不太理想，同时，由于其螺纹是连续的，其作用在聚乙烯的压力很大，相应设备能耗也加大。

传统的两步法制造硅烷交联聚乙烯有如下缺点：1、硅烷接枝过程有过氧化物交联的副反应，接枝A料流动性差，不易加工；2、硅烷交联聚乙烯需要在热水浴或水蒸气中完全水解交联，水分子是极性，而聚乙烯为非极性，扩散速度较慢，水解交联所需的时间较长；3、A料生产采用双螺杆挤出造粒，硅烷交联剂、引发剂的分散效果差、螺纹是连续的，其作用在聚乙烯的压力很大，相应设备能耗也加大。

综上所述，本领域缺乏一种硅烷交联度高、耐热性、老化性能和加工性能好的聚乙烯绝缘材料，更缺乏一种可以提高硅烷交联度、使加工工艺十分方便灵活，操作简易的聚乙烯绝缘材料的制备方法。

发明内容

本发明的第一目的在于获得一种硅烷交联度高、耐热性、老化性能和加工性能好的聚乙烯绝缘材料组合物。

本发明的第二目的在于获得一种硅烷交联度高、耐热性、老化性能和加工性能好的聚乙烯绝缘材料。

本发明的第三目的在于获得一种可以提高硅烷交联度、使加工工艺十分方便灵活，操作简易的聚乙烯绝缘材料的制备方法。

本发明的第四目的在于获得一种本发明所述的硅烷的交联聚乙烯绝缘材料的制备方法。

本发明的第一方面提供一种硅烷交联聚乙烯绝缘材料组合物，所述绝缘材料组合物包括A料和B料，

所述A料的组成以及重量份数为：

所述B料的组成以及重量份数为：

其中所述A料采用往复式单螺杆混炼挤出。

在一个优选例中，所述绝缘材料组合物含有的A料和B料占所述组合物的总重量百分比不低于90％。

在一个优选例中，所述绝缘材料组合物由A料和B料组成。

在本发明的一个具体实施方式中，所述组合物的B料中含有金属离子抑制剂0.2-5的重量份数。

更优选地，所述的B料中的金属离子抑制剂选用草酰二胺、水杨酰胺、联氨二酰中的一种或几种的组合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述组合物的B料中含有助催化剂1-30重量份数。

优选地，所述的助催化剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、(聚乙烯接枝马来酸酐)MAH-g-PE、乙烯-醋酸乙烯接枝马来酸酐(MAH-g-EVA)中的一种或几种的组合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的A料或B料的聚乙烯选用低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种的组合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的A料的引发剂选用过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酰中的一种。