[发明专利]辐照交联电缆被覆材料用母粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，具体为照交联电缆被覆材料用交联母粒及其制备方法。

背景技术

交联电缆因其耐温好、抗过载能力强、物理机械性能好，使用寿命长，已经广泛采用。化学交联、硅烷交联、辐照交联因为各有优势目前在市面上同时存在，化学交联、硅烷交联主要用在聚乙烯交联电缆上，对于耐温要求更高的电缆、阻燃和其他材料上辐照交联更有优势。在常规的环境中，一般的材料如PVC、聚烯烃就可以了，它们的耐温等级在60-90℃。在要求更高的场合，如使用耐温树脂，不仅成本会大幅度提高，且会使加工变得困难。而交联不改变原有加工温度，可使材料的使用温度大幅度提高。上个世纪50年代Charlesby发现高能电离辐射可以引发聚乙烯交联聚合反应后，相关研究就多了起来，但高能辐射属于核技术，其民用发展较慢。后来化学交联、硅烷交联发展起来，迅速应用于电缆，反而超过辐照交联电缆。后来随着民用电子加速器的发展，辐照交联电缆得到了迅速的发展。

三种交联电缆比较

常见的电缆高分子材料的耐温等级有限，但经过辐照交联可以大幅度提高使用等级，例如辐照后使用温度：

PVC、PE、CPE、氰碳化聚乙烯：90-125℃；

PE、EPDM：105-150℃；

硅橡胶，含氟聚合物：150-200℃。

目前辐照交联电缆材料研究重点是以聚烯烃为基体树脂，聚烯烃主要包括EVA、POE、PE、PP等，这类聚烯烃材质作为被覆材料的电缆，正常的使用温度在70-90℃，而通过辐照后，其使用温度可以达到105-150℃。

而辐照交联电缆材料需要其他的一些助剂，如润滑剂、抗氧剂、敏化剂或抗氧剂等。

辐照交联电缆料需要用到一些抗氧剂，因为：1、电缆料在改性加工过程、套塑挤出时抵抗高温加工的氧化；2、在辐照过程中捕捉辐照时的氧，因为氧与自由基反应会阻碍交联的进行；3、电缆在长期高温使用过程中，提高抵抗长期热老化性能。而抗氧剂多是有机化合物，在辐照过程容易被破坏，所以辐照交联电缆料需要添加抗氧剂的量比较多，而且选择的抗氧剂要具有一定抗辐射能力，并需要多种抗氧剂协效使用，以便达到更好的效果。

敏化剂是一类多官能团单体，它能把体系中的非链式反应转变为链式反应，从而降低辐射剂量。敏化剂的加入使辐照交联的起始剂量降低，增加相同剂量下的凝胶量，使交联更加容易。笔者在生产中发现，大多数敏化剂是液体有机物，它的加入对辐照前材料具有一定的增塑作用，加入的越多使伸长率增加，但辐照后的交联程度会增加，又降低了伸长率。敏化剂因为是有机可燃物，加入过多不利于阻燃。而且有研究表明，敏化剂加入过多，挤出时物料有结团，下料困难。在实际生产中，敏化剂加入的数量一般控制在1％左右，这样既可以保证加工便利，又可以保证性能。工业上常用的敏化剂有：三聚氰尿酸三烯丙酯(TAIC)、三聚氰酸三炔丙酯(TAC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTM)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等，其中TAIC产品比较成熟，性价比合适，所以国内TAIC使用较多。

辐照交联电缆的生产加工方式比常规电缆多了一步辐照工艺，其他步骤和常规电缆工艺相似。

首先各种材料经过混合、塑化、造粒得到改性好的电缆料，这一步骤多在电缆料生产厂家进行。目前厂家改性的工艺多为：1、密炼机+双螺杆挤出机+单螺杆挤出机工艺；2、混合锅+双螺杆挤出机+单螺杆挤出机工艺。在改性生产工艺中最重要的参数就是温度，需要根据材料自身的特性，塑化的要求对不同区间的温度进行调节。

辐照交联电缆电缆的套塑挤出，多使用65机或90机，工艺中对质量影响较大的主要有挤出温度和模具。在套塑工艺中提高挤出温度有利于塑化，增加出胶量，使电线包裹均匀、圆整，提高拉线速度等。生产中温度过低材料塑化不良影响质量，温度过高会使材料发生老化或降解。在套塑工艺中如果电缆外表光滑、细腻，横切剖面均匀、无气孔，我们一般可以视为塑化良好。模具是电线挤出过程中定型装置，其设计的好坏直接影响到电线的挤出速度、电线的几何尺寸、表面质量，进而影响电缆的质量。目前电缆挤出的模具主要有挤压式、挤管式。挤压式使塑层紧紧包在导体上、不易剥离，在模具处有再塑化的功能，所以表面更好，利于提高速度。挤管式有一定的拉伸比，材料在拉伸过程取向，且塑层比较“松”，且易于清理模具。两种模具各有优缺点，应用于不同要求电缆。