一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法与流程

1.本发明涉及热塑性复合材料技术领域，特别涉及一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法。


背景技术：

2.电线电缆绝缘及护套用塑料俗称电缆料，包括了橡胶、塑料、尼龙等多种品种。其中聚乙烯电缆料因其质量轻、力学性能好、同时还具有非常良好的耐低温性能、良好的耐环境应力开裂性能、良好的加工性等突出性能特点，在电线电缆领域中有着非常广泛的应用，因此聚乙烯电缆料是电缆料中不可或缺的重要组成部分之一。
3.聚乙烯经交联后，大分子由线型结构转变成三维网状结构，形成既有结晶结构、无定形结构，又有交联结构的多相体系，结晶结构具有较高的强度、刚度、致密性和阻隔性，无定形结构具有韧性，交联结构则赋予制品高温弹性、耐热性、不溶不熔性、耐环境应力开裂性、耐油及溶剂性、阻燃性和阻隔性等多种特殊性能。
4.将硅烷交联改性的高密度聚乙烯与尼龙进行共混，虽然可以提高电缆料的阻隔性，但功能较为单一，在耐磨性、抗拉强度面还存在缺陷。因此如何获得一种高抗拉强度和耐磨的硅烷交联聚乙烯电缆料是研究人员研发的方向。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种硅烷交联聚乙烯电缆料，抗拉强度高，耐磨。
6.具体为：
7.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80-90份、尼龙10-15份、聚丙交酯1-5份、醋酸酐0.1-0.5份共混组成；
8.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为(90-95):(2-5)组成；
9.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1-5份、自由基引发剂0.1-3份、抗氧剂1-5份、二硫化钼1-3份；
10.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1-5份和抗氧剂1-5份。
11.在实施上述实施例时，优选地，所述尼龙选自尼龙6或/和尼龙66。
12.在实施上述实施例时，优选地，所述硅烷交联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷或/和乙烯基三乙氧基硅烷。
13.在实施上述实施例时，优选地，所述自由基引发剂选自过氧化二异丙苯或/和2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷。
14.在实施上述实施例时，优选地，所述二硫化钼的粒径为100-200μm。
15.在实施上述实施例时，优选地，所述的交联催化剂选自二丁基二月桂酸锡、马来酸
二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡或二月桂酸二正辛基锡中的一种或多种混合物。
16.在实施上述实施例时，优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
17.本发明还提供上述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料的制备方法，包括如下步骤：
18.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中至少12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；
19.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；
20.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60～95℃高温水槽进行交联，获得成品。
21.在实施上述实施例时，优选地，步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃～180℃，压缩段的温度为180℃～200℃，均化段的温度为140℃～200℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。
22.在实施上述实施例时，优选地，加料段的温度为120℃～160℃，压缩段的温度为120℃～200℃，均化段的温度为120℃～180℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。
23.与现有技术相比，本发明的有益特点在于：
24.1、本发明的硅烷交联聚乙烯电缆料，加入适量的聚丙交酯替代聚乙烯，由于聚丙交酯具有良好的机械性能和抗拉强度，可以提高材料整体的抗拉强度；但另一方面，聚丙交酯聚乳酸在加热至熔融状态时伴有自身分解，导致发生结构变化，降低了产品的机械强度和抗拉伸强度，因此本发明加入了醋酸酐，醋酸酐作为封端剂能够提高聚丙交酯的稳定性，保证了聚丙交酯在配方体系中用于赋予电缆料高抗拉伸强度的作用。
25.2、本发明的硅烷交联聚乙烯电缆料，利用硅烷交联剂与二硫化钼先进行混合，对二硫化钼进行表面处理，提高二硫化钼与聚合物基体高密度聚乙烯的界面相互作用，促进了二硫化钼更好的粘附在hdpe表面，达到更好的表面改性效果，从而提高了电缆料的耐磨效果。
26.3、本发明的硅烷交联聚乙烯电缆料，通过特殊的配方体系赋予了产品优异的抗拉强度和耐磨性能，解决了功能单一的问题，满足户外用电缆料的使用需求，具有很高的市场推广价值。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.为了方便本领域技术人员实施本发明，现对实施例和对比例使用的部分试剂进行说明：
29.尼龙:尼龙6，购自阿拉丁，货号n477565；
30.聚丙交酯：泰国道达尔，lx530；
31.硅烷交联剂:乙烯基三乙氧基硅烷；
32.聚乙烯树脂：高密度聚乙烯，型号为中石油fhc-7260；
33.自由基引发剂:过氧化二异丙苯；
34.交联催化剂:二丁基二月桂酸锡；
35.抗氧剂:抗氧剂1010。
36.实施例1
37.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80份、尼龙15份、聚丙交酯5份、醋酸酐0.5份共混组成；
38.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为90:2组成；
39.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1份、自由基引发剂0.1份、抗氧剂5份、二硫化钼3份；
40.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1份和抗氧剂5份。
41.其制备工艺，包括如下:
42.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为180℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃。
43.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为120℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为120℃。
44.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60℃高温水槽进行交联，获得成品。
45.实施例2
46.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯90份、尼龙10份、聚丙交酯5份、醋酸酐0.5份共混组成；
47.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为95:5组成；
48.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂5份、自由基引发剂3份、抗氧剂1份、二硫化钼3份；
49.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂5份和抗氧剂1份。
50.其制备工艺，包括如下:
51.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中14小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为180℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为200℃，机头口模部分的温度为160℃。
52.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为160℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为180℃，机头口模部分的温度为160℃。
53.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过95℃高温水槽进行交联，获得成品。
54.实施例3
55.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯90份、尼龙15份、聚丙交酯1份、醋酸酐0.1份共混组成；
56.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为95:2组成；
57.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂5份、自由基引发剂3份、抗氧剂5份、二硫化钼1份；
58.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1份和抗氧剂1份。
59.其制备工艺，包括如下:
60.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中16小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；
61.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为160℃。
62.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过85℃高温水槽进行交联，获得成品。挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为160℃。
63.对比例1
64.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80份、尼龙15份、醋酸酐0.5份共混组成；
65.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为90:2组成；
66.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1份、自由基引发剂0.1份、抗氧剂5份、二硫化钼3份；
67.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1份和抗氧剂5份。
68.其制备工艺，包括如下:
69.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为180℃，均化
段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃。
70.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为120℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为120℃。
71.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60℃高温水槽进行交联，获得成品。
72.对比例2
73.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80份、尼龙15份、聚丙交酯5份共混组成；
74.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为90:2组成；
75.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1份、自由基引发剂0.1份、抗氧剂5份、二硫化钼3份；
76.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1份和抗氧剂5份。
77.其制备工艺，包括如下:
78.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为180℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃。
79.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为120℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为120℃。
80.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60℃高温水槽进行交联，获得成品。
81.对比例3
82.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80份、尼龙15份、聚丙交酯5份、醋酸酐0.5份共混组成；
83.其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为90:2组成；
84.所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1份、自由基引发剂0.1份、抗氧剂5份；
85.所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1份和抗氧剂5份。
86.其制备工艺，包括如下:
87.步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备
用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为180℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃。
88.步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为120℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为120℃。
89.步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60℃高温水槽进行交联，获得成品。
90.按上述实施例1-3和对比例1-3制备样品按照《gbt3048-2007，电线电缆电性能试验方法》标准测试方法、行业标准jb/t 10437-2004和jb/t 10260-2014进行基拉伸强度性能、耐磨的性能测试，其测试结果如表1所示:
91.表1
[0092] 拉伸强度/mpa邵氏硬度/a实施例116.390实施例216.887实施例316.689对比例17.992对比例212.491对比例315.976
[0093]
根据上表可知，对比例1中不添加聚丙交酯，抗拉强度没有改善；对比例2虽然添加了聚丙交酯，但是没有醋酸酐保护，聚丙交酯部分分解，抗拉强度低于实施例。
[0094]
对比例3的组分中缺少二硫化钼，耐磨性能劣于实施例。
[0095]
由此证明了本发明通过特殊的配方体系赋予了产品优异的抗拉强度和耐磨性能。
[0096]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80-90份、尼龙10-15份、聚丙交酯1-5份、醋酸酐0.1-0.5份共混组成；其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为（90-95）:（2-5）组成；所述聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1-5份、自由基引发剂0.1-3份、抗氧剂1-5份、二硫化钼1-3份；所述催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂 100份、交联催化剂 0.1-5份和抗氧剂1-5份。2.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述尼龙选自尼龙6或／和尼龙66。3.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述硅烷交联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷或/和乙烯基三乙氧基硅烷。4.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述自由基引发剂选自过氧化二异丙苯或／和2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷。5.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述二硫化钼的粒径为100-200μm。6.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述的交联催化剂选自二丁基二月桂酸锡、马来酸二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡或二月桂酸二正辛基锡中的一种或多种混合物。7.根据权利要求1所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。8.一种如权利要求1～7任意一项所述的抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、按配比将聚乙烯树脂、硅烷交联剂、自由基引发剂、抗氧剂、二硫化钼混合均匀，置于密闭容器中至少12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得聚乙烯硅烷接枝料，备用；步骤2、按配比将聚乙烯树脂、交联催化剂和抗氧剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得催化母料，备用；步骤3、将步骤1制得的聚乙烯硅烷接枝料、步骤2制得的催化母料、尼龙、聚丙交酯、醋酸酐，按配比熔融共混,挤出成型制品，制品随后通过60～95℃高温水槽进行交联，获得成品。9.根据权利要求8所述的锅炉除氧剂的制备工艺，其特征在于，步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃～180℃，压缩段的温度为180℃～200℃，均化段的温度为140℃～200℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。10.根据权利要求8所述的锅炉除氧剂的制备工艺，其特征在于，加料段的温度为120℃～160℃，压缩段的温度为120℃～200℃，均化段的温度为120℃～180℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。

技术总结
本发明提供一种抗拉强度高的硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法，属于热塑性复合材料技术领域。其中，该硅烷交联聚乙烯电缆料，以质量分数计，其包括硅烷交联改性的高密度聚乙烯80-90份、尼龙10-15份、聚丙交酯1-5份、醋酸酐0.1-0.5份共混组成；其中，硅烷交联改性的高密度聚乙烯由聚乙烯硅烷接枝料和催化母料以质量比为（90-95）:（2-5）组成；聚乙烯硅烷接枝料的原料组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂0.1-5份、自由基引发剂0.1-3份、抗氧剂1-5份、二硫化钼1-3份；催化母料的原料组成包括:聚乙烯树脂100份、交联催化剂0.1-5份和抗氧剂1-5份。该产品抗拉强度高，耐磨。耐磨。


技术研发人员：崔曾涛 崔增波
受保护的技术使用者：廊坊崔氏电缆材料股份有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/10/15