一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料及其制备方法，电缆料的原料组分及重量份为：氯化聚乙烯80‑100份、乙烯‑辛烯共聚物20‑40份、增塑剂3‑15份、阻燃剂10‑30份、稳定剂5‑10份、抗氧剂0.5‑2份、润滑剂1‑5份、光引发剂0.3‑3.5份、多官能团交联剂0.8‑3.2份。本发明电缆料采用紫外光辐照交联方式制备，能耗低、绿色环保，材料挤出后即可在线交联，生产过程中减少了工序，氯化聚乙烯经紫外光交联后机械性能、阻燃性能、耐热性能优异，可满足实际工业生产需求，电缆料各项性能均可符合GB/T 5013‑2008中IE4型要求。

说明书

技术领域

本发明涉及电缆绝缘材料技术领域，具体涉及一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料及其制备方法。

背景技术

氯化聚乙烯(CPE)是以聚乙烯为原料，经氯化反应而制得的热塑性弹性体新材料，具有优良的耐臭氧、抗紫外线、高耐磨性能，优异的低温性能，较低的门尼粘度，加工性能优良，机械性能优异，其在电线电缆领域中应用广泛，包括：各种电气装备用线，风能电缆、矿用电缆、船用电缆的护套，各种仪表、控制电缆的绝缘层或护套等。

目前氯化聚乙烯交联方式主要有硫化交联、电子加速器辐照交联等。硫化交联存在诸多缺陷：如需长达百米的连硫管，生产能耗高且速度慢、生产过程中容易出现焦烧现象，排出废气污染环境。辐照交联电子加速器设备价格较高，占地面积大且维护成本高，产生辐射不利于环保。

近年来紫外光交联技术得到越来越多的关注，其使用方法简单且能耗低，可实现高速在线交联，生产成本和维护成本低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料及其制备方法，氯化聚乙烯采用紫外光交联工艺可以有效避免硫化与电子束辐照交联工艺的不足，简化工艺过程，设备投资小且效率高、成本低。

本发明采用如下技术方案：

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，由以下重量份的原料制备而成：氯化聚乙烯80-100份，乙烯-辛烯共聚物20-40份，增塑剂3-15份，阻燃剂10-30份，稳定剂5-10份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂1-5份，光引发剂0.3-3.5份，多官能团交联剂0.8-3.2份。

所述氯化聚乙烯为橡胶型氯化聚乙烯中的一种或两种的组合，其门尼粘度(ML121℃1+4)为50-90。

所述乙烯-辛烯共聚物的数均分子量为8-20万，其在190℃和2.16kg条件下的熔融指数为0.3-15.5g/10min。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、癸二酸二辛酯、氯化石蜡中的一种或多种的组合。

所述阻燃剂由卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂中的两种及以上复配而成。

所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、稀土稳定剂中的一种或多种的组合。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或多种的组合。

所述的润滑剂为硅酮母粒、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种的组合。

所述多官能团交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种的组合。

所述光引发剂为LED专用光引发剂，其为二苯甲酮及其衍生物、肟酯类、三嗪类、苯偶姻及其衍生物、酰基膦氧化物、硫杂蒽酮和大分子噻吨酮类光引发剂的一种或多种的组合。

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将按配方重量称量的各原料组分混合后放入密炼机中进行熔融共混，得到混合料；

S2、将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出制成粒子，得到粒料；

S3、将步骤S2得到的粒料加入到单螺杆挤出机中挤出成线材；

S4、将线材放入到紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，得到紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料。

所述步骤S1中在密炼机中熔融共混的参数为：密炼温度160-180℃，密炼时间为15-20分钟。

所述步骤S2中混合料在双螺杆挤出机中要经过八个区，每个区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区120-130℃，第四区130-140℃，第五区130-140℃，第六区140-145℃，第七区140-150℃，第八区150-160℃。

所述步骤S3中粒料在单螺杆挤出机中要经过四个区，每个区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区130-140℃，第四区140-150℃。

所述步骤S3中线材挤出速度大于200米/分钟；所述步骤S4中线材交联速度大于200米/分钟。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明通过大量的配方筛选，得到一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，该材料采用小分子引发剂和夺氢型大分子引发剂相配合，大分子引发剂激发态夺氢过程可以在分子内完成，引发效率有较大提高，另外大分子引发剂与氯化聚乙烯相容性好，交联后不迁移、不易挥发，减小了气味。

B.本发明采用氯化聚乙烯作为制备原料，能够使得制备得到的聚氯乙烯电缆料的耐候性、耐腐蚀性、安全环保性能、耐油性和阻燃性能更好。另外，氯化聚乙烯中含有氯元素，具有极佳的阻燃性能，且有燃烧防滴下特性。与阻燃剂配合，具有较好的阻燃协同效应。所加入的增塑剂能够增强聚氯乙烯电缆料的柔软性，使其更易于弯曲、折叠且弹性更好。

C.稳定剂的加入能够提高氯化聚乙烯对热和光的稳定性。例如，钙锌复合稳定剂由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺而合成，具有非常好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力，无析出现象，且与氯化聚乙烯具有很好的相容性，如此，能够使得氯化聚乙烯电缆料的稳定性更高，且不易析出可塑剂。又如，有机锡类稳定剂、稀土稳定剂，都能够使得氯化聚乙烯电缆料的稳定性更高。

D.本发明电缆料采用紫外光辐照交联方式制备，能耗低、绿色环保，材料挤出后即可在线交联，生产过程中减少了工序，氯化聚乙烯经紫外光交联后机械性能、阻燃性能、耐热性能优异，可满足实际工业生产需求，该材料挤出速度和交联速度大于200米/每分钟，电缆料各项性能均可符合GB/T 5013-2008中IE4型要求。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明实施例中所采用的氯化聚乙烯为橡胶型氯化聚乙烯中的一种或两种的组合，其门尼粘度(ML121℃1+4)为50-90，乙烯-辛烯共聚物的数均分子量为8-20万，其在190℃和2.16kg条件下的熔融指数为0.3-15.5g/10min。

表1实施例1-4的紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料配方

实施例1：

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃剂由卤系阻燃剂和磷系阻燃剂复配而成，稳定剂为钙锌复合稳定剂，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，抗氧剂A为受阻酚类抗氧剂，抗氧剂B为亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮母粒，光引发剂A为二苯甲酮及其衍生物，大分子光引发剂B为大分子噻吨酮类光引发剂，多官能团交联剂A为三烯丙基异氰脲酸酯，多官能团交联剂B为三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯。

制备方法如下：

S1、将按配方重量称量的各原料组分混合后放入密炼机中进行熔融共混，密炼温度160-180℃，密炼时间为15-20分钟，得到混合料；

S2、将混合料加入到双螺杆挤出机中，混合料在双螺杆挤出机中要经过八个区，每个区的工作温度为：第一区100℃，第二区120℃，第三区125℃，第四区130℃，第五区140℃，第六区145℃，第七区150℃，第八区160℃，挤出制成粒子，得到粒料；

S3、将步骤S2得到的粒料加入到单螺杆挤出机中，粒料在单螺杆挤出机中要经过四个区，每个区的工作温度为：第一区100℃，第二区120℃，第三区130℃，第四区140℃，挤出成线材，线材挤出速度大于200米/分钟；

S4、将线材放入到紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，线材交联速度大于200米/分钟，得到紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料。

实施例2：

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃剂由磷系阻燃剂和膨胀型阻燃剂复配而成，稳定剂为有机锡类稳定剂，增塑剂为癸二酸二辛酯，抗氧剂A为亚磷酸酯类抗氧剂，抗氧剂B为亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，光引发剂A为苯偶姻及其衍生物，光引发剂C为硫杂蒽酮，多官能团交联剂A为三聚氰酸三烯丙酯，多官能团交联剂B为丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯。

制备方法如下：

S1、将按配方重量称量的各原料组分混合后放入密炼机中进行熔融共混，密炼温度160-180℃，密炼时间为15-20分钟，得到混合料；

S2、将混合料加入到双螺杆挤出机中，混合料在双螺杆挤出机中要经过八个区，每个区的工作温度为：第一区105℃，第二区120℃，第三区125℃，第四区130℃，第五区135℃，第六区140℃，第七区150℃，第八区150℃，挤出制成粒子，得到粒料；

S3、将步骤S2得到的粒料加入到单螺杆挤出机中，粒料在单螺杆挤出机中要经过四个区，每个区的工作温度为：第一区110℃，第二区120℃，第三区140℃，第四区150℃，挤出成线材，线材挤出速度大于200米/分钟；

S4、将线材放入到紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，线材交联速度大于200米/分钟，得到紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料。

实施例3：

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃剂由卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和无机阻燃剂复配而成，稳定剂为有机锡类稳定剂和稀土稳定剂，增塑剂为环氧大豆油，抗氧剂A为受阻酚类抗氧剂，抗氧剂B为硫代酯类抗氧剂，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，光引发剂A为三嗪类引发剂，大分子光引发剂B为大分子噻吨酮类光引发剂，多官能团交联剂A为三丙烯酸丙烷三甲醇酯，多官能团交联剂B为双季戊四醇六丙烯酸酯。

制备方法如下：

S1、将按配方重量称量的各原料组分混合后放入密炼机中进行熔融共混，密炼温度160-180℃，密炼时间为15-20分钟，得到混合料；

S2、将混合料加入到双螺杆挤出机中，混合料在双螺杆挤出机中要经过八个区，每个区的工作温度为：第一区100℃，第二区120℃，第三区130℃，第四区140℃，第五区140℃，第六区145℃，第七区150℃，第八区160℃，挤出制成粒子，得到粒料；

S3、将步骤S2得到的粒料加入到单螺杆挤出机中，粒料在单螺杆挤出机中要经过四个区，每个区的工作温度为：第一区105℃，第二区125℃，第三区135℃，第四区150℃，挤出成线材，线材挤出速度大于200米/分钟；

S4、将线材放入到紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，线材交联速度大于200米/分钟，得到紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料。

实施例4：

一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃剂由卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂复配而成，稳定剂为稀土稳定剂，增塑剂为磷酸三苯酯和癸二酸二辛酯，抗氧剂A为受阻酚类抗氧剂，抗氧剂B为亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酰胺，光引发剂A为二苯甲酮及其衍生物，大分子光引发剂B为大分子噻吨酮类光引发剂，光引发剂C为酰基膦氧化物，多官能团交联剂A为三丙烯酸丙烷三甲醇酯，多官能团交联剂B为三聚氰酸三烯丙酯。

制备方法如下：

S1、将按配方重量称量的各原料组分混合后放入密炼机中进行熔融共混，密炼温度160-180℃，密炼时间为15-20分钟，得到混合料；

S2、将混合料加入到双螺杆挤出机中，混合料在双螺杆挤出机中要经过八个区，每个区的工作温度为：第一区110℃，第二区125℃，第三区130℃，第四区130℃，第五区135℃，第六区140℃，第七区145℃，第八区150℃，挤出制成粒子，得到粒料；

S3、将步骤S2得到的粒料加入到单螺杆挤出机中，粒料在单螺杆挤出机中要经过四个区，每个区的工作温度为：第一区100℃，第二区130℃，第三区135℃，第四区140℃，挤出成线材，线材挤出速度大于200米/分钟；

S4、将线材放入到紫外光辐照交联设备中进行紫外光辐照交联，线材交联速度大于200米/分钟，得到紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料。

性能测试：

将实施例1至4所制得的紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料分别按照相应的测试标准进行性能测试，其检测结果见表2。

通过对本发明实施例1-4制得的紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料性能检测结果可以看出，各项性能均符合GB/T 5013-2008中IE4型要求。

本发明通过大量的配方筛选，得到一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，该材料采用小分子引发剂和夺氢型大分子引发剂相配合，大分子引发剂激发态夺氢过程可以在分子内完成，引发效率有较大提高，另外大分子引发剂与氯化聚乙烯相容性好，交联后不迁移、不易挥发，减小了气味。

本发明通过大量的配方筛选，得到一种紫外光辐照交联氯化聚乙烯电缆料，该材料采用小分子引发剂和夺氢型大分子引发剂相配合，大分子引发剂激发态夺氢过程可以在分子内完成，引发效率有较大提高，另外大分子引发剂与氯化聚乙烯相容性好，交联后不迁移、不易挥发，减小了气味。

本发明采用氯化聚乙烯作为制备原料，能够使得制备得到的聚氯乙烯电缆料的耐候性、耐腐蚀性、安全环保性能、耐油性和阻燃性能更好。另外，氯化聚乙烯中含有氯元素，具有极佳的阻燃性能，且有燃烧防滴下特性。与阻燃剂配合，具有较好的阻燃协同效应。所加入的增塑剂能够增强聚氯乙烯电缆料的柔软性，使其更易于弯曲、折叠且弹性更好。

稳定剂的加入能够提高氯化聚乙烯对热和光的稳定性。例如，钙锌复合稳定剂由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺而合成，具有非常好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力，无析出现象，且与氯化聚乙烯具有很好的相容性，如此，能够使得氯化聚乙烯电缆料的稳定性更高，且不易析出可塑剂。又如，有机锡类稳定剂、稀土稳定剂，都能够使得氯化聚乙烯电缆料的稳定性更高。

与现有技术相比，本发明产品采用紫外光辐照交联方式，能耗低、绿色环保，材料挤出后即可在线交联，生产过程中减少了工序，氯化聚乙烯经紫外光交联后机械性能、阻燃性能、耐热性能优异，可满足实际工业生产需求。本发明生产工艺简单，材料挤出速度和交联速度大于200米/每分钟，各项性能优异，可大幅提高线缆厂生产效率和降低生产成本。

本发明未述之处适用于现有技术。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。