一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆及其制备方法与流程
本发明涉及电缆，具体为一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆及其制备方法。
背景技术：
1、随着我国经济的快速发展，我国电力上的需求正在快速增长；但是，我国的电力资源分布呈现非均匀特点，西部地区蕴藏着大量的水、电和太阳能资源，煤炭资源则广泛分布于我国北方地区，然而能源消耗地区却主要集中在东南部工业发达、人口稠密的沿海城市，而高压长距离输电则成为调动和调节电力资源分配的重要方式。并且随着地铁、核电站、光电子通讯等领域以前所未有的速度发展，电的用量也随之迅速增长，各类大型发电厂也应运而生，而输电电缆的性能也接受着前所未有的考验，对于超高压的电能传导领域，特别是核电领域，在工作过程中导线会产生大量热量并造成电缆升温，传统材料的电缆在这种高温和高电压的条件下长期工作容易老化并开裂，开裂后导线将裸露在外，而电缆外部的恶劣环境也时刻损害着电缆的保护层，给人们的生命和财产造成重大安全隐患。因此，发明一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆显得尤为必要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆，所述高耐热粘连性交联聚乙烯电缆由聚乙烯共混物进行硅烷和辐照双重交联制得的高耐热粘连性交联聚乙烯作为绝缘层和护套层对导线进行包覆；所述绝缘层和护套层之间还存在屏蔽层。
3、进一步的，所述聚乙烯共混物由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、二甲氧基二乙烯基硅烷混合制得。
4、进一步的，一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，包括以下制备步骤：
5、(1)将低密度聚乙烯、高密度聚乙烯混合，升温至110～140℃，50～100rpm搅拌10～40min，置90℃的水浴中，加入二甲氧基二乙烯基硅烷、抗氧剂、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔、二月桂酸二丁基锡，继续搅拌15～60min，静置3～6h，随后依次进行脱水、脱气、挤出造粒，得硅烷交联聚乙烯；
6、(2)将硅烷交联聚乙烯压片成型，进行辐照处理，得双重交联聚乙烯；
7、(3)将双重交联聚乙烯置96～110℃的水浴中水煮1～3h，随后用乙醇洗涤1次，自然干燥后，得高耐热粘连性交联聚乙烯；
8、(4)高耐热粘连性交联聚乙烯对铜导线进行包覆，厚度为0.8～2mm，并覆上厚度为0.5～2mm的由铜丝编织的屏蔽层和厚度为2～5mm的保护层，得高耐热粘连性交联聚乙烯电缆。
9、进一步的，步骤(1)所述抗氧剂由三叔丁基羟基苯甲酸酯、2,2'-硫代二乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]按质量比1:1混合制得。
10、进一步的，步骤(1)所述脱水工艺为：1000～3000rpm离心10～30min。
11、进一步的，步骤(1)所述脱气工艺为：于80℃、真空度为10-3～10-5pa的环境下静置20～40min。
12、进一步的，步骤(1)所述挤出造粒工艺参数：螺杆直径为20mm、长径比为25:1、三段及机头温度分别为170、180、200、220℃。
13、进一步的，步骤(1)所述低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、二甲氧基二乙烯基硅烷、抗氧剂、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔、二月桂酸二丁基锡的质量比为100:10～100:1～5:0.1～1:0.1～0.5:0.08～0.6。
14、进一步的，步骤(2)所述辐照处理的条件：超声功率为400w、辐照剂量为100～150kgy、时间为1～5min。
15、进一步的，步骤(4)所述保护层采用步骤(3)制备所得的高耐热粘连性交联聚乙烯。
16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
17、本发明对聚乙烯共混物进行硅烷和辐照双重交联，以实现耐高温、抗蠕变和抗热氧老化的效果。
18、首先，利用二甲氧基二乙烯基硅烷对低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的共混物进行改性，通过一侧的乙烯基把硅烷单体接枝到聚乙烯大分子链上，使其中的柔性分子链支化、扩链，经脱水，形成密集的三维网络结构，由于两种密度的聚乙烯分子链之间产生交错，从而使分子链的解缠结、滑移过程受到强烈抑制，限制基体内部滑移，从而提高其屈服强度，实现耐高温、抗蠕变效果，此外，在共混改性过程中，当引入2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔，在热脱气处理后，生成化学活性较高的游离基，这些游离基夺取聚乙烯链上的氢原子，形成活性点和大分子自由基，该自由基与二甲氧基二乙烯基硅烷中另一侧的乙烯基进行加成反应，进而产生碳-碳偶合交联，使得基体之间的交联程度更高，结构更加致密，同时，利用双重抗氧化添加剂产生的协同作用，抑制2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔与聚乙烯过早发生交联，从而有效避免预交联对两种聚乙烯性能的影响，并且这种协同作用还可以使活性大分子自由基转化为氧化基团，进而被抗氧化添加剂的硫元素还原转化为更稳定的产物，从而加强总体抗热氧老化效果。
19、其次，由于基体中存在少量水分，部分原接枝体系仍为疏松的网络结构，通过高能辐照对聚乙烯进行二次交联，使水分子转变为自由基，与侧基和碳链上产生的自由基相互结合，并在超声的辅助下，使得聚乙烯分子间架起化学链桥，增强基体的相互作用力，接着，进行水煮处理，加强交联作用的同时，清除放置一段时间后仍未失活的自由基，消除辐照后效应，使聚乙烯呈现不溶不熔的状态，从而进一步实现耐高温、抗蠕变和抗热氧老化效果。
技术特征：
1.一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆，其特征在于，所述高耐热粘连性交联聚乙烯电缆由聚乙烯共混物进行硅烷和辐照双重交联制得的高耐热粘连性交联聚乙烯作为绝缘层和护套层对导线进行包覆；所述绝缘层和护套层之间还存在屏蔽层。
2.根据权利要求1所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆，其特征在于，所述聚乙烯共混物由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、二甲氧基二乙烯基硅烷混合制得。
3.一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
4.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述抗氧剂由三叔丁基羟基苯甲酸酯、2,2'-硫代二乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]按质量比1:1混合制得。
5.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述脱水工艺为：1000～3000rpm离心10～30min。
6.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述脱气工艺为：于80℃、真空度为10-3～10-5pa的环境下静置20～40min。
7.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述挤出造粒工艺参数：螺杆直径为20mm、长径比为25:1、三段及机头温度分别为170、180、200、220℃。
8.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、二甲氧基二乙烯基硅烷、抗氧剂、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔、二月桂酸二丁基锡的质量比为100:10～100:1～5:0.1～1:0.1～0.5:0.08～0.6。
9.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述辐照处理的条件：超声功率为400w、辐照剂量为100～150kgy、时间为1～5min。
10.根据权利要求3所述的一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述保护层采用步骤(3)制备所得的高耐热粘连性交联聚乙烯。
技术总结
本发明公开了一种高耐热粘连性交联聚乙烯电缆及其制备方法，涉及电缆技术领域。本发明利用二甲氧基二乙烯基硅烷对低、高密度聚乙烯进行共混改性，在基体中形成密集的三维网络结构，从而提高分子链的屈服强度，实现耐高温、抗蠕变效果，并且在共混改性中引入2,5‑二甲基‑2,5‑双(过氧化叔丁基)‑3‑己炔，在热脱气处理后，使得基体之间的交联程度更高，同时，利用双重抗氧化添加剂产生的协同作用，避免预交联对两种聚乙烯性能的影响，并且加强总体抗热氧老化效果；通过高能辐照对聚乙烯进行二次交联，增强基体的相互作用力，接着，进行水煮处理，加强交联作用的同时，消除辐照后效应，从而进一步实现耐高温、抗蠕变和抗热氧老化效果。
技术研发人员：胡雪雪
受保护的技术使用者：陕西季程实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23