电缆用半导电屏蔽材料

本发明涉及含半导电屏蔽材料和湿固化绝缘材料的电力电缆,特别是含有粘性半导电屏蔽内层的电力电缆。

标准电力电缆的电缆芯线通常含有一个或多个导体,电缆芯线周围被多层聚合材料包围,这些材料包括第一半导电屏蔽内层(导体或绞线束屏蔽层)、绝缘层、第二半导电屏蔽层(绝缘屏蔽或外半导体层)、金属带或金属线屏蔽层及保护套。半导体屏蔽内层通常都是粘合而成的。半导体屏蔽外层可粘结在绝缘体上也可放在其上。湿化密封材料也可加入包围层中。

多年来,多层电力电缆都使用了聚合半导电屏蔽材料。一般来说,这些屏蔽材料都用于制备额定电压大于1KV的固体绝缘电力电缆,既可构成高电压导体和一次绝缘体间的中间传导率层,也可构成一次绝缘体和地面或中性电压间的中间传导率层。该半导电材料的体积电阻一般为 10~10Ω.cm,具体测试方法见 ICEA S-66-524, 6. 12 部分或 IEC 60502-2(1997)附件C.

通常,内层或外层屏蔽材料含有聚烯烃,如乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(该共聚物的醋酸乙烯酯含量较高)、导电炭黑、有机过氧化交联剂,以及丁腈橡胶(一种剥离力减小助剂)、加工助剂及抗氧化剂等其它传统添加剂。这些材料通常以粒状或球状形式存在。聚烯烃成分见 4286023 号美国专利和 420271号欧洲专利。

通常,将屏蔽材料导入压出机,将其在导电体周围进行共压出,以生成电缆。压出温度低于有机过氧化物的分解温度。将电缆置于高温下,这样,有机过氧化物将会分解,生成自由基,同聚合物发生交联。导电体可由退火铜、半硬拉制铜、硬拉制铜或铝制成。

使树脂水解化可潮湿固化绝缘层中的聚合成分一聚乙烯。其过程如下,通过传统的共聚合作用或接枝技术将水解基团[如-Si(OR)3,其中R为烃基基团]加到树脂结构中。接枝温度为 210~250℃.较适合的交联剂有机过氧化物如过氧化二枯、2, 5-二甲基-2. 5-二(叔丁基过氧化)己烷、叔-过氧化丁基枯、2, 5-二甲基-2, 5-2, 5-二(叔丁基过氧化)已炔-3.其中,首选过氧化二枯。接枝过程中所用有机过氧化物的量为0. 01~4重量份(以100份基础树脂为基准)。

合适的烷氧基硅烷(提供水解基团)可用下述分子式表示:RR’SiY2,其中R为脂肪族不饱和烃基团或烃氧基,R’为氢原子或饱和单价烃基,Y为烷氧基基团。譬如,R为乙烯基、烯丙基、丁烯基、环己烯基和环戊二烯基。其中,首选乙烯基。Y为乙氧基、甲氧基和丁氧基。

烯键不饱和烷氧基硅烷如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和Y-甲丙烯氧丙烷基三甲氧基-硅烷。烷氧基硅烷的用量最好为0. 5~20重量份(以100份基础树脂为基准)。

在有上述有机过氧化物存在的情况下,通过共聚合乙烯和烯键不饱和化合物[有一个或多个-Si(OR)3基]或将这些硅烷化合物进行接枝可将水解基团加入到树脂中。在有硅烷醇冷凝催化剂存在的情况下,可通过水份(蒸汽或热水)交联这些水解树脂。

硅烷醇冷凝催化剂如二丁基二锡、二丁基马来酸盐、二乙酸二丁基锡、亚锡醋酸盐、萘酸铅和辛酸锌。其中,首选二丁基二锡。硅烷醇冷凝催化剂的用量一般为 0. 001~20重量份(以100份为基础树脂为基准)最好为0. 005~5重量份。

水解共聚物和水解接枝共聚物如乙烯基/乙烯基三甲氧基硅烷共聚物、乙烯/Y-甲丙烯氧丙烷基三甲氧基硅烷共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷接枝乙烯基/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷接枝线性低密度乙烯基/1-丁烯共聚物和乙烯基三甲氧基硅烷接枝低密度聚乙烯。

在使用潮湿固化绝缘材料的制品中,最好有一潮湿固化半导体屏蔽层。屏蔽材料的制备方法同上述潮湿固化绝缘体的制备方法相同。但,潮湿固化屏蔽材料有焦化趋势,即压出过程中过早地发生交联。

另外,潮湿固化绝缘体之上不能使用传统的过氧化交联蔽材料,因为这两种物质的加工需求是互不相容的。在固化循环过程中,过氧化系统的操作温度较高,而这却妨碍了“未固化”潮湿固化绝缘体的空间稳定性。其结果是过氧化系统需要一加压硫化管(压出过程必不可少的部分),而潮湿固化绝缘材料是在后压出阶段进行固化的。然而,通过过氧化物发生交联确实能改善焦化性。

显而易见,不管是绝缘屏蔽材料的过氧化系统还是潮湿固化系统各自都存在不足的地方。此外,我们还发现屏蔽材料具有以下特性:

(1)体积比电阻小于等于 100Ω.cm,这

样便能防止因部分分层和形成间隔所引起的电晕放电降级。

(2)伸长率大于等于100%,这样当弄弯电缆或将电缆置于热循环中时,便能保持弹性,防止部分分层和形成间隔。

(3)潮湿固化绝缘层和内屏蔽层间的光滑接触面有微小的突起。

(4)能在高温下进行压出,温度同潮湿

固化绝缘层的温度相当,即210~250℃.

(5)低温电阻。

(6)120℃下,小于等于40%的热变形。(7)同导电体和潮湿固化绝缘层的良好

粘着力。

本发明的目的之一在于介绍一种具有上述特性(尤其具有良好的粘着性)的内半导体屏蔽材料,这种材料避免了传统的过氧化物和潮湿固化屏蔽材料的缺点。下文将介绍本发明的其它目的和优点。

根据本发明,我们发现的这种粘合材料含有:

(a)一种或多种从含有以下物质的基团

中选取的共聚物,这些物质包括:

(I)乙烯和醋酸乙烯构成的共聚物,含

有10~50%重量份的醋酸乙烯,其熔体质量流量比为1~100g/10min;

(II)乙烯及丙烯酸乙酯的共聚物,含有

10~50%重量比的丙烯酸乙酯,熔融质量流量比为1~100g/10min;

(III)乙烯及丙烯酸丁酯的共聚物,含有

10~50%重量比的丙烯酸丁酯,熔融质量流量比为 1~100g/10min,以100重量份的组分(a)为基准。

(b)55~200重量份如下:R’,R,SiO(4

by2,其中,的、乙烯和a-链烯烃的线性共聚物,其中含有3~12个碳原子,共聚物的熔融质量流量比为0. 1~30g/10min,密度为0. 870~0. 944g/cm3.

(c)1~50重量份的有机聚硅氧烷,其

化学式R1为脂肪族不饱和烃基,R2为未被取代或已被取代的、不含有脂肪族不饱和烃基的单价烃基。x等于或大于零,但小于1;y大于0. 5但小于3;x y大于1但小于3;a大于零但等于或小于1;b等于或大于0. 5但等于或小于3.

(d)10~350重量份炭黑的炭黑(e)也可含有2份以下的有机过氧化

物。

半导电屏蔽材料中常用的树脂为结晶度不同(从不定形到低、中度结晶度)的胶料。这些胶料一般为乙烯/不饱和酯共聚物,该共聚物通常是通过传统高压游离工艺制得的,其运行压力一般在15000psi(磅/平方英寸)以上。

本发明所用乙烯/不饱和酯共聚物列于组分(a)中,即从以下基团中选取的一种或多种共聚物,这些基团包括:

(I)乙烯及醋酸乙烯酯共聚物,含10~

50%重量比(最好为 15~40%)的醋酸乙烯,且其熔融质量流量比为1~100g/10min;

(II)乙烯及丙烯酸乙酯共聚物,含10~

50%重量比(最好为 15~40%)的丙烯酸乙酯,且其熔融质量流量比为1~100g/10min;

(III)乙烯及丙烯酸丁酯的共聚物,含

10~50%重量比(最好为 15~40%)的丙烯酸丁酯,其熔融质量流量比为 1~100g/10min.重量百分比是以共聚物的总重量为基准。根据JIS(日本工业标准)K-6760 可测出熔融质量流量比。其测试温度为190℃,测出的结果为21. 6kg/10min

组分(b)约是 55~200重量份的乙烯和含有3~12个碳原子的a-烯烃的线性共聚物,共聚物的熔融质量流量比为 0. 1~30g/10min,密度为0. 870~0. 944g/cm3.本发明所用乙烯共聚物最好是通过气相法生成。但也可以通过传统技术在液相(在溶液或浆液)中生成。

它们通常都是通过低压工艺制得的,一般压力都低于1000psi.用于制备这些共聚物的催化剂系统通常都是以镁/钛为基础的催化剂系统(参见4302565号美国专利)、以钒为基础的催化剂系统(参见 4508842、5332793、5342907 和 5410003号美国专利)、以铬为基础的催化剂系统(见4101445号美国专利)、金属茂催化剂系统(见 4937299和5317036号美国专利)或其它过渡金属催化剂系统。

这些催化剂系统一般都将其称为齐格勒-纳塔催化剂系统。也可以使用以二氧化硅-氧.化铝为载体的氧化铬或氧化钼催化剂系统。

上述专利也描述了制备这些聚合物的常用方法。如有需要也可使用这些共聚物的混合物。5371145和 5405901号美国专利描述了现场制备聚合物混合物的方法和所用催化剂系统。线性共聚物可以是LLDPE,也可以是VLDPE.

线性低密度聚乙烯(LLDPE)的密度为0. 916~0. 925g/cm,可以是乙烯和一个或多个

(含有3~12个碳原子,最好是3~8个)组成的共聚物。较理想的a-烯烃可以是丙烯、1-丁烯、1-已烯、4甲基-1-戊烯。根据需要也可以使用上述任一种催化剂和方法以得到理想的密度和熔融指数。

密度很低的聚乙烯(VLDPE)也可以是乙烯和一种或多种a-烯烃(含有3~12个碳原子,最好是3~8个)组成的共聚物。上述a-烯烃都较理想。

VLDPE 的密度为 0. 870~0. 915g/cm3,可

通过上述催化剂和工艺制得。VLDPE 中除了乙烯还有共聚用单体,其重量为共聚物的1~49%,最好为 15~40%.也可含有另外的共聚用单体,如a-烯烃或二烯烃(譬如乙缩醛降冰烯、丁二烯、1, 4已二烯或二聚环戊二烯)。本发明中其含量为 1~15%(以共聚物的重量为基准),最好为 1~10%.较理想的共聚物含有二到三个含乙烯的共聚用单体。

组分 c约为有机聚硅氧烷重量的1~50份,最好为2~10份。有机聚硅氧烷的化学式如下:R’,R2,SiO(4ab)2o其中,R’为脂肪族不饱和烃基;R2为未被取代或已取代的单价烃基(不包括脂肪族不饱和烃基)。x大于或等于0但小于1;y大于0. 5但小于3;x y大于1但小于3;a大于0但等于或小于1;b等于或大于0. 5但小于等于3.

在上述有机聚硅醚的化学式中,R’可以为乙烯基、烯丙基、丙烯或甲基丙烯基;R可以为各种烷基,如甲基、乙烷基或丙烷基,也可以为各种芳基,如苯基或甲苯基,还可以为环烷基,如环己基或环丁基。并且R2还可以用各种取代基替代,如卤素原子或氰基或巯基。

本发明所用有机聚硅醚可以是线性、分岔性、循环性、网络性或立体网络结构,如果分子结构在上述化学式范围之内,最理想的就是线性结构。有机聚硅醚的聚合度尤其不受限制,但其聚合度最好是不能抑制与乙烯基共聚物间的捏合。

其中一种可以使用的有机聚硅醚是硅树脂。另一种线性有机聚硅醚可以用下列化学式表示:R3-Si-O-(R2-Si-O)n-R3,其中R为可替代或不可替代单价烃,n小于10.这种混合物一般称为硅树脂油。R可以是烷基或芳基和氢。烷基基团如甲基、乙烷基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基及叔丁基。芳基基团如苯基。R系列可以相同也可以不同,但不能是氢。譬如,R可以是乙烯基或羟氢氧基;n为10~10000,最好为 100~1000.23℃下,液体状态下有机聚硅醚的粘度至少为 10厘沱,最好为1000~1000000厘沱。

组分(d):在胶料中掺入导电粒子可制得半导电屏蔽材料。这些导电粒子通常就是如上所述的炭黑粒子。这类炭黑的比表面积大约为50~1000㎡/g(测试依据为 ASTM D4820-93a,多点B.E.T氮吸附测试法)。

在半导电屏蔽材料中,所用的炭黑量大约为10~350份,最好为40~300份(重量)。掺入炭黑的目的之一在于将体积比电阻控制在100Ω.cm之内。不管是标准导电率炭黑,还是高导电率炭黑都可使用,但最好使用前者。据 ASTM 标准划分的导电炭黑如 N550、N472、N351、N110、乙炔炭黑、炉黑及Ketjen 炭黑。在导电率相同的情况下,Ketjen炭黑最好是传统炭黑用量的1/3~1/2.

半导电屏蔽材料可含有以下共聚物:丙烯腈与丁二烯的共聚物,其中,丙烯腈约占共聚物重量的30~60%,最好占40~50%.通常我们将这种共聚物称为腈橡胶或丙烯腈/丁二烯共聚物橡胶,其密度为0. 98g/cm,门尼粘度为(ML1 4)50.硅树脂橡胶可代替这种共聚物。

(e)有机过氧化物。如上所述,这种成

分可根据需要进行添加,但最好加入绝缘屏蔽材料中。这种有机过氧化物的分子中含有O-O键,在100~220℃下,这种键的半衰期最好是10分钟。这种结构可通过接枝成分(a)~(b)改善炭黑的填充性和分散性,但并不会引起这些成分间发生交联反应。

合适的有机过氧化物如丁二酸过氧化物(110)、苯甲酰过氧化物(110)、叔丁基过氧化-2-乙基己酸(113)、对-氯苯甲酰过氧化物(115)、叔丁基过氧化异丁酸盐(115)、叔丁基过氧化异丙基碳酸盐(135)、叔丁基过氧化月桂酸酯(140)、2, 5-二甲基-2, 5-二(苯甲酰过氧化)已烷(140)、叔丁基过氧化醋酸酯(140)、二-叔丁基二过氧化酞酸酯(140)、叔丁基过氧化苯甲酸盐(145)、二枯基过氧化物(150)、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化)已烷(155)、叔丁基枯基过氧化物(155)、叔丁基氢过氧化物(158)、二-叔丁基过氧化物(160)、2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化)己炔-3(170)、2-异丙基苯氢过氧化物(170)、对-甲烷氢过氧化物(180)、2, 5-二甲基已烷-2, 5-二氢过氧化物(213)、枯烯氢过氧化物(149).括弧内的数字是有机过氧化物的分解温度(℃).其中,首选枯基过氧化物、2, 5-二甲基-2. 5-(叔丁基过氧化)己烷和枯烯氢过氧化物。

有机过氧化物的混合量不能超过2份(重量),较好的情况下为0. 15~0. 8份,最好为0. 3~0. 6份。其作用是促进组分(a)~(d)之间的接枝反应,尤其是组分(a)与d)之间的反应。

绝缘屏蔽材料可通过以下方法制备:(1)加热到220℃时,通过素炼将组分(6)与组分(b)进行接枝。然后,将所有的组分送入压出机中ook118.com(2)在有机过氧化物存在的情况下,加

用中粒

热到 160℃时,通过素炼将组分(c)与组分(a)进行接枝。然后,将所有的组分送入压出机中。

焼机等利外美

(3)在有机过氧化物存在的情况下,加

热到165℃时,通过素炼组分(a)、(b)及(c)可将聚合物同另一聚合物接枝。然后,将所有的组分送入压出机中。

传统添加剂如抗氧化剂、偶联剂、紫外线吸收剂或稳定剂、抗静电剂、颜料、染料、成核剂、补强填料或聚合物添加剂、接枝剂、增m塑剂、加工助剂、润滑剂、粘度控制剂、粘着剂、抗结块剂、表面活性剂、增量油、金属减活化剂、电压稳定剂、阻燃剂填料及添加剂、交联剂、增压剂、催化剂及烟气抑制剂。添加剂和填料的用量要么小于0. 1%,要么大于50%(重量百分比,以混合物重量为基准)。预网度下区

R抗氧化剂包括受阻酚及磷酸盐。其中,受阻酚如四[亚甲基(3, 5-二-叔丁基4羟基氢-肉桂酸盐)]甲烷、基苄基-肉桂酸盐)-甲基羧乙基)]硫化物、44-硫代双(2-甲基-6-四-丁基苯酚)、4. 4无水印硫代双(2-叔丁基-5-甲基苯酚)、2, 2硫代双(4甲基-6-叔丁基苯酚)及硫代二乙烯双(3. 5-二-丁基4羟基)氢肉桂酸盐。亚磷酸盐和磷酸盐如三(2, 4二-叔丁基苯基)亚磷酸盐和二-叔丁基苯基磷酸盐;含硫化合物如二月桂基流代二丙酸盐、二十四烷基硫代二丙酸盐和二十八烷基硫代二丙酸盐;各种烷及各种胺如聚合 2, 2, 4三甲基-1, 2-二氢醌、4, 4’-硫代(a,a-脱甲基苯甲基)二苯胺和烷基二苯胺。抗氧化剂的用量为 0. 001~5%(以胶料重量为基础)。长年推根二(B-(35-二-叔丁基4羟coSX

在传统熔融/混炼机或传统玉出机中可进行混炼。这些术语可在本发明中柜互交替使用。通常,导电屏蔽材料都是在熔融/混炼机中制备的,然后再用造粒机或压出机进行造粒。虽然熔融/混炼机和压出机各段的名称不同,但都有熔融区和混炼区。

本发明的半导电屏蔽材料可在布拉本德混炼机、班伯里混炼机、碾压机、布斯连续混炼机、双轴螺旋素炼压出机及单、双螺旋压出机等各种熔融/混炼机中制得。4857600号美国专利详细介绍了传统的压出机。除熔融/混炼外,压出机可涂覆电线或电芯线。5575965号美国专利介绍了共-压出机和压出机。点通常压出机在其上游端都有一漏斗,在其下游端有一模具。漏斗将物料送入配有螺杆的圆筒内。螺杆末端与模具之间的下游处是过滤网和断路器板致,下载高清无水印

压出机的螺杆分为三段、二区,从上游到下游依次为送料段、压缩段、计量段、后加热区及前加热区。也可以有多个加热区。如不止一圆筒,那么圆筒应按顺序连接。各圆筒的长

度与直径比约为 15:1~30:1.在电线涂覆过程中,压出后只要在原料发生交联的地方,十字头模具就直接送料到加热区,加热区的温度维持在 130~260℃之间,最好为 170~220℃.双层同时压出机和三层同时压出机更适合干制备上述电力电缆。本发明优点在于具有卓越的半导电性、伸长性、粘附性、加工性、表面光滑性、耐寒注及耐热性。

“环绕”一词指的是基质被绝缘材料、护

套材料或其它电缆层环绕。基质如由导电体或导电束组成的芯线或上述各种基础电缆层。

除非另作说明,否则本发明所说分子重量指的都是重量平均分子重量。下面用例定米详细分经本发档例子ax.book118.com例中的试验方法如下所述:高清无水印(1)内表面光滑度含水交联聚乙烯绝缘层与半导电内层之间的光滑度可直接用肉眼观测。

(2)半导电内层的热变形率在120℃下,根据JIS C3005:热变形测试法,可通过以下试验测定半导电内层的耐热性。

1)测试片的制备220℃下,通过加热可将半导电内层用半

导电树脂胶料捏合成 2mm厚、15mm 宽、30mm长的测试片,然后再用热压缩模压机进行模压,最后得到所要求的测试片。

2)测试方法首先将测试片放在直径为5mm的半圆形型钢的半圆处,然后再用一平行板叠放在测试片上,跟着在 120℃的恒温器中加热30分钟,接着用2kg的压力负载在平行板上(时间大约为30分钟),然后再测定测试片的厚度,确定厚度减少率。

(3)半导电内层的粘性测试:用以下方

法测试1)测试片的制备在220℃下,通过加热捏合含水交联聚乙烯树脂胶料,用热压缩模压机制备 1. 5mm厚、150mm长、180mm宽的测试片。另一方面,在200℃下,通过加热捏合内半导电曾用半导电树脂胶料,用热压缩模压机制备 2mm厚、150mm长、150mm宽的测试片。

后,在180℃、15MPa的情况下,将以

上两个测试片合并在一起而得到3mm厚的测试片,再在80℃的蒸汽下进行交联(交联时间为24小时)。最后得到12. 5mm宽、120mm长的测试片。

2)测试方法在23℃,牵引力为 500mm/min的情况下,用张力试验机进行剥离测试。在180°下,从含水交联聚乙烯层中剥离半导电内层的剥离力用kg/0. 5inch(英寸)表示。

(4)半导电内层的扯断强度200℃下,通过加热素炼半导电内层用半 导电树脂胶料,用热压缩模压机可制得 2mm厚、150mm长、180mm宽的测试片,根据JISK-6760可进行扯断强度测试。

(5)半导电内层的伸长率通过上述方法可得到测试片,然后根据JIS K-6760可测得其伸长率。

(6)含水交联聚乙烯绝缘层的凝胶组分在110℃下,将从含水交联聚乙烯绝缘层中得到的试样在二甲苯溶液中浸渍24小时,然后进行萃取,所得残余物为凝胶组分。

(7)挤压加工性190℃、21. 6kg的荷载下,用熔融分度器(JIS K-6760)可测得半导电内层用半导电树脂胶料的熔融质量流率。

(8)体积比电阻根据JIS K-6723可测得半导电内层用半导电树脂胶料的体积比电阻。

例1将0. 3份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-叔-4-羟苯基)丙酸盐]甲烷、30份 Ketjen 炭黑

和100份含有28%乙烯基醋酸的高压工艺乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物混合,所得熔融质量流量率为 20g/10min,密度为 0. 938g/cm;与70份乙烯和丁烯-1的线性共聚物混合,所得熔融质量流量率为 0. 8g/10min,密度为0. 922g/cm3.

然后通过低压工艺在气相中制备;与5份含有1%甲基乙基硅树脂的硅树胶相混合,23℃下的粘度为300, 000厘沱。

跟着在220℃下,素炼以上五种成分 10分钟左右,然后再进行造粒,粒子的直径为3mm,高度为3mm.然后,将0. 3份2, 5-二甲基-2, 5-二(叔-过氧化丁基)己炔和有机过氧化物添加到粒子中。

然后,在70℃下,缓慢搅拌5小时,并均匀地将有机过氧化物灌入到粒子中,这样,便制得了半导电内层用树脂胶料。

将含有90份(重量)乙烯和10份1-丁烯的单体流体从流化床底端向上端开始流化,然后,在加有三氧化铬、四异丙基钛酸盐、(NH4)2SiF6的聚合催化剂的情况下,在孔状白炭黑载体(比表面积为 300㎡/g、70um的平均直径、100μm的孔径)上,再在90℃、2. 5MPa、Gmf5的气相流化层中进行聚合。

这样就可得到比表面积为 1000c㎡/g、体积密度为 0. 4g/cm3、平均粒径为0. 8μm的粒子。该粒子中的乙烯/丁烯-1共聚物的密度为0. 920g/cm3,熔融质量流量率为0. 8g/10min.将上述100份(重量)粒状线性低密度乙烯/丁烯-1共聚物在60℃的情况下进行预热,同时也将2份(重量)乙烯基三甲氧基硅烷和 0. 1份(重量)二枯基过氧化物在50℃的情况下进行预热。

然后,将所有物质送入螺条混合器中,并在60℃下边加热边混炼30分钟。然后,在60℃的情况下保存2小时。这样就可得到掺有不饱和烷氧基硅烷及有机过氧化物的线性低密度乙烯-丁烯-1共聚物。

分别将1份(重量)二月桂酸二丁锡和2份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-叔丁基4羟苯基)丙酸酯]甲烷与100份(重量)高压低密度聚乙烯混合。这种高压低密度聚乙烯的密度为0. 920g/cm,熔融质量流量率为0. 8g/10min.

然后,150℃下,在班伯里混炼机中与掺有硅烷醇浓缩催化剂及抗氧化剂的聚乙烯一起素炼,10分钟后再进行造粒。

将95%(重量)上述混有不饱和烷基硅烷及有机过氧化物的线性低密度聚乙烯/a-烯共聚物加入到5%(重量)的上述混有硅烷醇浓缩催化剂及抗氧化剂的聚乙烯中。混炼后就可得到含水交联绝缘层用树脂胶料。

外半导电层用可剥性半导电树脂胶料的制备方法如下:

(a)100份(重量)乙烯/乙烯基醋酸盐

共聚物中含有28%(重量)的乙烯醋酸盐,其熔融质量流量率为 20g/10min,密度为0. 938g/cm3.

(b)70份(重量)线性乙烯/丁烯-1共聚

物的熔融质量流量比为 0. 8g/10min,密度为0. 922g/cm3.该共聚物是在气相中通过低压工艺制得的。

(c)20份(重量)聚丙烯的熔融质量流

量比为0. 9g/10min,密度为0. 900g/cm.(d)5份(重量)硅树脂胶料含有1%

(重量)的甲基乙烯基硅树脂,23℃下的粘度为300000厘沱。

(e)30份(重量)Ketjen炭黑(f)0. 3份(重量)2, 5-二甲基-2, 5-二(叔

丁基过氧化)己炔及

(g)0. 3份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-

叔丁基4-羟苯基)丙酸酯]甲烷。

分别将150目、250目、120目三个压出机过滤网在模板中组合在一起就可得到具有普通三层滑块(相继排在半导电内层压出机、绝缘层压出机和外半导电层压出机中)的压出机。

半导电内层用树脂胶料、含水交联聚乙烯树脂胶料及外半导电层用可剥性半导电树脂胶料分别用于普通的三层压出机的半导电内层压出机、含水交联聚乙烯层压出机及外半导电层压出机。

在200℃、半导电内层压出机中、220℃、含水交联聚乙烯层压出机中、220℃、外半导电层压出机中素炼这些组分。然后,同时在硬拉制铜线导体上进行压出可得到 1mm厚的半导电内层、4mm 厚的含水交联聚乙烯绝缘层及 1mm 外半导电层。这样便得到了电缆。

将压出电缆暴露在80℃的蒸汽中24小时以完成含水交联反应。干燥后,用聚氯乙烯化合物涂覆电缆得到3mm厚的套层,从而最终制得含水交联聚乙烯绝缘电缆。

以下给出了含水交联聚乙烯绝缘电缆的性能测试结果。

界面光滑性:含水交联聚乙烯绝缘层与半导电内层之间的界面是光滑的,不能突出 300微米(直径)。

半导电内层的热变形率:厚度减小率为1. 1%,具有足够的耐热性。

半导电内层的剥离测试:剥离强度为5. 5kg0. 5inch,具有足够的粘着性。

外半导电层的扯断强度:扯断强度为14. 7MPa,具有足够的机械强度。

半导电内层的伸长率:伸长率为481%.含水交联聚乙烯绝缘层的凝胶部分:凝胶部分为62%,这说明了交联过程进行得较彻底,且具有足够的耐热性。

压出加工性:熔融质量流量率为43g/10min,具有足够的压出加工性。

体积比电阻;体积比电阻为 28Ω.cm,较理想。

例2将0. 3份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-叔丁基4羟苯基)丙酸酯]甲烷和130份(重量)炉黑与100份(重量)高压工艺乙烯/乙烷基丙烯酸酯共聚物(该共聚物中含有32%(重量)的乙基有机酸酯,其熔融质量流量率为10g/10min,密度为 0. 941g/cm)、150份(重量)乙烯与己烯-1的线性共聚物(该共聚物的熔融质量流率为 1. 8g/10min,密度为0. 935g/10min,用单晶金属茂催化剂,通过溶液法生成)和45份(重量)硅树脂胶(含0. 7%的甲基乙烯基硅树脂,23℃下的粘度为150000厘沱)相混合。

然后,在220℃下素炼10分钟,再进行造粒,粒子的直径和高度都为3mm.接着,将1. 8份(重量)2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁基过氧化)己炔和有机过氧化物加入到粒子中。70℃下,边搅拌边将有机过氧化物均匀掺入粒子中,混合时间大约为5小时,这样,便可得到半导电内层用树脂胶料。 将0. 1份(重量)二枯基过氧化物和2份(重量)乙烯基三甲氧基硅烷加入到100份(重量)高压工艺制得的低密度聚乙烯中,该低密度聚乙烯的熔融质量流量率为2g/10min,密度为0. 922g/cm3.这样,在230℃下,通过挤压工艺便可得到硅烷改性聚乙烯。

分别将1份(重量)二丁基二月桂酸锡、5份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-叔丁基4羟苯基)丙酸酯]甲烷和100份(重量)高压工艺制得的低密度聚乙烯(密度为 0. 917g/cm,熔融质量流量率为 3g/10min.)相混合可制得催化剂母料。然后,将硅烷改性聚乙烯同母料以100:5的重量比相混合。这样,便可制得含水交联绝缘层用树脂胶料。

外半导电层用可剥性半导电树脂胶料的制备方法如下:

(a)100份(重量)乙烯/乙烯基醋酸盐

共聚物中含有32%(重量)的丙烯酸乙酯,其熔融质量流量率为 10g/10min,密度为0. 941g/cm3.

(b)150份(重量)线性乙烯/己烯-1共

聚物的熔融质量流量比为 1. 8g/10min,密度为0. 935g/cm3.该共聚物是通过溶液法利用单晶茂金属催化剂制得的。

(c)40份(重量)丙烯/乙烯共聚物,

含有5%(重量)的乙烯,其熔融质量流量比为2. 5g/10min,密度为0. 900g/cm.

(d)45份(重量)硅树脂胶料含有

0. 7%(重量)的甲基乙烯基硅树脂,23℃下的粘度为150000厘沱。

(e)130份(重量)炉黑(f)1. 8份(重量)2, 5-二甲基-2, 5-二

(叔丁基过氧化)己炔及

(g)0. 3份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-

二-叔丁基4羟苯基)丙酸酯]甲烷。

重述例1含水交联聚乙烯绝缘电缆的制备方法。除上述成分有所改变外,护套电缆同例1的相似。含水交联聚乙烯绝缘电缆性能的测试结果如下所述。

界面光滑性:含水交联聚乙烯绝缘层与半导电内层之间的界面是光滑的,不能突出 300微米(直径)。

半导电内层的热变形率:厚度减小率为1. 3%,具有足够的耐热性。

半导电内层的剥离测试:剥离强度为4. 8kg/0. 5inch,具有足够的粘着性。

外半导电层的扯断强度:扯断强度为13. 2MPa,具有足够的机械强度。

半导电内层的伸长率:伸长率为395%.含水交联聚乙烯绝缘层的凝胶部分:凝胶部分为59%,这说明了交联过程进行得较彻底,且具有足够的耐热性。

压出加工性:熔融质量流量率为38g/10min,具有足够的压出加工性。

体积比电阻;体积比电阻为 32Ω.cm,较理想。

例3除半导电内层用半导电树脂胶料不同外,例3儿乎同例1相同。半导电内层用半导电树脂胶料如下所述。

(a)100份(重量)乙烯/丁基丙烯酸酯

共聚物,含有17%(重量)的丁基丙烯酸酯,其熔融质量流量比为 5g/10min,密度为0. 937g/cm3.

(b)100份(重量)线性乙烯/己烯-1共

聚物,其熔融质量流量率为 20g/10min,密度为0. 900g/cm3,该共聚物是在液相中通过低压工艺制得的。

(c)30份(重量)二甲基聚硅氧烷油,

含有0. 8%(重量)的甲基乙烯基硅树脂,23℃下,其粘度为3000厘沱。

(d)20份(重量)Ketjen炭黑(e)1. 8份(重量)2, 5-二甲基-2, 5-二

(叔丁基过氧化)已炔。

(f)0. 3份(重量)四[亚甲基-3-(3, 5-二-叔丁基4羟苯基)丙酸酯]甲烷。

结果如下:界面光滑性:含水交联聚乙烯绝缘层与半导电内层之间的界面是光滑的,不能突出300微米(直径)。

半导电内层的热变形率;厚度减小率为1. 1%,具有足够的耐热性。

半导电内层的剥离测试:剥离强度为5. 2kg/0. 5inch,具有足够的粘着性。

半导电内层的扯断强度:扯断强度为11. 2MPa,具有足够的机械强度。

半导电内层的伸长率:伸长率为435%.含水交联聚乙烯绝缘层的凝胶部分:凝胶部分为 62%,这说明了交联过程进行得较彻底,且具有足够的耐热性。

压出加工性:熔融质量流量率为58g/10min,具有足够的压出加工性。

体积比电阻;体积比电阻为 47Ω.cm,较理想。

对比例1除用含有8%的乙烯基醋酸盐的乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物代替乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的弹性和粘性都变差了。

对比例2除用含有 55%的乙烯基醋酸盐的乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物代替乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的扯断强度减小,半导电内层的机械强度不够。

对比例3除用熔融质量流率为 0. 8g/10min的乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物代替乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,压出加工性、弹性和伸长率都不足。

对比例4除用熔融质量流率为 120g/10min的乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物代替乙烯/乙烯基醋酸盐共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的扯断强度和耐热性都不足。

对比例5除用熔融质量流率为0. 08g/10min 的乙烯/丁烯-1共聚物代替乙烯/丁烯-1共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的加工性变差。

对比例6除用熔融质量流率为 35g/10min的乙烯/丁烯-1 共聚物代替乙烯/丁烯-1共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的扯断强度变弱。

对比例7除用密度为0. 850g/cm3的乙烯/丁烯-1共聚物代替乙烯/丁烯-1共聚物外,其余的同例1的相似。结果发现,120℃及 120℃以上的半导电内层的热变形率变差。

对比例8除用密度为0. 948g/cm3的乙烯/丁烯-1共聚物代替乙烯/丁烯-1共聚物外,其余的同例:1的相似。结果发现,半导电内层的弹性变差。

对比例9除乙烯/丁烯-1共聚物的用量改至50份外,其余的同例1的相似。结果发现,120℃及120℃以上的半导电内层的热变形率变差。

对比例10除乙烯/丁烯-1共聚物的用量改至220份外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的弹性、伸长率、炭黑填充特性都变差。

对比例11除硅树脂胶料的用量改至0. 3份外,其余的同例1的相似。结果发现,界面光滑性不够。

对比例12除硅树脂胶料的用量改至55份外,其余的同例1的相似。结果发现,加工性和界面光滑性都变差,扯断强度也不够。

对比例13除Ketjen炭黑的用量改至5份外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的体积比电阻为220Ω.cm.

对比例14除Ketjen炭黑的用量改至380份外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的扯断强度、加工性、弹性及伸长率都不够。

对比例15除有机过氧化物的用量改至2. 3份外,其余的同例1的相似。结果发现,半导电内层的表面有很多突起,因此不能得到光滑的界面。

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