本發(fā)明涉及化工材料領(lǐng)域，確切地說(shuō)是一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯具有優(yōu)異的電絕緣性、耐化學(xué)性和良好的加工性能而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。但在某些特殊場(chǎng)合，聚乙烯還不能完全滿足人們對(duì)材料性能的要求，如耐熱性能等。因此對(duì)聚乙烯材料進(jìn)行一系列的改性是必要的，其中最為有效的方式是使聚乙烯交聯(lián)。聚乙烯經(jīng)過(guò)交聯(lián)后，其分子結(jié)構(gòu)就有線性的變成了三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，其力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性能、耐環(huán)境性能和耐化學(xué)性能等都得到了不同程度的提高，擴(kuò)大了聚乙烯的應(yīng)用范圍。目前，交聯(lián)聚乙烯憑其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能已被廣泛應(yīng)用于電線電纜等領(lǐng)域。
目前比較成熟的聚乙烯的交聯(lián)方式主要有輻射交聯(lián)、過(guò)氧化物交聯(lián)、硅烷交聯(lián)和紫外光交聯(lián)。其中輻射交聯(lián)是發(fā)展最早、應(yīng)該最廣泛的一種交聯(lián)方式，但輻射交聯(lián)存在設(shè)備投資高、維護(hù)費(fèi)用大、擠出和交聯(lián)工藝不連續(xù)、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，并不能在中小電線電纜企業(yè)中得到廣泛應(yīng)該。過(guò)氧化物交聯(lián)是通過(guò)加熱、加壓的方式引發(fā)聚乙烯交聯(lián)，其生產(chǎn)速度慢，并且伴隨著大量的能源消耗。硅烷交聯(lián)是利用硅烷接枝到聚乙烯大分子鏈上，然后在側(cè)基發(fā)生水解，在催化劑的存在下，脫水縮合形成交聯(lián)，這種方式因?yàn)樯婕八夥磻?yīng)，因此所得制品的穩(wěn)定性較差，同時(shí)制品的耐溫等級(jí)也較低，并且同業(yè)存在生產(chǎn)工藝不連續(xù)的缺點(diǎn)。紫外光交聯(lián)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的交聯(lián)方式，通過(guò)向聚乙烯中添加光引發(fā)劑，經(jīng)紫外光輻照后，光引發(fā)劑吸收特定波長(zhǎng)的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，形成自由基，快速生產(chǎn)具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯。
紫外光輻照交聯(lián)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于電線電纜行業(yè)，該項(xiàng)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：所需交聯(lián)設(shè)備投資低、工藝簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便，節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低，耐高溫特性和力學(xué)性能優(yōu)良，同時(shí)由于采用紫外光作為輻照源，可適用于制造不同尺寸的產(chǎn)品。然而紫外光輻照技術(shù)由于紫外光的能量較低導(dǎo)致穿透力較低，因此需在制品熔融透明狀態(tài)下進(jìn)行輻照交聯(lián)。聚乙烯在冷卻條件下進(jìn)行紫外光輻照則無(wú)法得到滿意的交聯(lián)度，因?yàn)榫垡蚁├鋮s后結(jié)晶，結(jié)晶后的材料不透明導(dǎo)致紫外光無(wú)法穿透而得不到滿意的交聯(lián)度。例如紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯電線電纜材料時(shí)需在擠出機(jī)出口處進(jìn)行輻照，才能達(dá)到合格的交聯(lián)度。然而在聚乙烯熔融狀態(tài)下進(jìn)行紫外光輻照，因?yàn)樽贤夤廨椪障渚哂幸欢ǖ拈L(zhǎng)度，容易導(dǎo)致熔融狀態(tài)下的聚乙烯由于重力原因下垂而產(chǎn)生電線電纜的偏心；同時(shí)由于熔融狀態(tài)下紫外光引發(fā)交聯(lián)劑等添加劑處于易揮發(fā)狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，影響車間生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)還會(huì)污染紫外光輻照箱的反光板和紫外燈燈管，造成交聯(lián)效率下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料及其制備方法。
上述目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：
一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1-3.0份自由基光引發(fā)劑、0.1-3.0份多官能團(tuán)交聯(lián)劑、0.1-2.0份交聯(lián)促進(jìn)劑、0.1-2.0份透明劑和0.1份-2.0份復(fù)合抗氧劑。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE和線性低密度聚乙烯LLDPE中的一種或幾種的組合。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于所述自由基引發(fā)劑為二苯甲酮及其衍生物、Irgacure651、BDK(安息香雙甲醚)、引發(fā)劑1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)、TPO(2,4,6(三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦)、ITX(2異丙基硫雜蒽酮(2、4異構(gòu)體混合物)中的一種或幾種的組合。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于所述多官能團(tuán)交聯(lián)劑為三聚氰酸三烯丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三烯丙醚、季戊四醇三烯丙醚、季戊四醇四烯丙醚和三甘醇甲基丙烯酸酯中的一種或者幾種的組合。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于所述交聯(lián)促進(jìn)劑為N_N’─亞甲基雙丙烯酰胺。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料，其特征在于所述透明劑為美利肯HPN-20E、二芐叉山梨醇及其衍生物中的一種或幾種的組合。
所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜，其特征在于所述抗氧劑由酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、磷酸酯類抗氧劑和含硫酯類抗氧劑中的兩種或兩種以上組成。
所述的紫外光紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)按重量份取各原料混勻后，制備將以上原料在混料機(jī)中以250-350rpm的速度攪拌10-30min后得到混合料；
(2)將擠塑機(jī)預(yù)熱到120-200℃，投入步驟(1)得到的混合料，然后進(jìn)行擠出，擠出后立即進(jìn)入水槽冷卻，隨后進(jìn)入由光功率密度在200W/cm以上的紫外燈光源組成的紫外光輻照交聯(lián)設(shè)備中進(jìn)行紫外光輻照交聯(lián)，輻照時(shí)間1-15s后，得到紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明優(yōu)化了聚乙烯材料配方的基礎(chǔ)上采用紫外光輻照交聯(lián)的方法，制備交聯(lián)聚乙烯電線電纜。
針對(duì)由于聚乙烯在冷卻后紫外光交聯(lián)效率低以至于無(wú)法得到令人滿意的交聯(lián)度的特點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)聚乙烯紫外光交聯(lián)電線電纜料的配方體系作了大量的試驗(yàn)篩選，發(fā)現(xiàn)通過(guò)加入合適量的交聯(lián)促進(jìn)劑和成核透明劑?？墒估鋮s狀態(tài)下的聚乙烯的紫外光交聯(lián)效率和相關(guān)性能得到顯著提高。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式，以及電線電纜的測(cè)量參數(shù)對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明和解釋。
以下結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式，以及電線電纜的測(cè)量參數(shù)對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明和解釋。
實(shí)施例一
本實(shí)施例紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜料及其制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、按重量份數(shù)稱取90份線性低密度聚乙烯(7042)、10份高密度聚乙烯(5000S)、1.8份4-氯二苯甲酮、1.2份TAC、1.3份交聯(lián)促進(jìn)劑N_N’─亞甲基雙丙烯酰胺、0.1份透明劑二芐叉山梨醇、0.2份抗氧劑1010和0.1份TPP；
二、將以上原料在混料機(jī)中以250rpm的速度攪拌5min后得到混合料；
三、將擠塑機(jī)預(yù)熱到170℃，投入步驟二得到的混合料，使得混合料充分塑化，擠出并進(jìn)入水槽冷卻，隨后進(jìn)入紫外光輻照交聯(lián)設(shè)備中進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間3s，得到紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯電線電纜。
實(shí)施例二
一、按重量份數(shù)稱取100份線性低密度聚乙烯(7042)、1.2份BDK、1.2份TMPTA、1.0份交聯(lián)促進(jìn)劑N_N’─亞甲基雙丙烯酰胺、0.1份透明劑HPN-20E、0.3份抗氧劑1010和0.1份DLTP；
二、將以上原料在混料機(jī)中以250rpm的速度攪拌5min后得到混合料；
三、將擠塑機(jī)預(yù)熱到165℃，投入步驟二得到的混合料，使得混合料充分塑化，擠出并進(jìn)入水槽冷卻；隨后進(jìn)入紫外光輻照交聯(lián)設(shè)備中進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間3s，得到紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯電線電纜。
對(duì)比試驗(yàn)(此對(duì)比試驗(yàn)原料中未添加交聯(lián)促進(jìn)劑和透明劑，其余原料與實(shí)施例二相同)
一、按重量份數(shù)稱取100份線性低密度聚乙烯(7042)、1.2份BDK、1.2份TMPTA、0.3份抗氧劑1010和0.1份DLTP；
二、將以上原料在混料機(jī)中以250rpm的速度攪拌5min后得到混合料；
三、將擠塑機(jī)預(yù)熱到165℃，投入步驟二得到的混合料，使得混合料充分塑化，擠出并進(jìn)入水槽冷卻；隨后進(jìn)入紫外光輻照交聯(lián)設(shè)備中進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間3s，得到紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯電線電纜。
對(duì)實(shí)施例一和實(shí)施例二所得交聯(lián)聚乙烯熱水管進(jìn)行測(cè)試，所得數(shù)據(jù)如下表：
實(shí)施例一、實(shí)施例二中紫外光交聯(lián)聚乙烯電線電纜經(jīng)紫外光輻照交聯(lián)后，性能優(yōu)良，完全可以滿足交聯(lián)交聯(lián)聚乙烯電線電纜的性能要求。而作為對(duì)比試驗(yàn)中沒(méi)有添加交聯(lián)促進(jìn)劑和透明劑，其交聯(lián)度僅為18.4％，同時(shí)熱老化試驗(yàn)和熱延伸實(shí)驗(yàn)無(wú)法通過(guò)。