一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法 (Scorch-resistant chemical crosslinked polyethylene cable insulating material and preparation method thereof ) 是由 李顺利 蔡煜明 赵勇 俞丽琴 莫建双 何伟勤 郑颜 陈维清 李学贵 张泽彬 黄礼 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法,旨在提供了一种使用制备材料不会被烧毁的温度进行生产的抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法。它包括制备箱,制备箱顶面上设有入料口、注液口和储物口,入料口的硬块一上滚动连接有搅拌棒一,注液口的硬块二上滚动连接有搅拌棒二,制备箱内安装有配有加热电丝的加热搅拌罐和搅拌罐,搅拌棒一的一端置于加热搅拌罐内,搅拌棒二的一端置于搅拌罐内,加热搅拌罐的底部和搅拌罐的底部可拆卸连接有阀门,制备箱底面上设有取料门。本发明的有益效果是：可达到不会被烧毁的温度进行生产的目的；可增大制备箱内材料的搅拌效果；可让材料聚集于筛网上。(The invention discloses a scorch-resistant chemical cross-linked polyethylene cable insulating material and a preparation method thereof, and aims to provide a scorch-resistant chemical cross-linked polyethylene cable insulating material which is produced at a temperature at which the preparation material cannot be burned and a preparation method thereof. It is including preparing the case, be equipped with the pan feeding mouth on the preparation roof, annotate liquid mouth and storing mouth, roll connection has stirring rod one on the hard piece one of pan feeding mouth, roll connection has stirring rod two on the hard piece two of annotating the liquid mouth, install heating agitator tank and the agitator tank of being furnished with the heating wire in the preparation incasement, in the heating agitator tank was arranged in to the one end of stirring rod one, in the agitator tank was arranged in to the one end of stirring rod two, the bottom of heating agitator tank and the bottom of agitator tank can be dismantled and be connected with the valve, be equipped with on the bottom surface of the preparation case and get the bin gate. The invention has the beneficial effects that: the purpose of production at a temperature that cannot be burnt out can be achieved; the stirring effect of the materials in the preparation box can be improved; allowing the material to collect on the screen.)
技术领域
本发明涉及电缆绝缘料技术领域，尤其是指一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法。
背景技术
电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。而电缆绝缘料具有保护电缆导线且具有较好的绝缘性能和机械性能的功效，同时也具备一定的阻燃、耐热性能。既如此，随着社会的进步、环保观念的加深，电缆绝缘料的社会需求便越来越高，电缆绝缘料结构的进步也越来越快。
但目前的电缆绝缘料在生产时一般采用高温煅烧的方法，但诸多的制备材料因耐温等级不高，在高温煅烧的环境中极易发生烧毁的风险，严重的制约了制备电缆的可用生产周期，进而影响到实际生产效率，增加了生产成本。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中采用高温煅烧的不足，提供了一种使用制备材料不会被烧毁的温度进行生产的抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料以重量份数计，所述绝缘料材料的原料包括：聚乙烯90-100份、抗氧剂0.2-1.5份、交联剂1-2.5份、助交联剂1-3份、抗焦烧剂1-3份和增容剂2-3份。
该配方中以聚乙烯作为主要基材，加入抗氧剂以延缓或抑制聚乙烯氧化过程的进行，从而阻止了聚乙烯的老化并延长使用寿命，抗焦烧剂拥有良好的抗焦烧功效，交联剂和助交联剂则是助于聚乙烯与抗焦烧剂发生反应而得到抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料，增容剂则是借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。-
作为优选，所述聚乙烯为熔指为1.8-2g/10min的线性聚乙烯、熔指为18.5-21.5g/10min的线性聚乙烯和熔指为3.7-4.3g/10min的线性聚乙烯的混合物，其质量比为66-74：6-13：6-13；所述抗氧剂为抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP的混合物，其质量比为1：0.5-0.8：0.8-0.85；所述交联剂为过氧化二异丙苯；所述助交联剂为过氧化苯甲酰；所述抗焦烧剂为N-环己基硫代酞酰亚胺；所述增容剂为改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物。这样设计通过熔指为1.8-2g/10min的线性聚乙烯、熔指为18.5-21.5g/10min的线性聚乙烯和熔指为3.7-4.3g/10min的线性聚乙烯的混合物以66-74：6-13：6-13的质量比能顺利的融合得到聚乙烯混合物，而通过氧剂为抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP的混合物以1：0.5-0.8：0.8-0.85的质量比能顺利的融汇得到抗氧剂混合物，过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰的加入便是在N-环己基硫代酞酰亚胺的作用下让聚乙烯混合物与N-环己基硫代酞酰亚胺交联得到聚乙烯电缆绝缘料的材料，而抗氧剂混合物则是延缓或抑制聚乙烯氧化过程的进行的材料。
一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料制备方法，采用抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的制备设备制作，包括以下步骤：
步骤一：按配比称取熔指为1.8-2g/10min的线性聚乙烯、熔指为18.5-21.5g/10min的线性聚乙烯和熔指为3.7-4.3g/10min的线性聚乙烯，将三个线性聚乙烯放入到加热搅拌罐（24）内进行加热，温度至95℃时让三个线性聚乙烯达到熔融状态，与此同时在加热搅拌罐（24）内搅拌实现更全面的混合，得到聚乙烯混合物；
步骤二：按配比量取抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP，注入到搅拌罐（29）内进行全面的搅拌混合工作，得到抗氧剂混合物；
步骤三：加热搅拌罐（24）内混炼时间20min后，让聚乙烯混合物和抗氧剂混合物共同落入到制备箱（1）的底部，同时加入过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物，通过交联反应便可得到抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料。
作为优选，所述抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的制备设备包括制备箱，所述制备箱顶面上设有入料口、注液口和储物口，所述入料口上安装有硬块一，所述硬块一上连接有搅拌棒一，所述注液口上安装有硬块二，所述硬块二上连接有搅拌棒二，所述制备箱内安装有加热搅拌罐和搅拌罐，所述加热搅拌罐置于入料口的下方，所述搅拌棒一的一端置于加热搅拌罐内，所述加热搅拌罐上均匀安装有若干个加热电丝,所述搅拌罐置于注液口的下方，所述搅拌棒二的一端置于搅拌罐内，所述搅拌棒一的另一端和搅拌棒二的另一端均置于制备箱的外部，所述加热搅拌罐的底部和搅拌罐的底部均可拆卸连接有阀门，所述制备箱底面上设有出口，所述出口处可拆卸连接有取料门。这样设计通过制备箱顶面上的入料口可放入绝缘料制备时需加热熔烧的材料，通过注液口则可注入绝缘料制备时所需的液体材料，通过储物口可放置绝缘料制备时所需的材料。入料口上硬块一连接着的搅拌棒一可对加热搅拌罐内的材料有一个搅拌效果，加热搅拌罐上均匀安装的若干个加热电丝是加热搅拌罐加热效果所需的部件，注液口上硬块二连接着的搅拌棒二可对搅拌罐的材料有一个搅拌效果。手动控制加热搅拌罐的底部和搅拌罐的底部的阀门可让加热搅拌罐内和搅拌罐内的材料顺势溶入到制备箱的底部，接着从储物口放入制备所需的其它材料就可让绝缘料制备工作顺利进行。
作为优选，所述制备箱上安装有电机一、显示器和控制板，所述电机一上安装有电机轴一，所述电机轴一上安装有齿轮一，所述硬块一上安装有滚动轴承一，所述搅拌棒一通过滚动轴承一与硬块一连接，所述制备箱外的搅拌棒一上安装有齿轮二，所述齿轮二与齿轮一相啮合，所述显示器与电机一均与控制板电连接。这样设计通过控制板可开启控制板电连接的显示器与电机一工作，电机一的工作让电机一上安装的电机轴一转动，电机轴一上安装的齿轮一便带动齿轮一相啮合的齿轮二转动起来，齿轮二连接的搅拌棒一随着齿轮二开始转动，硬块一上的滚动轴承一则是搅拌棒一在硬块一的支撑下顺利转动的结构部件。通过显示器则能时刻关注着制备箱内的温度值。
作为优选，所述制备箱上安装有电机二和开关，所述电机二与开关电连接，所述电机二上安装有电机轴二，所述电机轴二上安装有齿轮三，所述硬块二上安装有滚动轴承二，所述搅拌棒二通过滚动轴承二与硬块二连接，所述述制备箱外的搅拌棒二上安装有齿轮四，所述齿轮四与齿轮三相啮合。这样设计通过开关可开启开关电连接的电机二工作，电机二的工作让电机二上安装的电机轴二转动，电机轴二上安装的齿轮三便带动齿轮三相啮合的齿轮四转动起来，齿轮四连接的搅拌棒二随着齿轮四开始转动，硬块二上的滚动轴承二则是搅拌棒二在硬块二的支撑下顺利转动的结构部件。
作为优选，所述加热搅拌罐内的搅拌棒一上均匀安装有若干个搅动板一，所述搅动板一的长度在搅拌棒一上自上而下依次增大，所述搅动板一上均匀分布有若干个开孔，所述搅拌罐内的搅拌棒二上均匀安装有若干个搅动板二。这样设计通过搅拌棒一上均匀安装的若干个搅动板一可在搅拌棒一的转动效果下将加热搅拌罐内的材料顺利的搅动，搅动板一的长度在搅拌棒一上自上而下依次增大且搅动板一上均匀分布有若干个开孔，增大了加热搅拌罐内材料的搅动效果，而通过搅拌棒二上均匀安装的若干个搅动板二可在搅拌棒二的转动效果下将搅拌罐内的材料顺利的搅动。
作为优选，所述搅拌棒一上和搅动板一上套装有保护层。这样设计通过搅拌棒一上和搅动板一上的保护层可对搅拌棒一和搅动板一起到保护的作用，搅拌棒一转动时，被搅动的材料便不能碰撞到搅拌棒一和搅动板一，避免因碰撞产生的损坏。
作为优选，所述加热搅拌罐上和搅拌罐上均设有限位槽，所述限位槽上连接有密封块，所述加热搅拌罐上和搅拌罐均通过限位槽与阀门可拆卸连接。这样设计通过加热搅拌罐上的和搅拌罐上的限位槽能让阀门插入受到限位，限位槽上连接的密封块则增加了加热搅拌罐和搅拌罐的密封效果。
作为优选，所述制备箱的底面上安装有筛网，所述筛网的外边缘上设有四个斜块，所述斜块与制备箱的四个侧面一一对应，所述斜块的一面与制备箱连接，所述斜块的另一面与筛网连接，所述斜块所在的斜面与筛网所在的平面之间的角度呈钝角α。这样设计通过制备箱的底面上安装的筛网可接收上方顺势而下的材料，筛网的外边缘上的四个与筛网呈钝角α的斜块则是上方下落的材料可顺利的聚集于筛网上。
本发明的有益效果是：可达到不会被烧毁的温度进行生产的目的；可增大制备箱内材料的搅拌效果；可让材料聚集于筛网上。
附图说明
图1是本发明的总体布置图；
图2是本发明的制备箱内的结构布置图；
图3是本发明的加热电丝的布置图；
图4是本发明的搅动板一的结构布置图；
图5是本发明的搅动板二的结构布置图；
图6是图2中A-A处剖面的结构布置图。
图中：1、制备箱，2、入料口，3、注液口，4、储物口，5、硬块一，6、硬块二，7、搅拌棒一，8、搅拌棒二，9、滚动轴承一，10、滚动轴承二，11、电机一，12、电机二，13、电机轴一，14、电机轴二，15、齿轮一，16、齿轮二，17、齿轮三，18、齿轮四，19、控制板，20、开关，21、显示器，22、出口，23、取料门，24、加热搅拌罐，25、加热电丝，26、阀门，27、限位槽，28、密封块，29、搅拌罐，30、搅动板一，31、搅动板二，32、开孔，33、筛网，34、斜块，35保护层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明做进一步的描述。
一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料，以重量份数计，绝缘料材料的原料包括：聚乙烯90-100份、抗氧剂0.2-1.5份、交联剂1-2.5份、助交联剂1-3份、抗焦烧剂1-3份和增容剂2-3份。聚乙烯为熔指为1.8-2g/10min的线性聚乙烯、熔指为18.5-21.5g/10min的线性聚乙烯和熔指为3.7-4.3g/10min的线性聚乙烯的混合物，其质量比为66-74：6-13：6-13；抗氧剂为抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP的混合物，其质量比为1：0.5-0.8：0.8-0.85；交联剂为过氧化二异丙苯；助交联剂为过氧化苯甲酰；抗焦烧剂为N-环己基硫代酞酰亚胺；增容剂为改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物。
一种抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料制备方法，采用抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的制备设备制作，包括以下步骤：
步骤一：按配比称取熔指为1.8-2g/10min的线性聚乙烯、熔指为18.5-21.5g/10min的线性聚乙烯和熔指为3.7-4.3g/10min的线性聚乙烯，将三个线性聚乙烯放入到加热搅拌罐24内进行加热，温度至95℃时让三个线性聚乙烯达到熔融状态，与此同时在加热搅拌罐24内搅拌实现更全面的混合，得到聚乙烯混合物；
具体为：将熔指为1.9g/10min的线性聚乙烯、熔指为20 g /10min的线性聚乙烯和熔指为4g/10min的线性聚乙烯以70：10：10的质量比称取出来，从制备箱1顶面上的入料口2处放入，这样便会混合进入到入料口2下方的加热搅拌罐24内，接着操作制备箱1上的控制板19，让控制板19电连接的加热电丝25、电机一11和显示器21均开始工作，电机一11的工作是让电机一11上的电机轴一13转动，入料口2的硬块一5滚动连接的搅拌棒一7上的齿轮二16与电机轴一13上的齿轮一15相啮合，搅拌棒一7便在电机轴一13的带动下转动起来，而搅拌棒一7上均匀安装有若干个搅动板一30，搅动板一30的长度在搅拌棒一7上自上而下依次增大1且搅动板一30上均匀分布有若干个开孔32，置于加热搅拌罐24内的材料在搅动板一30的搅动效果下可顺利的融合，加热电丝25给加热搅拌罐24内提供热量，从显示器21看到加热搅拌罐24内温度到达95℃时，三个熔指不一样的线性聚乙烯便可顺利的融合，顺利的得到聚乙烯混合物。
步骤二：按配比量取抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP，注入到搅拌罐29内进行全面的搅拌混合工作，得到抗氧剂混合物；
具体为： 手动操作制备箱1上的开关20让电机二12开启工作，将抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP以1：0.65:0.83的质量比称取出来，从制备箱1顶面上的注液口3注入，电机二12的工作是让电机二12上的电机轴二14转动，注液口3的硬块二6连接的搅拌棒二8上的齿轮四18与电机轴二14上的齿轮三17相啮合，搅拌棒二8便在电机轴二14的带动下转动起来，而搅拌棒二8上均匀安装有若干个搅动板二31，抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP便可全面的混合，顺利的得到抗氧剂混合物。
步骤三：加热搅拌罐24内混炼时间20min后，让聚乙烯混合物和抗氧剂混合物共同落入到制备箱1的底部，同时加入过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物，通过交联反应便可得到抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料。
具体为：加热搅拌罐24内混炼时间20min后，手动操作制备箱1上的控制板19和开关20，电机一11、加热电丝25、显示器21和电机二12便停止了工作，接着从储物口4处放入过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物，然后手动控制取料门23让聚乙烯混合物和抗氧剂混合物共同落入到制备箱1的底部，制备箱1底部的过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物便会和抗氧剂混合物、抗氧剂混合物混合，在过氧化二异丙苯的交联效果下产生化学反应，自然生成抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料。
如图1、图2和图3所示，抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的制备设备包括制备箱1，制备箱1顶面上设有入料口2、注液口3和储物口4，入料口2上安装有硬块一5，硬块一5上连接有搅拌棒一7，注液口3上安装有硬块二6，硬块二6上连接有搅拌棒二8，制备箱1内安装有加热搅拌罐24和搅拌罐29，加热搅拌罐24置于入料口2的下方，搅拌棒一7的一端置于加热搅拌罐24内，加热搅拌罐24上均匀安装有若干个加热电丝25,搅拌罐29置于注液口3的下方，搅拌棒二8的一端置于搅拌罐29内，搅拌棒一7的另一端和搅拌棒二8的另一端均置于制备箱1的外部，加热搅拌罐24的底部和搅拌罐29的底部均可拆卸连接有阀门26，制备箱1底面上设有出口22，出口22处可拆卸连接有取料门23。
如图1和图2所示，制备箱1上安装有电机一11、显示器21和控制板19，电机一11上安装有电机轴一13，电机轴一13上安装有齿轮一15，硬块一5上安装有滚动轴承一9，搅拌棒一7通过滚动轴承一9与硬块一5连接，制备箱1外的搅拌棒一7上安装有齿轮二16，齿轮二16与齿轮一15相啮合，显示器21与电机一11均与控制板19电连接。制备箱1上安装有电机二12和开关20，电机二12与开关20电连接，电机二12上安装有电机轴二14，电机轴二14上安装有齿轮三17，硬块二6上安装有滚动轴承二10，搅拌棒二8通过滚动轴承二10与硬块二6连接，述制备箱1外的搅拌棒二8上安装有齿轮四18，齿轮四18与齿轮三17相啮合。
如图2、图4和图5所示，加热搅拌罐24内的搅拌棒一7上均匀安装有若干个搅动板一30，搅动板一30的长度在搅拌棒一7上自上而下依次增大，搅动板一30上均匀分布有若干个开孔32，搅拌罐29内的搅拌棒二8上均匀安装有若干个搅动板二31。搅拌棒一7上和搅动板一30上套装有保护层35。加热搅拌罐24上和搅拌罐29上均设有限位槽27，限位槽27上连接有密封块28，加热搅拌罐24上和搅拌罐29均通过限位槽27与阀门26可拆卸连接。
如图2和图6所示，制备箱1的底面上安装有筛网33，筛网33的外边缘上设有四个斜块34，斜块34与制备箱1的四个侧面一一对应，斜块34的一面与制备箱1连接，斜块34的另一面与筛网33连接，斜块34所在的斜面与筛网33所在的平面之间的角度呈钝角α。
首先将熔指为1.9g/10min的线性聚乙烯、熔指为20 g /10min的线性聚乙烯和熔指为4g/10min的线性聚乙烯以70：10：10的质量比称取出来，从制备箱1顶面上的入料口2处放入，这样便会混合进入到入料口2下方的加热搅拌罐24内，接着操作制备箱1上的控制板19，让控制板19电连接的加热电丝25、电机一11和显示器21均开始工作，电机一11的工作是让电机一11上的电机轴一13转动，入料口2的硬块一5滚动连接的搅拌棒一7上的齿轮二16与电机轴一13上的齿轮一15相啮合，搅拌棒一7便在电机轴一13的带动下转动起来，而搅拌棒一7上均匀安装有若干个搅动板一30，搅动板一30的长度在搅拌棒一7上自上而下依次增大1且搅动板一30上均匀分布有若干个开孔32，置于加热搅拌罐24内的材料在搅动板一30的搅动效果下可顺利的融合，加热电丝25给加热搅拌罐24内提供热量，从显示器21看到加热搅拌罐24内温度到达95℃时，三个熔指不一样的线性聚乙烯便可顺利的融合，顺利的得到聚乙烯混合物，在搅拌棒一7转动过程中，搅拌棒一7上和搅动板一30上套装的保护层35则可避免1.9g/10min的线性聚乙烯、熔指为20 g /10min的线性聚乙烯和熔指为4g/10min的线性聚乙烯碰撞到搅拌棒一7和搅动板一30产生损坏，保护层35可选择使用不锈钢，坚固实用。
接着手动操作制备箱1上的开关20让电机二12开启工作，将抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP以1：0.65:0.83的质量比称取出来，从制备箱1顶面上的注液口3注入，电机二12的工作是让电机二12上的电机轴二14转动，注液口3的硬块二6滚动连接的搅拌棒二8上的齿轮四18与电机轴二14上的齿轮三17相啮合，搅拌棒二8便在电机轴二14的带动下转动起来，而搅拌棒二8上均匀安装有若干个搅动板二31，抗氧化剂300、抗氧化剂DSTP和抗氧化剂DLTP便可全面的混合，顺利的得到抗氧剂混合物。
在加热搅拌罐24内混炼时间20min后，手动操作制备箱1上的控制板19和开关20，电机一11、加热电丝25、显示器21和电机二12便停止了工作，接着从储物口4处放入过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物，然后手动控制取料门23让聚乙烯混合物和抗氧剂混合物共同落入到制备箱1的底部，制备箱1底部的过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N-环己基硫代酞酰亚胺和改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯苯嵌段共聚物便会和抗氧剂混合物、抗氧剂混合物混合，在过氧化二异丙苯的交联效果下产生化学反应，自然生成抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料。
最后将生成的抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料的材料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为120℃，挤出速度为100rpm/min，值得绝缘材料预混料，再将得到的绝缘材料预混料与过氧化二异笨丙在容器中以恒定的速度混合搅拌，混合搅拌温度为70℃，混合时间为40min，带过氧化二异笨丙被完全吸收进入粒子后，放入到保温料仓中保温24h，制得抗焦烧化学交联聚乙烯电缆绝缘料。
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