一种核缆用90℃90年高寿命硅烷电缆料的制作方法

本发明属于电缆材料，涉及硅烷电缆料，尤其涉及一种核缆用90℃90年高寿命硅烷电缆料。

背景技术：

1、xlpe因具有原材料来源丰富、价格低廉、电气性能优异、介质损耗和介电常数较小等优点，在电缆行业中广泛使用，但是在电缆运行过程中，xlpe绝缘寿命会受到热老化的影响。

2、xlpe绝缘分子主链在加热、富氧条件下，可经氧化反应形成自由基，并同时生成过氧化产物；进一步地，过氧化产物对xlpe绝缘分子主链引发质子转移反应，进而导致分子主链产生更多的自由基。最终在上述链式反应的作用下，xlpe绝缘发生分子链断裂和交联点被破坏，导致绝缘内部形成大量缺陷，绝缘性能、机械性能大幅下降。

3、例如cn110684270a公开了一种机车用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法。所述聚烯烃绝缘料包括如下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物40-50份、茂金属线性低密度聚乙烯20-40份、乙烯-辛烯共聚物15-25份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物10-20份、改性氢氧化铝80-150份、改性氢氧化镁50-80份、三嗪阻燃剂50-100份、偶联剂1-2份、润滑剂3-8份、耐高温抗氧剂0.5-2份、光稳定剂1-3份、成炭抑烟剂2-5份、改性膨润土8-15份、活性高岭土粉10-15份、交联剂2-5份。该发明制备的聚烯烃绝缘料具有优越的阻燃性能，且环保无毒，但是，其力学性能无法满足客户的技术规范，且在高温长久老化中无法达标。

技术实现思路

1、为了解决现有xlpe热老化中寿命短的问题，本发明提供了一种核缆用90℃90年高寿命硅烷电缆料，本发明对基料、抗氧剂的选用及配比方面进行改进，使其具有优异的耐热老化性能，在90℃工作温度下可达90年的寿命，且机械性能、绝缘电性能优异。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种核缆用90℃90年高寿命硅烷电缆料，所述硅烷电缆料包括a组分与b组分，其中，a组分包括a1组分和a2组分；

4、所述a1组分包括高密度聚乙烯基材、线性低密度聚乙烯基材、硅烷偶联剂、引发剂以及抗氧剂；所述a2组分包括线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、硅烷偶联剂、引发剂以及抗氧剂；所述b组分包括聚乙烯基材、硅烷交联催化剂以及抗氧剂；所述a组分与b组分的质量比为9-12:1，其中a1组分与a2组分的质量比为3-5:1。

5、在本发明中，a1组分与a2组分的质量比为3-5:1，即：a组分的重量份为100计，所述a1组分的加入量为75-85重量份，a2组分的加入量为15-25重量份，如果超出或者减少以上重量份，材料的耐老化性达不到90年要求。

6、作为本发明的一种优选方案，按重量份数计，a1组分包括55-70份高密度聚乙烯基材、30-45份线性低密度聚乙烯基材、1-3份硅烷偶联剂、0.1-1份引发剂以及0.02-1份抗氧剂。

7、在本发明中，如果高密度聚乙烯加入量低于55重量份，材料的耐老化性达不到90年要求；如果高密度聚乙烯加入量高于70重量份，材料太硬，加工困难，双螺杆造粒会出现螺杆抱死现象，产生的剪切热过高，粒子容易提前预交联，产生焦粒子，挤出表面、机械性能会受影响。

8、如果线性低密度聚乙烯加入量低于30重量份，材料加工困难、机械性能受到影响；如果线性低密度聚乙烯加入量高于45重量份，线性低密度聚乙烯的结晶度低，分子链在热氧条件下容易发生断裂或处于激发态，断链的自由基和处于不稳定的激发态分子又很容易发生氧化反应生成氢过氧化物和羰基，从而降解，导致材料的耐老化性达不到90年要求。

9、添加本发明的抗氧剂可以使本发明的聚烯烃树脂组合物起到良好的抗氧化的作用。当抗氧剂的含量低于0.02重量份时，不能很好的起到抗氧化的作用，导致材料使用寿命短；当抗氧剂的含量高于1重量份时，会导致交联度不足。

10、添加本发明的偶联剂可以为本发明的聚烯烃树脂组合物提供足够的交联度。当偶联剂的添加量小于1重量份时，会导致交联度不足，当偶联剂的添加量大于3重量份时，会导致交联过度或者产生预交联。

11、当线性低密度聚乙烯含量低于50重量份时，加工困难；当线型低密度聚乙烯含量高于60重量份时，老化性能差。

12、作为本发明的一种优选方案，按重量份数计，a2组分包括50-60份线性低密度聚乙烯、40-50份聚烯烃弹性体、1-3份硅烷偶联剂、0.1-1份引发剂以及0.02-1份抗氧剂。

13、在本发明中，当聚烯烃弹性体含量低于40重量份时，老化性能差，当聚烯烃弹性体含量高于50重量份时，加工生产困难，因熔点低，成品易结块。

14、作为本发明的一种优选方案，按重量份数计，b组分包括85-90份聚乙烯基材、0.65-1.5份硅烷交联催化剂以及10-15份抗氧剂。

15、在本发明中，如果聚乙烯基材的加入量小于85重量份，会导致与各种助剂的比例失调，出现交联不均匀的现象，力学性能受到影响；如果聚乙烯基材的加入量大于90重量份，则会导致混合不均匀的现象。

16、当硅烷交联催化剂添加量小于0.65重量份时，聚乙烯交联速度慢。当硅烷交联催化剂添加量大于1.5重量份时，交联太快，其残余催化剂会影响材料的性能。

17、当抗氧剂的含量低于10重量份时，不能很好的起到抗氧化的作用；当抗氧剂的含量高于15重量份时，会导致交联度不足。

18、作为本发明的一种优选方案，所述抗氧剂包括选自6-叔丁基-3-甲基苯酚、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、n，n’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺、硫代二丙酸二硬脂醇酯、苯并三氮唑钠盐，甲基苯骈三氮唑钠盐中的一种或两种以上的组合。

19、作为本发明的一种优选方案，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂a-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂a-171)、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(硅烷偶联剂a-172)、叠氮基三甲基硅烷中的一种或两种以上。

20、作为本发明的一种优选方案，所述引发剂包括过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化月桂酰中的一种或两种以上的组合。

21、作为本发明的一种优选方案，所述硅烷交联催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、十二烷基苯磺酸中的一种或两种组合。

22、作为本发明的一种优选方案，所述高密度聚乙烯基材的密度为0.93-0.97g/cm3，熔融指数为0.8-1。

23、作为本发明的一种优选方案，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚弹性体，所述线性低密度聚乙烯的密度为0.918-0.922g/cm3，分子量为2×104-3×104da。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、1)本发明的硅烷电缆料综合性能优良，柔韧性强，力学性能优越，耐高温、耐长久高温老化、耐热开裂性能好、加工性好。

26、2)本发明解决了现有xlpe热老化中寿命短的问题，90℃工作温度下可达90年的寿命，且机械性能、绝缘电性能优异。