一種木質(zhì)素改性xlpe電纜外護(hù)套材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜外護(hù)套材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種木質(zhì)素改性XLPE電纜外護(hù)套 材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 適用于IOkV及以下中低壓電線電纜材料常用硅烷接枝低密度聚乙稀，由95份硅 烷接枝低密度聚乙烯料和5份催化劑母料兩步法接枝合成，拉伸強(qiáng)度多14Mpa，斷裂拉伸應(yīng) 變多350%。運(yùn)輸和使用過程中由于人為和自然老化等原因很容易造成絕緣層破壞，從而造 成潮氣或水分進(jìn)入電纜絕緣內(nèi)。潮氣或水分一旦從電纜端部或電纜外護(hù)層進(jìn)入電纜絕緣 后，就有可能從絕緣外銅絲屏蔽的間隙或從導(dǎo)體的間隙縱向滲透，危及整個電纜系統(tǒng)。受潮 后的電纜在高電場作用下會產(chǎn)生"水樹枝"現(xiàn)象，從而使交聯(lián)聚乙烯絕緣性能下降，最終導(dǎo) 致電纜絕緣擊穿。因此提高絕緣電纜的力學(xué)性能和耐老化性能是延長交聯(lián)聚乙烯絕緣電力 電纜壽命的關(guān)鍵因素。
[0003] CN 10103881359 A描述了一種高耐磨絕緣電纜料及其制備方法，CN 104130494 A 提供了一種導(dǎo)熱絕緣電纜護(hù)套料及其制備方法。上述方法原材料種類多，制備過程復(fù)雜。木 質(zhì)素是一種儲量巨大，僅次于纖維素和甲殼素的生物質(zhì)資源，是惟一能夠提供可再生芳基 化合物的非石油資源，并且每年都以1500億噸的速度再生，具有來源豐富、可再生、價格低 廉等優(yōu)點(diǎn)；而且木質(zhì)素具有無毒、耐候、優(yōu)良的熱和光穩(wěn)定性及抗微生物等特性，這些優(yōu)點(diǎn) 賦予了木質(zhì)素在高分子材料改性方面廣闊的應(yīng)用前景。隨著石油資源的緊缺以及可再生資 源的關(guān)注，木質(zhì)素與共混體系的各種性質(zhì)和共混過程已取得較大發(fā)展，共混技術(shù)也逐漸趨 于成熟，如木質(zhì)素改性聚乙烯的塑料得到廣泛研究和應(yīng)用，木質(zhì)素在聚氯乙烯、聚乙烯、聚 丙烯、聚氨酯以及酚醛樹脂等五種樹脂中的應(yīng)用研究也較多，但木質(zhì)素于交聯(lián)聚乙烯共混 形成橡膠的的研究和應(yīng)用相對較少。
[0004] 鑒于電力電纜絕緣材料的高耐老化性能和高強(qiáng)度力學(xué)性能的需求，因此以來源豐 富、可再生、價格低廉的酶解木質(zhì)素改性交聯(lián)聚乙烯材料，并將其用作電力電纜絕緣材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種木質(zhì)素改性的高強(qiáng)度聚乙烯絕緣電纜外護(hù)套 材料及其制備方法，通過添加木質(zhì)素，就能有效改善交聯(lián)聚乙烯的力學(xué)性能和老化性能，原 材料少，制備過程簡單。
[0006] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種木質(zhì)素改性XLPE電纜外護(hù)套材料的制備方法，包 括以下步驟： 步驟Sl :選用增塑劑對木素質(zhì)進(jìn)行改性，制備得到熱塑性木質(zhì)素； 步驟S2 :將所述熱塑性木質(zhì)素與XLPE高分子材料共混，制備得到耐老化性能優(yōu)異的木 質(zhì)素改性XLPE試樣； 步驟S3 :將所述木質(zhì)素改性XLPE試樣在雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉與出片，得到木質(zhì)素改 性XLPE的絕緣電纜外護(hù)套材料。
[0007] 進(jìn)一步地，所述步驟Sl具體包括以下步驟： 步驟Sll :取木質(zhì)素進(jìn)行干燥與過篩； 步驟S12:按一定比例稱取所述木質(zhì)素與增塑劑，其中所述增塑劑的重量比為 4% -15% ； 步驟S13 :將稱取的木素質(zhì)預(yù)先置于一高速混合機(jī)中，設(shè)置所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速與 溫度； 步驟S14 :在所述步驟S13中設(shè)置的恒定的轉(zhuǎn)速與溫度下，加入所述增塑劑； 步驟S15 :所述高速混合機(jī)將木素質(zhì)與增塑劑共混一定時間后取出，即得到熱塑性木 質(zhì)素，保存在密封袋中備用。
[0008] 進(jìn)一步地，所述步驟S2具體包括以下步驟： 步驟S21 :分別稱取干燥后的所述步驟Sl中得到的熱塑性木質(zhì)素與XLPE，配制所述熱 塑性木質(zhì)素含量占總量5% -15%的混合試樣； 步驟S22 :將模具清理干凈并在所述模具上下表面涂勻機(jī)油，用以防止開模時所述試 樣粘連在模具表面； 步驟S23 :將一雙輯開煉機(jī)的前輯溫度設(shè)置為170°C，后輯溫度設(shè)置為165°C，將一平板 硫化儀的溫度設(shè)置為190°C，將所述雙輥開煉機(jī)與平板硫化儀均預(yù)熱30min ; 步驟S24 :將所述步驟S21中制備好的熱塑性木質(zhì)素與XLPE的混合試樣置于所述雙輥 開煉機(jī)上進(jìn)行開煉，將軟化后的熱塑性木質(zhì)素與XLPE的混合試樣取下后制備成符合所述 模具要求的試樣，將所述模具放入所述平板硫化儀中預(yù)熱5min ; 步驟S25 :利用平板硫化儀不斷保壓泄壓將預(yù)熱后模具中的氣體趕出，同時將所述平 板硫化儀的壓力設(shè)置為5MPa將所述模具熱壓IOmin ; 步驟S26 :將熱壓后的模具取下并移入另一臺平板硫化儀中冷壓冷卻20min ; 步驟S27 :將所述模具取下后開模，得到木質(zhì)素改性XLPE試樣。
[0009] 較佳的，所述增塑劑包括甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400以及鄰苯二甲酸二 丁酯 DBP。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟S12中可稱取的一種或兩種增塑劑。
[0011] 特別的，所述步驟13中高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500r/min，所述高速混合機(jī)的 溫度設(shè)置為170°C ;所述步驟S15中共混一定時間為8min。
[0012] 在本發(fā)明中選用不同種類增塑劑，以甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400、鄰苯二 甲酸二丁酯（DBP)等為主，對酶解木質(zhì)素進(jìn)行處理。利用增塑劑分子與木質(zhì)素分子間形成 的氫鍵作用，對木質(zhì)素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，從而獲得熱塑性木質(zhì)素。所加入的增塑劑可以 同時作為XLPE的增塑劑，也保證了后期研制的木質(zhì)素改性聚氯乙烯具有更好的韌性。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制備方法采用原料少、制備過程簡單；可形成機(jī)械強(qiáng)度 高、阻燃性能好、耐熱老化性好的電纜絕緣材料，通過價廉物豐的木質(zhì)素經(jīng)增塑劑改性后得 到熱塑性木質(zhì)素，與硅烷接枝低密度聚乙烯共混可獲得高強(qiáng)度硅烷接枝低密度聚乙烯絕緣 電纜外護(hù)套材料，尤其適用于IOkV及以下中低壓電線電纜材料。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的制備方法流程框圖1。
[0015] 圖2為本發(fā)明的制作方法流程框圖2。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018] 本實(shí)施例提供本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種木質(zhì)素改性XLPE電纜外護(hù)套材料 的制備方法，如圖1和圖2所示，包括以下步驟： 步驟Sl :選用增塑劑對木素質(zhì)進(jìn)行改性，制備得到熱塑性木質(zhì)素； 步驟S2 :將所述熱塑性木質(zhì)素與XLPE高分子材料共混，制備得到耐老化性能優(yōu)異的木 質(zhì)素改性XLPE試樣； 步驟S3 :將所述木質(zhì)素改性XLPE試樣在雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉與出片，得到木質(zhì)素改 性XLPE的絕緣電纜外護(hù)套材料。
[0019] 在本實(shí)施例中，所述步驟Sl具體包括以下步驟： 步驟Sll :取木質(zhì)素進(jìn)行干燥與過篩； 步驟S12:按一定比例稱取所述木質(zhì)素與增塑劑，其中所述增塑劑的重量比為 4% -15% ； 步驟S13 :將稱取的木素質(zhì)預(yù)先置于一高速混合機(jī)中，設(shè)置所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速與 溫度； 步驟S14 :在所述步驟S13中設(shè)置的恒定的轉(zhuǎn)速與溫度下，加入所述增塑劑； 步驟S15 :所述高速混合機(jī)將木素質(zhì)與增塑劑共混一定時間后取出，即得到熱塑性木 質(zhì)素，保存在密封袋中備用。
[0020] 特別的，所述步驟13中高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500r/min，所述高速混合機(jī)的 溫度設(shè)置為170°C ;所述步驟S15中共混一定時間為8min。
[0021 ] 在本實(shí)施例中，所述步驟S2具體包括以下步驟： 步驟S21 :分別稱取干燥后的所述步驟Sl中得到的熱塑性木質(zhì)素與XLPE，配制所述熱 塑性木質(zhì)素含量占總量5% -15%的混合試樣； 步驟S22 :將模具清理干凈并在所述模具上下表面涂勻機(jī)油，用以防止開模時所述試 樣粘連在模具表面； 步驟S23 :將一雙輯開煉機(jī)的前輯溫度設(shè)置為170°C，后輯溫度設(shè)置為165°C，將一平板 硫化儀的溫度設(shè)置為190°C，將所述雙輥開煉機(jī)與平板硫化儀均預(yù)熱30min ; 步驟S24 :將所述步驟S21中制備好的熱塑性木質(zhì)素與XLPE的混合試樣置于所述雙輥 開煉機(jī)上進(jìn)行開煉，將軟化后的熱塑性木質(zhì)素與XLPE的混合試樣取下后制備成符合所述 模具要求的試樣，將所述模具放入所述平板硫化儀中預(yù)熱5min ; 步驟S25 :利用平板硫化儀不斷保壓泄壓將預(yù)熱后模具中的氣體趕出，同時將所述平 板硫化儀的壓力設(shè)置為5MPa將所述模具熱壓IOmin ; 步驟S26 :將熱壓后的模具取下并移入另一臺平板硫化儀中冷壓冷卻20min ; 步驟S27 :將所述模具取下后開模，得到木質(zhì)素改性XLPE試樣。
[0022] 較佳的，所述增塑劑包括甲酰胺、甘油、乙二醇和聚乙二醇400以及鄰苯二甲酸二 丁酯 DBP。
[0023] 在本實(shí)施例中，所述步驟S12中可稱取的一種或兩種增塑劑。因此，提供以下兩個 實(shí)例進(jìn)行更加具體的說明。
[0024] 實(shí)施例一： 步驟Sl :選用增塑劑對木素質(zhì)進(jìn)行改性，制備得到熱塑性木質(zhì)素； 在本實(shí)施例中，所述步驟Sl具體包括以下步驟： 步驟Sll :取木質(zhì)素進(jìn)行干燥與過篩； 步驟S12 :按重量比9:1稱取木素質(zhì)和甲酰胺塑化劑； 步驟S13 :將稱取的木素質(zhì)預(yù)先置于一高速混合機(jī)中，設(shè)置所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速與 溫度；所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500r/min，溫度設(shè)置為170°C ; 步驟S14 :