本發明專利技術公開了一種分子內協同型抗氧劑、聚丙烯電纜料及其制備方法，涉及電線電纜技術領域。本發明專利技術提供了一種分子內協同型抗氧劑，具有受阻酚基團和硫醚基團，將受阻酚型抗氧劑和硫類抗氧劑的優勢相結合，二者協同作用，可以共同提高材料的抗氧化能力。本發明專利技術應用上述制備的分子內協同型抗氧劑制備了聚丙烯電纜料，本發明專利技術制備的電纜料具有優異的力學性能與耐高溫熱老化性能，也保持了聚丙烯電纜料的絕緣性能，并且制備工藝簡單，具有較大的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電線電纜，尤其是一種分子內協同型抗氧劑、聚丙烯電纜料及其制備方法。
技術介紹
1、交聯聚乙烯(xlpe)絕緣電纜已經不能滿足綠色可持續的當代社會經濟發展需求，開發可替代xlpe絕緣的熱塑性絕緣電纜是電力電纜發展的重要方向。熱塑性材料為主絕緣的電力電纜，服役期滿后可以再次回收利用，滿足可持續發展的環保要求，并且熱塑性材料在電纜生產過程不需要交聯劑作用，減少因交聯引入的副產物與雜質，進而化簡生產工序。
2、聚丙烯作為五大通用塑料之一，是常見的熱塑性材料，熔融溫度可以達到150℃以上，相比聚乙烯材料高出40％以上，可連續在90℃環境工作，聚丙烯這種優良的耐高溫性能，對提高電力電纜工作溫度及提升電壓等級具有重要意義。再者，聚丙烯用于高溫環境中不需要交聯，電纜長期使用退役后仍可回收再次熱塑成型，符合全球環保趨勢。因此，目前研究人員主要選擇物理共混或者化學改性方法來改善聚丙烯性能，但是仍然存在一定的不足。
3、研究表明，由于聚丙烯結構中存在叔碳原子，容易受熱、氧、光的作用發生產生自由基進而發生鏈與鏈間的自由基反應，導致聚丙烯老化變質。在熱氧老化過程中，聚丙烯分子鏈斷裂發生降解，分子量降低，熔體黏度下降，導致聚丙烯強度下降。此外，在熱氧老化中生成的過氧化物等氧化結構物質，會降低聚丙烯的絕緣性能，并增加對光引起降解的敏感性。因此，這些環境因素會影響聚丙烯的性能和使用價值。抗氧劑的加入可改善聚丙烯的抗氧化能力，從而增提升耐熱老化性能。但相較于聚丙烯本身，抗氧劑一般為極性較強物質，會降低材料的絕緣性能。
4、因此，研究聚丙烯電纜絕緣材料具有非常重要的意義，在保持聚丙烯高絕緣性能的條件下，提高聚丙烯的耐高溫老化性能是一個很大挑戰。
技術實現思路
1、基于此，本專利技術的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種分子內協同型抗氧劑、聚丙烯電纜料及其制備方法。
2、為實現上述目的，本專利技術所采取的技術方案為：一種分子內協同型抗氧劑，所述分子內協同型抗氧劑的結構式如下式(i)所示，其中，r為式(ii)、式(iii)、式(iv)中的一種；
3、
4、受阻酚型抗氧劑能夠捕捉過氧化自由基，中斷自由基鏈式反應的擴散，硫類抗氧劑可以分解氫過氧化物，從源頭上終止自由基的形成。而本專利技術制備的分子內協同型抗氧劑，具有受阻酚基團和硫醚基團，將受阻酚型抗氧劑和硫類抗氧劑的優勢相結合，二者協同作用，可以共同提高材料的抗氧化能力。同時，該分子內協同型抗氧劑為分子對稱結構，極性低，不會惡化材料的絕緣性能。并且，本專利技術制備的分子內協同型抗氧劑與常用的受阻酚型抗氧劑和硫類抗氧劑相比，能夠在相同添加量下顯著增加材料的氧化誘導期與體積電阻率，本專利技術制備的分子內協同型抗氧劑具有更好的效果。
5、優選地，本專利技術提供了所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，包括如下步驟：
6、s1、將受阻酚烯烴類化合物溶于有機溶劑中，得到混合液a；
7、s2、將雙巰基乙酸乙二醇酯、叔胺類催化劑與有機溶劑混合均勻，反應得到混合液b；
8、s3、將混合液a和混合液b混合均勻，反應后得到所述分子內協同型抗氧劑。
9、優選地，所述受阻酚烯烴類化合物和雙巰基乙酸乙二醇酯的摩爾比為2：1。
10、優選地，所述s1中，受阻酚烯烴類化合物、有機溶劑的質量比為受阻酚烯烴類化合物：有機溶劑＝1：(5-10)；所述s2中，雙巰基乙酸乙二醇酯和叔胺類催化劑的摩爾比為雙巰基乙酸乙二醇酯：叔胺類催化劑＝100：(1-5)，雙巰基乙酸乙二醇酯、有機溶劑的質量比為雙巰基乙酸乙二醇酯：有機溶劑＝1：(5-10)。
11、優選地，所述受阻酚烯烴類化合物為2,6-二叔丁基-4-乙烯基苯酚、2,6-二叔丁基-4-烯丙基苯酚、2-叔丁基-6-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)甲基-4-甲基苯基丙烯酸酯中的至少一種；有機溶劑為四氫呋喃、n,n’-二甲基甲酰胺中的至少一種；所述叔胺類催化劑為三乙胺、n,n’-二甲基吡啶中的至少一種。
12、優選地，所述s3中，反應的溫度為40-80℃，反應的時間為2-16h。
13、此外，本專利技術提供了所述的分子內協同型抗氧劑在聚丙烯電纜料制備中的應用。
14、進一步地，本專利技術提供了一種聚丙烯電纜料，包括以下重量份的組分：均聚聚丙烯25-45份、共聚聚丙烯25-45份、乙烯-辛烯共聚物25-45份、紫外光吸收劑0.1-1份、光穩定劑0.1-1份、所述的分子內協同型抗氧劑0.1-1份。
15、本專利技術應用上述制備的分子內協同型抗氧劑制備了聚丙烯電纜料，在本專利技術中，均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物、紫外光吸收劑、光穩定劑和分子內協同型抗氧劑共同作為聚丙烯電纜料的組成部分，各組分相互協同。其中均聚聚丙烯用于保持材料整體強度和熔點，共聚聚丙烯用于提升材料的抗沖擊能力，乙烯-辛烯共聚物用于提升材料的韌性并保持體積電阻率，紫外光吸收劑和光穩定劑用于提升抗紫外光能力。分子內協同型抗氧劑的加入，能夠顯著提升材料耐高溫熱老化能力，不會明顯降低材料的絕緣性能，且不需要很高的添加量即可獲得性能優異的聚丙烯電纜料。
16、本專利技術制備的電纜料具有優異的力學性能與耐高溫熱老化性能，也保持了聚丙烯電纜料的絕緣性能，并且制備工藝簡單，具有較大的應用前景。
17、優選地，所述均聚聚丙烯的熔體流動速率≤3.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述共聚聚丙烯熔體流動速率≤2.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述乙烯-辛烯共聚物的α-烯烴質量分數為20％-35％。
18、進一步優選地，所述乙烯-辛烯共聚物為poe?8150、poe?6202、poe?3980、poe?2070中的至少一種。
19、優選地，所述紫外光吸收劑為uv329、uv326、c81中的至少一種，所述光穩定劑為uv770。
20、優選地，本專利技術提供了所述的聚丙烯電纜料的制備方法，包括以下步驟：
21、(1)將均上述原料投入混合機中混合均勻；
22、(2)將混合均勻的物料投入雙螺桿擠出機中，擠出切粒，烘干干燥，即可制得所述聚丙烯電纜料。
23、優選地，所述s2中的擠出機加熱區間如下：一區：100-140℃，二區：175-215℃，三區：175-215℃，四區：180-220℃，五區：180-220℃，六區：180-220℃，七區：175-215℃，八區：175-215℃，九區：180-220℃，十區：180-220℃，螺桿轉速150-350r/min。
24、相對于現有技術，本專利技術的有益效果為：
25、本專利技術制備的分子內協同型抗氧劑，具有受阻酚基團和硫醚基團，將受阻酚型抗氧劑和硫類抗氧劑的優勢相結合，二者協同作用，可以共同提高材料的抗氧化能力。同時，該分子內協同型抗氧劑為分子對稱結構，極性低，不會惡化材料的絕緣性本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種分子內協同型抗氧劑，其特征在于，所述分子內協同型抗氧劑的結構式如下式(I)所示，其中，R為式(II)、式(III)、式(IV)中的一種；
2.一種如權利要求1所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.如權利要求2所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，所述S1中，受阻酚烯烴類化合物、有機溶劑的質量比為受阻酚烯烴類化合物：有機溶劑＝1：(5-10)；所述S2中，雙巰基乙酸乙二醇酯和叔胺類催化劑的摩爾比為雙巰基乙酸乙二醇酯：叔胺類催化劑＝100：(1-5)，雙巰基乙酸乙二醇酯、有機溶劑的質量比為雙巰基乙酸乙二醇酯：有機溶劑＝1：(5-10)。
4.如權利要求2所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，所述受阻酚烯烴類化合物為2,6-二叔丁基-4-乙烯基苯酚、2,6-二叔丁基-4-烯丙基苯酚、2-叔丁基-6-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)甲基-4-甲基苯基丙烯酸酯中的至少一種；有機溶劑為四氫呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺中的至少一種；所述叔胺類催化劑為三乙胺、N,N’-二甲基吡啶中的至少一種。p>
5.如權利要求1所述的分子內協同型抗氧劑在聚丙烯電纜料制備中的應用。
6.一種聚丙烯電纜料，其特征在于，包括以下重量份的組分：均聚聚丙烯25-45份、共聚聚丙烯25-45份、乙烯-辛烯共聚物25-45份、紫外光吸收劑0.1-1份、光穩定劑0.1-1份、權利要求1所述的分子內協同型抗氧劑0.1-1份。
7.如權利要求6所述的聚丙烯電纜料，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔體流動速率≤3.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述共聚聚丙烯熔體流動速率≤2.5g/10min，測試條件是230℃/2.16kg；所述乙烯-辛烯共聚物的α-烯烴質量分數為20％-35％。
8.一種如權利要求6或7所述的聚丙烯電纜料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
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【技術特征摘要】
1.一種分子內協同型抗氧劑，其特征在于，所述分子內協同型抗氧劑的結構式如下式(i)所示，其中，r為式(ii)、式(iii)、式(iv)中的一種；
2.一種如權利要求1所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.如權利要求2所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，所述s1中，受阻酚烯烴類化合物、有機溶劑的質量比為受阻酚烯烴類化合物：有機溶劑＝1：(5-10)；所述s2中，雙巰基乙酸乙二醇酯和叔胺類催化劑的摩爾比為雙巰基乙酸乙二醇酯：叔胺類催化劑＝100：(1-5)，雙巰基乙酸乙二醇酯、有機溶劑的質量比為雙巰基乙酸乙二醇酯：有機溶劑＝1：(5-10)。
4.如權利要求2所述的分子內協同型抗氧劑的制備方法，其特征在于，所述受阻酚烯烴類化合物為2,6-二叔丁基-4-乙烯基苯酚、2,6-二叔丁基-4-烯丙基苯酚、2-叔丁基-6-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)甲基-4-甲基苯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王陽，宋言，曹杰，秦軒杰，王欣，劉旭東，
申請(專利權)人：江西銅業技術研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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