CN101407611A - 用于电力和控制电缆的热塑性护套材料 - Google Patents

Abstract

本发明用于电力和控制电缆的热塑性护套材料，由如下原料重量比：氯化聚乙烯70～80、聚乙烯20～30、硅烷偶联剂0.8～1.2、聚乙烯蜡1～2、防老剂0.4～0.6、稳定剂3～5、阻燃剂40～45、补强剂25～30经混合、捏炼制得。其拉伸强度在10MPa以上，100％应变拉伸应力在6MPa以上，氧指数30％以上，耐热性、耐气候性、耐臭氧性、耐化学药品性好，生产简单，成本低。

Description

用于电力和控制电缆的热塑性护套材料

技术领域

本发明涉及的是一种用于制备电力和控制电缆的热塑性护套材料。

背景技术

众所周知，无论从机械性、热或化学耐受性以及灾害防护(如火灾)角度考虑，电缆的护套在防护内部元件受损以维持其正常运行方面均起着至关重要的作用。在户外电缆应用中，外护套必须能够抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，能够承受高温、严寒等严酷的气候条件，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂时保证其正常运行。国内电力电缆、控制电缆、电视网络传输、通讯等户外用电缆采用的外护套材料，通常采用耐候聚氯乙烯(PVC)材料或耐候聚乙烯作为护套材料。由于聚氯乙烯(PVC)材料本身特性的限制，其在耐大气老化，耐热，耐寒性等方面并不理想，从而大大影响了使用寿命，现有技术中如CN1805063A专利公开的就是一种基料为聚氯乙烯(PVC)的电缆护套材料，虽然该产品无铅无镉符合环保要求，但耐热方面爱到极大限制，使用温度仅为70℃。CN1962744A专利公开的是一种改良的聚氯乙烯电缆护套材料，基料组成为40％-70％的聚氯乙烯树脂与30％-60％乙烯-乙烯乙酸酯共聚物的复合物或70％-95％的氯乙烯与5％-30％的马来酸酐共聚物，所得材料使用温度提高至80℃，满足一般电线电缆的耐热要求，但该专利中却未提及产品的阻燃性能，一般由耐候聚氯乙烯为基料生产的电缆护套料均属非阻燃材料，氧指数仅为在21％左右，使用中存在极大的安全隐患。基于聚氯乙烯材料的以上缺陷，人们开始致力于一种既能满足耐热要求又具有良好阻燃效果材料的研究，如CN1821301A的专利采用了弹性体材料作为外护套材料，虽然其良好的填充性能可以赋予其多元的特性，可以满足使用要求，但其加工工艺复杂，能源消耗大，易产生废品，无法回收，属不提倡推广的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工简单方便，耐候性、阻燃性、耐辐射及使用寿命长的用于电力和控制电缆的热塑性护套材料。

本发明热塑性电缆护套材料原料配比(重量)如下：

氯化聚乙烯氯含量为20～35％  70～80

聚乙烯                      20～30

硅烷偶联剂                  0.8～1.2

聚乙烯蜡                    1～2

防老剂                      0.4～0.6

稳定剂                      3～5

阻燃剂                      40～45

补强剂                      25～30

聚乙烯的融熔指数最佳为2～5g/10min。

所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷(A-172)、乙烯基三(甲氧基)硅烷(A-171)、γ-(甲氧基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(A-174)其中之一或两种结合使用。优先选择乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷(A-172)。硅烷偶联剂可以增加高分子树脂同填充材料的相容性，提高混合效率，加入过少，起不到偶联的作用，加入量过多除了增加产品成本之外，并不能对混合效率和产品性能起到积极作用；

所述的聚乙烯蜡为熔点在90℃～120℃的聚乙烯蜡，优先选择熔点为100℃左右的聚乙烯蜡。为提高材料在高温下的流动性，共混时加入聚乙烯蜡。聚乙烯蜡含量过低，会影响流动性，而过高，则会对机械性能和阻燃产生负面影响，如含量超过2份，氧气指数会下降1％；

所述的防老剂选自二羟苯基丙烷(双酚A)、四[3-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(防老剂1010)或4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺(防老剂KY405)中的一种，优先选择防老剂1010。为防止高分子聚合物在高温混炼时氧化和产品使用中老化添加适量的防老剂。防老剂加入量过低，耐气候老化特性较差，而当加入量超过1％，将超过其在混合物中溶解度的临界值，从而产生喷白现象，影响产品的外观质量。

所述的稳定剂选自钙/锌复合稳定剂或钡/镉/锌复合稳定剂。优先选择钙/锌复合稳定剂。做到使用和后处理时的不污染环境，又大大提高产品加工过程的易操作性。复合稳定剂加入量过少，在混合和加工过程中和产品使用中的耐热稳定性会很差，容易分解，而超过5份则同样会产生喷白现象。

所述的阻燃剂选自活性氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑以及硼酸锌其中之一或两种结合使用，其重量份数为不低于40份，优先选择活性氢氧化镁和三氧化二锑复合，其比例为4∶1，并且其平均粒径均应在2μm以下最佳。该体系为本发明的又一个有利特征，可以在满足阻燃特性的同时，最大程度达到消烟的效果。三氧化二锑是一种协同阻燃剂，须同卤族元素并用，加入量过少，起不到阻燃效果，而超过8份的比例，阻燃效果并不会提高，相反会增加产品的成本和比重，并对机械性能产生负面的影响。活性氢氧化镁加入量过少，达不到产品的要求，而过多，则会增加产品比重，降低机械性能和加工艺性能，并影响产品的熔体流动性。

所述的补强剂选自高耐磨炉黑(HAF)、快压出炉黑(FEF)、白炭黑或纳米高岭土其中之一或两种结合使用，优先选择高耐磨炉黑(HAF)作为补强材料，同时可以提高定伸强度，提高耐磨性。炭黑是产品中综合性能最好的补强产品，但过多的加入，会使产品的混合工艺变得很困难，影响产品的挤出流动性，25份可以使产品的整体性能达到最合适的程度。

本发明热塑性电缆护套材料加工方法：

将上述比例原料进行机械混合，通过捏炼机捏炼，然后经螺杆挤出机造粒制得。

本发明所述热塑性护套材料在制造电力和控制电缆应用时的优越之处主要体现在：使用温度可达到-40--85℃，具有良好的耐热性能，大大扩大了使用范围，也延长了产品的使用寿命；护套材料的拉伸强度在10MPa以上，100％应变拉伸应力在6MPa以上，保证电缆在正常使用情况下，免受外力作用而造成损坏；其氧指数可达30％以上，可以保证其在火灾情况下不致成为火焰蔓延的介质；氯化聚乙烯本身优异的耐磨性，耐热性，耐气候性，耐臭氧性，耐化学药品性，可以在很大程度上延长电缆的使用寿命；同时，本发明所述材料具有较宽的硬度范围，通过氯化聚乙烯氯含量的调整，便可以加工出柔软且具有橡胶质感的护套材料，极大地拓宽了其应用范围。其加工工艺简单，挤出成型温度低，材料可回收利用，生产成本低。

本发明产品材料满足欧盟在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令(RoHS指令)的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明做进一步描述，但方案中所涉及的工艺方法及技术参数不能理解为对本发明的限制。

实施例1：重量比

氯化聚乙烯氯含量为20～35％  75

聚乙烯                      25

硅烷偶联剂                  1

聚乙烯蜡                    1.5

防老剂1010                  0.5

钙/锌复合稳定剂             4

活性氢氧化镁                32份

三氧化二锑                  8份

高耐磨炉黑                  25份

上述组份经高速混合机预混，用捏炼机充分捏炼，用螺杆挤出机造粒获得热塑性电缆护套材料的混合物。

测试结果如下：

	检测项目	单位	实施例1	试验方法
					1	拉伸强度	MPa	13.0	GB/T 1040-2006
2	断裂拉伸应变	％	500	GB/T 1040-2006

3	100％应变拉伸应力	MPa	6.5	GB/T 1040-2006
					4	氧指数	％	30	GB/T 2406-1993
5	熔融指数(160℃，21.6kg)	g/10min	7.6	GB/T 3682-2000
					6	比重		1.28	GB/T 1033-1986
7	邵氏硬度	A	93	GB/T 2411-1980

实施例2：重量比

氯化聚乙烯氯含量为20～35％  70

聚乙烯                      30

硅烷偶联剂                  1

聚乙烯蜡                    1.5

防老剂1010                  0.5

钙/锌复合稳定剂             4

活性氢氧化镁                32

三氧化二锑                  8

高耐磨炉黑                  25

上述组份经混合机预混、捏炼、挤出造粒，获得热塑性电缆护套材料的混合物。测试结果：拉伸强度为13.8MPa，断裂拉伸应变为450％，100％应变拉伸应力为7.1MPa，氧指数为30％，融熔指数(160℃，21.6kg)为8.4g/10min，比重：1.28，邵氏硬度为94A。

实施例3：重量比

氯化聚乙烯氯含量为20～35％ 80

聚乙烯                     20

硅烷偶联剂                 1

聚乙烯蜡                   1.5

防老剂1010         0.5

钙/锌复合稳定剂    4

活性氢氧化镁       32

三氧化二锑         8

高耐磨炉黑         25

上述组份经混合机预混、捏炼、挤出造粒，获得热塑性电缆护套材料的混合物。测试：拉伸强度为12.5MPa，断裂拉伸应变为550％，100％应变拉伸应力为6.5MPa，氧指数为31％，融熔指数(160℃，21.6kg)为6.8g/10min，比重：1.28，邵氏硬度为93A。

Claims (3)

1、用于电力和控制电缆的热塑性护套材料，其特征是由如下原料混合、捏炼制得：

原料配比  重量：

氯化聚乙烯  氯含量为20～35％    70～80

聚乙烯                          20～30

硅烷偶联剂                      0.8～1.2

聚乙烯蜡                        1～2

防老剂                          0.4～0.6

稳定剂                          3～5

阻燃剂                          40～45

补强剂                          25～30

2、根据权利要求1所述的用于电力和控制电缆的热塑性护套材料，其特征是；

硅烷偶联剂选自乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三(甲氧基)硅烷、γ-(甲氧基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷其中之一或两种结合使用；

防老剂选自二羟苯基丙烷、四[3-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺中的一种；

稳定剂选自钙/锌复合稳定剂或钡/镉/锌复合稳定剂；

阻燃剂选自活性氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑以及硼酸锌其中之一或两种结合使用；

补强剂选自高耐磨炉黑、快压出炉黑、白炭黑或纳米高岭土其中之一或两种结合使用。

3、根据权利要求1或2所述的用于电力和控制电缆的热塑性护套材料，

其特征是；

聚乙烯的融熔指数为2～5g/10min；

硅烷偶联剂选择乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷；

聚乙烯蜡为熔点在90℃～120℃的聚乙烯蜡，优先选择熔点为100℃左右的聚乙烯蜡；

防老剂选择四[3-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

稳定剂选自钙/锌复合稳定剂；

阻燃剂选择活性氢氧化镁和三氧化二锑复合，其比例为4∶1；

补强剂选择高耐磨炉黑。