CN101407612A - 用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料 - Google Patents

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黄国良
王文军
柳青
肖刚
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DANDONG DECHENG CHEMICAL Co Ltd
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Abstract

本发明用于用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料，由如下原料重量比：氯化聚乙烯100、硅烷偶联剂1～1.5、聚乙烯蜡1～2、防老剂0.4～0.8、稳定剂3～5、阻燃剂40～60、补强剂20～30经混合、捏炼制得。其拉伸强度在10MPa以上，氧指数33％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

用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料
技术领域
本发明涉及的是一种用于制备移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料。
背景技术
电缆护套的首要作用是防护电缆内部单元受损，以维持电缆正常运行，对于户外用电缆，外护套须能够抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀的特性，能够承受高温、严寒等严酷的气候条件，同时在火灾发生的情况下，仍能保证或暂时保证其正常运行。然而对于有些特殊场合使用的电力传输和信号控制的电缆，由于使用场所和使用特性的要求，要求电缆外护套材料须具有柔软的特性，以适应电缆频繁移动和在很小的空间内仍能实现弯曲的使用要求。传统的该类电缆产品结构设计中基本都是采用可硫化的弹性体作为其外护套材料，经过物理或化学方法实现硫化的弹性体材料，除具有较好的机械性能、耐磨性、耐热性、耐化学药品特性外，尤其可以使电缆具有较好的柔软性。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，但该材料生产设备投资大，工艺复杂，成本高，能源消耗大，废品率较高，环境污染大。随着新材料的不断发展，相对加工工艺简单，可重复使用的免硫化型材料逐渐开发，如CN2008100207675专利申请公开的阻燃软聚氯乙烯热塑性电缆护套料，普遍用于移动类电缆的外护套材料。但该发明材料仅限于低电压电缆产品应用，并且对于温度差异较大的地区场合不适用，因为高电压类产品正常运行时产生的温度较高，而这类材料在温度高于70℃时，使用寿命会大大缩小短；同时温度低于-25℃时，即发生脆裂，影响电缆正常使用需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产加工和使用成型简单方便，具有柔软特性、阻燃性、耐高低温、耐辐射及使用寿命长的用于移动类电力和控制电缆的热塑性护套材料。
本发明柔软型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％  100
硅烷偶联剂                  1～1.5
聚乙烯蜡                    1～2
防老剂                      0.4～0.8
稳定剂                      3～5
阻燃剂                      40～60
补强剂                      20～30
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性产生负面影响，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-(3，5二叔丁基-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，其最佳比例为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，增加比重，25份可以使产品的整体性能达到最合适的程度。
本发明柔软型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。
本发明所述柔软型热塑性护套材料在移动类电力和控制电缆应用时的优越之处主要体现在：加工不需要经过复杂的硫化手段就可以满足移动类电缆产品的使用要求，同时具有较宽的使用温度范围(-50--85℃)，良好的而热性，大大提升了使用范围和使用寿命，生产工艺简单，边角料可以重复使用，最大限度的减小废品，降低成本。
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％  100
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                  30
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柔软型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   12.8   GB/T 1040-2006
  2   断裂拉伸应变   ％   510   GB/T 1040-2006
  3   氧指数   ％   33   GB/T 2406-1993
  4   熔融指数(160℃，21.6kg)   g/10min   4.6   GB/T 3682-2000
  5   比重   1.33   GB/T 1033-1986
  6   邵氏硬度   A   72   GB/T 2411-1980
实施例2：重量比
氯化聚乙烯氯含量为20～35％  100
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                42
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，获得柔软型热塑性电缆护套材料的混合物。测试结果：拉伸强度为11.8MPa，断裂拉伸应变为470％，氧指数为36％，融熔指数(160℃，21.6kg)为3.4g/10min，比重：1.36，邵氏硬度为74A。
实施例3：重量比
氯化聚乙烯氯含量为20～35％  100
硅烷偶联剂                  1.5
聚乙烯蜡                    2
防老剂1010                  0.5
钙/锌复合稳定剂             4
活性氢氧化镁                52
三氧化二锑                  8
高耐磨炉黑                  20
上述组份经混合机预混、捏炼、挤出造粒，获得柔软型热塑性电缆护套材料的混合物。测试：拉伸强度为10.8MPa，断裂拉伸应变为430％，氧指数为37％，融熔指数(160℃，21.6kg)为3.8g/10min，比重：1.4，邵氏硬度为75A。

Claims (3)

1、用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料，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％  100
硅烷偶联剂                    1～1.5
聚乙烯蜡                      1～2
防老剂                        0.4～0.8
稳定剂                        3～5
阻燃剂                        40～60
补强剂                        20～30
2、根据权利要求1所述的用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料，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所述的用于移动类电力和控制电缆的柔软型热塑性护套材料，其特征是；
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。
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