CN102585396A - 一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料 - Google Patents

一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其原料组分包括：PVC树脂、主增塑剂、润滑剂、钙锌稳定剂和经过偶联剂处理的煅烧陶土。本发明的电缆绝缘料的抗拉强度高，耐水性能优良，可以长期使用在水下。

Description

一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，属于一种环保的耐水聚氯乙烯电缆绝缘料。
背景技术
聚氯乙烯电缆料由于其加工性能良好、力学性能好、电性能也不错，尤其因其价格低廉市场供应量大而得到广泛的使用。一般的聚氯乙烯电缆料已经能够符合常规的需求。聚氯乙烯绝缘电缆电线产品分为固定布线用无护套电缆、固定布线用护套电缆、轻型无护套软电缆、一般用途护套软电缆、安装用电线和屏蔽电线、特殊用途护套软电缆、聚氯乙烯绝缘阻燃/耐火电缆等产品。但是，随着电线电缆应用场合的扩展，对聚氯乙烯电缆料的要求的不断提高，目前的一般聚氯乙烯电缆绝缘料不能满足耐水的需求。
发明内容
针对以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环保的耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，该材料环保、能够长期耐水、并且保持高绝缘性能。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，包括如下重量份的原料组分：
Figure BDA0000125791990000011
进一步的，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于10重量份的副增塑剂。
进一步的，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于60重量份的填料。
进一步的，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于2重量份的颜料。
上述原料组分中，为实现良好的长期耐水、及高绝缘性能，经过处理的煅烧陶土和主增塑剂成分必须含有，而副增塑剂成分可省略或选择性含有。
本发明将常用的煅烧陶土用偶联剂处理过后，可以提高其疏水性，使得它与PVC材料和树脂结合更好，获得的电缆绝缘料电性能更高，提高电缆绝缘料耐水性能。
其中：
所述PVC树脂选用聚合度1300-1500的聚氯乙烯树脂，最佳的，选用1300的聚氯乙烯树脂。
所述聚合度是指：以重复单元数为基准，聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值。
主增塑剂可选自DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)、TOTM(偏苯三酸三辛酯)或者环氧大豆油三者之任意一种或任意多种的组合。
副增塑剂可选自DOP(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)、DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)、DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)、TXIB(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯)、DOA(己二酸二辛酯)、TCP(磷酸三甲酚酯)、其它烷基磺酸苯酯、石油酯或者氯化石蜡其中之任意一种或任意多种的组合。
所述润滑剂可选自：硬脂酸、固体石蜡、石蜡油、硬脂酸钙。
所述钙锌稳定剂可选自：固体钙锌稳定剂、液体钙锌稳定剂。
所述煅烧陶土即为经煅烧的高岭土，较佳的，为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土。
所述颜料为电缆料常用颜料。
所述填料可选自：滑石粉、碳酸钙。
所述偶联剂可选自：钛酸酯偶联剂(NDZ-130)和/或硅烷偶联剂(A-172/KH171/KH151/KH550)。
进一步的，所述偶联剂和煅烧陶土按照重量比例(0.5-2)∶100进行混合处理。
偶联剂处理的煅烧陶土方法可为：将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至95-105℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在500-1000rpm的速度下混合，滴加时间控制在9-11分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300-500rpm的速度下出料获得经过偶联剂处理的煅烧陶土。
本发明电缆绝缘料可将上述配方的混合料共混、塑化、造粒之后成为电缆料。
具体的，本发明电缆绝缘料的具体制备方法为：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至95-105℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在500-1000rpm的速度下混合，滴加时间控制在9-11分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300-500rpm的速度下出料获得经过偶联剂处理的煅烧陶土；
(2)将经过偶联剂处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中混合均匀并出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒，制得电缆绝缘料。
进一步的，步骤2中，各原料在300-500rpm的速度下混合均匀，然后在200-300rpm的速度下出料。
一般情况下，步骤1和2中，混合转速高出出料转速至少100rpm。
进一步的，步骤3中，挤出机的转速为30-70转/分，温度设置为加料段155-160℃，混炼段165-170℃，挤出造料段175-180℃，法兰部分175-180℃，机头部分170-175℃。
本发明的电缆绝缘料的抗拉强度高，最高可达28MPa，断裂伸长率不低于150％，浸水体积电阻率可达1.5×1013Ω·m，可以长期使用在潮湿环境中。
具体实施方式
以下列举实施例以进一步阐述本发明，应理解，实施例并非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
按如下重量份选配原料：
Figure BDA0000125791990000031
其中PVC树脂为聚合度1300的聚氯乙烯树脂；主增塑剂为DINP；副增塑剂为DOP；润滑剂为石蜡和硬脂酸(1∶1)；钙锌稳定剂为固体90℃等级钙锌稳定剂；煅烧陶土为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土；颜料为：钛白粉；填料为碳酸钙；偶联剂为硅烷偶联剂KH171。
先将煅烧陶土用硅烷偶联剂进行处理，然后按照上述配方称取材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，将混合料利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
电缆绝缘料的具体制备方法为：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至100℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在500rpm的速度下混合，滴加时间控制在10分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300rpm的速度下出料；
(2)将处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中，在300rpm的速度下混合均匀；然后在200rpm的速度下出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒，挤出机的转速为30转/分，温度设置为加料段155℃，混炼段165℃，挤出造料段175℃，法兰部分175℃，机头部分170℃，制得电缆绝缘料。
产品的检测：
参考GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T 1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
 项目  单位   结果
 拉伸强度  MPa   17
 断裂伸长率  ％   167
 浸水前20℃体积电阻率  Ω·m   1.4×1013
 浸水24小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.2×1013
 浸水720小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.1×1013
该材料的拉伸强度和断裂伸长率，都满足GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》的要求，而浸水24小时后的体积电阻率远高于GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》中要求最高的“J-90”所要求的浸水24小时后，20℃体积电阻率为1.0×1012Ω·m的要求，即使是在浸水720小时(30天)的情况下，20℃体积电阻率变化也不大，远高于标准要求。上述数据说明，本发明可实现对聚氯乙烯电缆长期耐水应用。
实施例2
按如下重量份选配原料：
Figure BDA0000125791990000051
其中PVC树脂为聚合度1500的聚氯乙烯树脂；主增塑剂为环氧大豆油；润滑剂为石蜡；钙锌稳定剂为液态90℃钙锌稳定剂；煅烧陶土为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土；颜料为：柠檬黄；填料为滑石粉；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-172。
先将煅烧陶土用硅烷偶联剂进行处理，然后按照上述配方称取材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，将混合料利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
电缆绝缘料的具体制备方法为：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至95℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在1000rpm的速度下混合，滴加时间控制在11分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在500rpm的速度下出料；
(2)将处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中，在500rpm的速度下混合均匀；然后在300rpm的速度下出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒，挤出机的转速为50转/分，温度设置为加料段160℃，混炼段170℃，挤出造料段180℃，法兰部分180℃，机头部分175℃，制得电缆绝缘料。
产品的检测：
参考GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T 1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
 项目  单位   结果
 拉伸强度  MPa   23
 断裂伸长率  ％   210
 浸水前20℃体积电阻率  Ω·m   2.6×1013
 浸水24小时20℃体积电阻率  Ω·m   2.1×1013
 浸水720小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.8×1013
该材料的拉伸强度和断裂伸长率，都满足GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》的要求，而浸水24小时后的体积电阻率远高于GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》中要求最高的“J-90”所要求的浸水24小时后，20℃体积电阻率为1.0×1012Ω·m的要求，即使是在浸水720小时(30天)的情况下，20℃体积电阻率变化也不大，远高于标准要求。
上述数据说明，本发明可实现对聚氯乙烯电缆长期耐水应用。
实施例3
按如下重量份选配原料：
Figure BDA0000125791990000061
其中PVC树脂为聚合度1300的聚氯乙烯树脂；主增塑剂为TOTM；润滑剂为石蜡；钙锌稳定剂为固态90℃钙锌稳定剂；煅烧陶土为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土；颜料为：HR黄；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH151。
先将煅烧陶土用硅烷偶联剂进行处理，然后按照上述配方称取材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，将混合料利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
电缆绝缘料的具体制备方法为：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至105℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在450rpm的速度下混合，滴加时间控制在9分钟，整个过程保持温度不变；然后在250rpm的速度下出料；
(2)将处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中，在350rpm的速度下混合均匀；然后在250rpm的速度下出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒，挤出机的转速为70转/分，温度设置为加料段157℃，混炼段167℃，挤出造料段177℃，法兰部分177℃，机头部分172℃，制得电缆绝缘料。
产品的检测：
参考GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T 1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
 项目  单位   结果
 拉伸强度  MPa   28
 断裂伸长率  ％   215
 浸水前20℃体积电阻率  Ω·m   1.9×1013
 浸水24小时20℃体积电阻率  Ω·m   2.0×1013
 浸水720小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.5×1013
该材料的拉伸强度和断裂伸长率，都满足GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》的要求，而浸水24小时后的体积电阻率远高于GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》中要求最高的“J-90”所要求的浸水24小时后，20℃体积电阻率为1.0×1012Ω·m的要求，即使是在浸水720小时(30天)的情况下，20℃体积电阻率变化也不大，远高于标准要求。
上述数据说明，本发明可实现对聚氯乙烯电缆长期耐水应用。
实施例4
按如下重量份选配原料：
Figure BDA0000125791990000081
其中PVC树脂为聚合度1300的聚氯乙烯树脂；主增塑剂为TOTM；副增塑剂为DIDP；润滑剂为石蜡；钙锌稳定剂为固态90℃钙锌稳定剂；煅烧陶土为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土；颜料为：不导电炭黑；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
先将煅烧陶土用硅烷偶联剂进行处理，然后按照上述配方称取材料在高速混合机中进行混合直至液体完全被吸收，将混合料利用单螺杆出机组塑化造粒，通过干燥后，密封装袋。
电缆绝缘料的具体制备方法为：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至100℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在500rpm的速度下混合，滴加时间控制在10分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300rpm的速度下出料；
(2)将处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中，在300rpm的速度下混合均匀；然后在200rpm的速度下出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒，挤出机的转速为30转/分，温度设置为加料段155℃，混炼段165℃，挤出造料段175℃，法兰部分175℃，机头部分170℃，制得电缆绝缘料。
产品的检测：
参考GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》和GB/T 1040-2006《塑料——拉伸性能的测定》对产品进行性能检测，结果为：
 项目  单位   结果
 拉伸强度  MPa   23
断裂伸长率  ％   220
 浸水前20℃体积电阻率  Ω·m   1.5×1013
 浸水24小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.7×1013
 浸水720小时20℃体积电阻率  Ω·m   1.3×1013
该材料的拉伸强度和断裂伸长率，都满足GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》的要求，而浸水24小时后的体积电阻率远高于GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》中要求最高的“J-90”所要求的浸水24小时后，20℃体积电阻率为1.0×1012Ω·m的要求，即使是在浸水720小时(30天)的情况下，20℃体积电阻率变化也不大，远高于标准要求。
上述数据说明，本发明可实现对聚氯乙烯电缆长期耐水应用。

Claims (17)

1.一种耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，包括如下重量份的原料组分：
Figure FDA0000125791980000011
2.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述PVC树脂选自聚合度为1300-1500的PVC树脂。
3.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述主增塑剂选自DINP、TOTM和环氧大豆油。
4.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸、固体石蜡、石蜡油和硬脂酸钙。
5.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述钙锌稳定剂为固体钙锌稳定剂和/或液体钙锌稳定剂。
6.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述煅烧陶土为经700-750℃温煅烧脱羟基的高岭土。
7.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。
8.如权利要求1所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述经过偶联剂处理的煅烧陶土为将偶联剂和煅烧陶土按照偶联剂∶煅烧陶土重量比为(0.5-2)∶100混合处理获得。
9.如权利要求1-8任一所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于10重量份的副增塑剂。
10.如权利要求9所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述副增塑剂选自DOP、DBP、DIDP、TXIB、DOA、TCP、其它烷基磺酸苯酯、石油酯和氯化石蜡。
11.如权利要求1-8任一所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于60重量份的填料。
12.如权利要求1-8任一所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述填料选自滑石粉和/或碳酸钙。
13.如权利要求1-8任一所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料，其特征在于，所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的原料还包括不多于2重量份的颜料。
14.如权利要求1-13任一权利要求所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的制备方法，为将原料依次经共混、塑化、造粒之后获得。
15.如权利要求14所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
(1)将煅烧陶土原料放入高速混合机中，升温至95-105℃，边按照配比采用滴加的方法加入偶联剂边在500-1000rpm的速度下混合，滴加时间控制在9-11分钟左右，整个过程保持温度不变；然后在300-500rpm的速度下出料获得经过偶联剂处理的煅烧陶土；
(2)将经过偶联剂处理过的煅烧陶土和其他原料按照配比放入高速混合机中混合均匀并出料；
(3)将步骤(2)中混合好的原料放入单螺杆机中挤出造粒。
16.如权利要求15所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤2中，各原料在300-500rpm的速度下混合均匀，然后在200-300rpm的速度下出料。
17.如权利要求15所述耐水聚氯乙烯电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤3中，挤出机的转速为30-70转/分，温度设置为加料段155-160℃，混炼段165-170℃，挤出造料段175-180℃，法兰部分175-180℃，机头部分170-175℃。
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