CN102850687B

CN102850687B - 可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂

Info

Publication number: CN102850687B
Application number: CN201210258747.8A
Authority: CN
Inventors: 陈肇汉; 徐军; 邱丽玲
Original assignee: ZHAOQING SUNDLY CHEMICAL INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: Guangdong environmental friendly new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: CN102850687A

Abstract

本发明涉及一种可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂。本发明的稳定剂是由：脂肪酸钙锌组合物、硬脂酸钙、抗氧剂1076、硬脂酰苯甲酰甲烷、水滑石、高分子酯基钙和超细高岭土按重量配比组成。本发明稳定剂用在电线电缆胶粒制造中，所生产胶粒刚果红时间≥180min，胶粒防潮性能良好，可大大提高产品的电性能，适用于各种颜色的电线制品，用在黑色电线上时无析出，初期白度好，产品不变色；此外，本发明稳定剂还具有可提高产品相容性、加工稳定性和产品长期稳定性，环保性能高的优点，是一种高耐热、高刚果红时间的稳定剂。

Description

可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂

技术领域

本发明涉及一种稳定剂，具体为一种可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂。

背景技术

PVC（聚氯乙烯）是目前用量最大的通用塑料之一，在电线电缆行业中，PVC材料因制造成本低、力学性能优良、具有良好加工性能，耐腐蚀，绝缘等良好特点，长久以来PVC电缆料一直在电线电缆行业中得到广泛使用，如电线电缆绝缘层和护套。但是，常规的电线电缆在生产过程中产生的污染是相当严重的，这是由于在电线电缆的制造、使用及废弃和回收处理过程时会产生大量的有毒物质，这些有毒物质与传统的电线电缆生产过程所使用到的PVC材料生产助剂有关，特别是一些含铅、重金属的稳定剂的应用。

PVC材料本身在加工和使用过程中，受到热、机械剪切力、氧气和光的影响，很容易降解受到破坏，其前期降解的表现就是变色，最终还会影响到PVC产品的外观和使用寿命，因此，不得不在PVC材料加工过程中加入稳定剂以提高PVC的稳定性使其具有良好的稳定性、加工性能并获得高质量的PVC电线电缆产品。

从发展绿色、环保产业的趋势来分析，电线电缆行业的无铅化是行业发展的趋势，但由于受到仍存在的技术及成本两个因素的影响，电线电缆行业的无铅化进展受到阻碍。据相关数据显示，中国每年共消耗热稳定剂约30万吨，其产品结构为铅盐类热稳定剂占40%，硬脂酸盐类热稳定剂占20%，复合型热稳定剂占24%（其中部分仍含铅），有机锡类热稳定剂占6%，稀土类热稳定剂及其他热稳定剂占10%。铅盐类热稳定剂消耗量在10万吨/年，其中用于生产电线电缆料约占5万吨/年。从技术上分析，电线电缆的200℃刚果红测试和20℃体积电阻率主要决定于PVC电缆料加工采用何种稳定剂，而目前，除了采用铅盐产品及少部分的其他热稳定能满足其测定要求外，用其他热稳定剂材料来完全代替铅盐类产品仍存在一定的困难。此外，从成本上来分析，一些无铅、环保类热稳定剂售价较高企业难以接受或是电缆料配方成本要求过高丧失了实际用意义而使得电线电缆行业无铅化进展进一步受到了阻碍。

因此，有必要开发一种既能考虑胶粒的防潮性能、刚果红时间、电线电缆产品的加工性能、电性能等影响电线电缆产品性能的影响因素，又可满足现有生产在环保方面的高要求的PVC稳定剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂，其特征在于，其配方组成为：脂肪酸钙锌组合物 157~210 Kg、硬脂酸钙 80~171Kg、抗氧剂1076 18~31Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷 43~59 Kg、水滑石300~439Kg、高分子酯基钙400~600Kg、超细高岭土100~350Kg。

所述脂肪酸钙锌组合物由下列重量的原料制备而成：硬脂酸或月桂酸1000~1700Kg、12-羟基硬脂酸230~500Kg、己二酸或二苯甲酸18~85Kg、氢氧化钙或氧化钙25~50Kg、氧化锌210~ 275Kg、16-18醇40~80Kg。

所述高分子酯基钙是一种由己二酸与季戊四醇进行酯化反应，并添加固体超强酸作为催化剂，然后加入氧化钙或氢氧化钙进行中和反应所形成的季戊四醇己二酸酯的钙盐。

所述超细高岭土为细度为1500~3000目的高岭土。

本发明所述脂肪酸钙锌组合物的制备方法如下：按重量称取各组分原料，制备时先将硬脂酸或月桂酸、12-羟基硬脂酸投入反应釜，然后加热；当加热至120℃时，往反应釜中加入己二酸或二苯甲酸，并开始向反应釜中缓慢加入氢氧化钙或氧化钙，再缓慢投入氧化锌，完成投料；完成投料后，在165～170℃温度下保持反应1.5~2.5小时；反应完成后，再向反应釜中加入16-18醇，搅匀，然后放料，冷却、磨粉即制得脂肪酸钙锌组合物。

本发明的可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂，其制备方法是：按本发明配方称取以下原料：脂肪酸钙锌组合物 157~210 Kg、硬脂酸钙 80~171Kg、抗氧剂1076 18~31Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷43~59 Kg、水滑石300~439Kg、高分子酯基钙400~600Kg、超细高岭土100~350Kg；然后将称取的上述原料经混合、过筛、装包，得到可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂。

本发明相对于现有技术的有益效果如下：

（1）本发明稳定剂用在电线电缆胶粒制造中，所生产胶粒刚果红时间≥180min，胶粒防潮性能良好，可大大提高产品的电性能；

（2）本发明稳定剂可用于各种颜色的电线制品，特别是用在黑色电线上无析出，初期白度好，产品不变色；

（3）本发明稳定剂其配方中应用到了脂肪酸钙锌组合物，该组合物用于本发明稳定剂的制备，相较于传统PVC稳定剂的制备，可克服单独使用硬脂酸锌存在的难磨粉的缺点，同时还可让合成物对PVC具有很好的内外润滑性能，提高与PVC的相容性；

（4）本发明稳定剂配方中使用高分子酯基钙，可提高产品相容性，使综合性能最优化，可使得产品初期白度、刚果红时间、体系相容性等效果佳，同时还可提高加工稳定性和产品长期稳定性；

（5）本发明稳定剂采用了镁铝锌类轻金属化合物替代电线电缆行业所使用的传统的铅盐类热稳定剂中的铅、镉等重金属，环保性能高，同时，它是一种高耐热、高刚果红时间的稳定剂。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1 采用以下原料及步骤制备本发明所述可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂：

1、脂肪酸钙锌组合物的制备：

（1）将硬脂酸1450Kg、12-羟基硬脂酸500Kg投入反应釜，然后加热；

（2）当加热至120℃时，往反应釜中加入己二酸75Kg，并开始向反应釜中缓慢加入氧化钙45Kg，再缓慢投入氧化锌210Kg，完成投料；

（3）完成投料后，在160℃温度下保持反应2.5小时；

（4）反应完成后，再向反应釜中加入16-18醇40Kg，搅匀，然后放料，冷却、磨粉即制得。

2、高分子酯基钙的制备：将己二酸 182Kg 及季戊四醇218 Kg 预混合均匀投入反应釜，当反应温度到达140℃时，加入0.9 Kg的SO₄ ^2-/SnO₂-SiO₂固体超强酸作为催化剂，收集反应放出的水分；随着反应温度慢慢升高，将反应温度保持在198℃，待所收集反应放出的水分为30Kg时，缓慢加入氧化钙 28 Kg，保持反应1.3小时后放料，制得高分子酯基钙。

3、稳定剂的制备：

（1）按下列配方称取各原料：脂肪酸钙锌组合物 157 Kg、硬脂酸钙 80Kg、抗氧剂1076 31Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷 48 Kg、水滑石385Kg、高分子酯基钙400Kg、细度为1500目的超细高岭土100Kg；

（2）将称取的上述原料经混合、过筛、装包，得到可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂。

实施例2 采用以下原料及步骤制备本发明所述可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂：

1、脂肪酸钙锌组合物的制备：

（1）将月桂酸1700Kg、12-羟基硬脂酸230Kg投入反应釜，然后加热；

（2）当加热至120℃时，往反应釜中加入二苯甲酸85Kg，并开始向反应釜中缓慢加入氢氧化钙25Kg，再缓慢投入氧化锌275Kg，完成投料；

（3）完成投料后，在165℃温度下保持反应2.0小时；

（4）反应完成后，再向反应釜中加入16-18醇80Kg，搅匀，然后放料，冷却、磨粉即制得。

2、稳定剂的制备：

（1）按下列配方称取各原料：脂肪酸钙锌组合物 185Kg、硬脂酸钙 126Kg、抗氧剂1076 18Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷 43 Kg、水滑石439Kg、实施例1中制得的高分子酯基钙600Kg、细度为2000目的超细高岭土350Kg。

实施例3 采用以下原料及步骤制备本发明所述可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂：

1、脂肪酸钙锌组合物的制备：

（1）将硬脂酸1000Kg、12-羟基硬脂酸350Kg投入反应釜，然后加热；

（2）当加热至120℃时，往反应釜中加入己二酸18Kg，并开始向反应釜中缓慢加入氧化钙50Kg，再缓慢投入氧化锌270Kg，完成投料；

（3）完成投料后，在170℃温度下保持反应1.5小时；

（4）反应完成后，再向反应釜中加入16-18醇60Kg，搅匀，然后放料，冷却、磨粉即制得。

2、稳定剂的制备：

（1）按下列配方称取各原料：脂肪酸钙锌组合物 210 Kg、硬脂酸钙 171Kg、抗氧剂1076 23Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷 59 Kg、水滑石300Kg、实施例1中制得的高分子酯基钙500Kg、细度为3000目的超细高岭土180Kg。

实施例 4试验例

1、刚果红时间测定试验

按实施例1配制的稳定剂按如下配方进行实验：PVC ：100份、重质碳酸钙：50份、增塑剂DOP：35份、氯化石蜡：15份、实施例1制得的稳定剂：5份。

试验步骤：将各组分混合均匀，于185℃的双棍炼胶机上混炼5min，每分钟打三角包2~3次。然后将所得PVC片按国标GB/T2917-2002的标准进行200℃刚果红时间的测试。经试验，测得刚果红时间为233min。

2、电性能的测试

作为电气绝缘材料的电缆料配方，必须考虑物料的电性能。通常包括体积电阻率、介电强度、介电常数和功率因数等因素。其中体积电阻率是最关键的因素，参照GB8815-2002测得各组电缆料数据如下表所示。试验结果表明，本发明可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂，其电性能良好，完全达到UL标准要求。

表1 电缆料体积电阻率的比较（填充剂：重质碳酸钙）

项目名称	指标	本发明稳定剂
			体积电阻率（20℃）(×10¹²)Ω·cm	>1.0	5.3
介电强度MV/m	≥20	30

Claims

1.一种可提高电线电缆电性能的镁铝锌改性无毒复合稳定剂，其特征在于，其配方组成为：脂肪酸钙锌组合物 157~210 Kg、硬脂酸钙 80~171Kg、抗氧剂1076 18~31Kg、硬脂酰苯甲酰甲烷 43~59 Kg、水滑石300~439Kg、高分子酯基钙400~600Kg、超细高岭土100~350Kg；

所述脂肪酸钙锌组合物由下列重量的原料制备而成：硬脂酸或月桂酸1000~1700Kg、12-羟基硬脂酸230~500Kg、己二酸或二苯甲酸18~85Kg、氢氧化钙或氧化钙25~50Kg、氧化锌210~ 275Kg、16-18醇40~80Kg；

所述高分子酯基钙是一种由己二酸与季戊四醇进行酯化反应，并添加固体超强酸作为催化剂，然后加入氧化钙或氢氧化钙进行中和反应所形成的季戊四醇己二酸酯的钙盐；

所述超细高岭土为细度为1500~3000目的高岭土。