CN102952357B - 一种数据电缆用耐水阻燃pvc电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其原料包括以下重量份的组分：PVC树脂：100份，偏苯三酸三辛酯：32-38份，稳定剂：4-6份，阻燃剂：8-10份，耐水改性剂：8-12份；并且所述的耐水改性剂由纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅经硅烷偶联剂包覆处理形成，在所述的耐水改性剂中纳米硫酸钡的重量份数为2-3份，煅烧高岭土的重量份数为4-7.5份，纳米二氧化硅的重量份数为2-3份，硅烷偶联剂的份数为0.3-0.5份。上述材料能够适应复杂的使用环境，并且能够长期耐水，而且还保持优良的电绝缘性能、力学性能和阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘电缆料的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种耐水阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）树脂是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大树脂品种。PVC树脂由于具有刚性好、强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性好以及加工性能良好、价格低廉的优点，在电缆料行业有着广泛的应用。聚氯乙烯电缆料主要用于电力电缆、控制电缆、通信电缆等各类电缆的护套材料。聚氯乙烯电缆料基本能够满足绝缘和护套的需求，但是随着电线电缆应用范围的不断扩大，对聚氯乙烯电缆料的性能要求也越来越高，尤其是现有技术中的聚氯乙烯电缆料的耐水和阻燃性能有待进一步提高。
户外用电线电缆由于受到日晒雨淋的自然环境影响，因此对使用的绝缘材料的各项理化指标要求更高，如需要耐水，水中绝缘和高绝缘性能等。PVC树脂本身具有优良的耐水性能，但由于电缆料生产必须添加各类增塑剂、稳定剂、各类填充剂（陶土、碳酸钙等），不可避免的降低了产品的浸水电性能。现有技术中一般采用优质增塑剂，减少或不用填充剂的方式，但产品指标性能仍难以满足要求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，该材料能够适应复杂的使用环境，能够长期耐水，并且保持优良的电绝缘性能、力学性能和阻燃性能。
为了解决上述技术问题并实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其原料包括以下重量份的组分：PVC树脂：100份，偏苯三酸三辛酯：32-38份，稳定剂：4-6份，阻燃剂：8-10份，耐水改性剂：8-12份；并且所述的耐水改性剂由纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅经硅烷偶联剂包覆处理形成，在所述的耐水改性剂中纳米硫酸钡的重量份数为2-3份，煅烧高岭土的重量份数为4-7.5份，纳米二氧化硅的重量份数为2-3份，硅烷偶联剂的份数为0.3-0.5份。
其中，所述的耐水改性剂由以下步骤制备得到：首先，将上述重量份数的纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅混合均匀并在90-100℃脱水处理3-5min形成混合粉料，然后将所述重量百分数的硅烷偶联剂喷雾到混合粉料表面并进行搅拌得到所述的耐水改性剂。
其中，所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的一种。
其中，所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还包括：0.2-0.3重量份的抗氧剂；并且所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
其中，所述的稳定剂为钙锌稳定剂或稀土钙锌复合稳定剂。
其中，所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还包括：0.3-0.6重量份润滑剂；并且所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、石蜡或聚乙烯蜡的一种或多种。
其中，所述的阻燃剂为三氧化二锑。
其中，所述的PVC树脂选自SG2型PVC树脂或SG3型PVC树脂。
本发明的另一方面，还涉及上述数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料的制备方法，包括以下步骤：
将PVC树脂加入混合装置内，在300-500rpm的转速下低速搅拌；然后加入增塑剂，在800-1000rpm的转速下进行高速搅拌，待料温升至80-100℃时，加入其它各组分材料，继续高速搅拌至温度为110-120℃，物料呈干粉状时，停止搅拌得到搅拌好的混合料；之后将搅拌好的混合料依次进行挤塑混炼、挤出造粒、造粒和冷却得到所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料；其中，所述的耐水改性剂由以下步骤制备得到：首先，将上述重量份数的纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅混合均匀并在90-100℃脱水处理3-5min形成混合粉料，然后将所述重量百分数的硅烷偶联剂喷雾到混合粉料表面并进行搅拌得到所述的耐水改性剂。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
（1）现有技术中电缆料中的增塑剂及填充剂均有一定的吸水性，在潮湿环境下容易出现产品性能下降现象。本发明考虑了原料组分与水的相容性，选择疏水材料；并且对粉剂预脱水后进行表面包覆处理，提高产品的疏水性能，进而使得产品可以长期在潮湿环境中使用。
（2）本发明的电缆料通过所述耐水改性剂的特殊组分设计和包覆处理，使得产品能够长期在浸水环境下使用，而且其机械稳定性良好，电气性能稳定。
（3）本发明的电缆料中的耐水改性剂材料选用纳米级原料，提高产品的紧密度，与应用的稳定剂一起，在潮湿环境中具有抗水老化性能和抗水树形成能力，进一步提高了产品的稳定性和使用周期。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述，但本发明的实施方式不限于此。
所述的具体实施方式中数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，原料包括SG2型PVC树脂或SG3型PVC树脂：100重量份，TOTM：32-38份，钙锌稳定剂或稀土钙锌复合稳定剂：4-6份，三氧化二锑：8-10份，耐水改性剂：8-12份；并且所述的耐水改性剂由纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅经硅烷偶联剂包覆处理形成，在所述的耐水改性剂中纳米硫酸钡的重量份数为2-3份，煅烧高岭土的重量份数为4-7.5份，纳米二氧化硅的重量份数为2-3份，硅烷偶联剂的份数为0.3-0.5份。此外所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还可以包括：0.2-0.3重量份的抗氧剂；并且所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种，例如双酚A。并且所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还可以包括：0.3-0.6重量份润滑剂；并且所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、石蜡或聚乙烯蜡的一种或多种。其中，所述的硅烷偶联剂可以选自乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的一种。
在本实施方式中数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料通过以下制备方法制备得到：将PVC树脂加入高速混合机，启动低速搅拌，转速500rpm，加入增塑剂，启动高速搅拌，转速1000rpm，待料温升至80℃加入其它各组分材料，继续搅拌至温度110℃物料呈干粉状，打开放料阀放料。搅拌好的混合料放至双螺杆进行挤塑混炼，然后进入单螺杆挤塑机造粒，采用模面热切造粒工艺，造好的粒子通过风机输送管道进入第一级旋风冷却分离器、第二级旋风冷却分离器、风冷振动筛、第三级旋风冷却分离器。最终进行成品包装；其中，所述的耐水改性剂由以下步骤制备得到：首先，将上述重量份数的纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅投入高速混合机内，高速混合至温度90～100℃进行脱水3～5min，将硅烷偶联剂呈雾状喷入高速混合机中对粉料进行包覆处理，继续高速混合进行材料表面包覆处理反应3～5min。放出物料冷却后制得耐水改性剂。
实施例1
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：35份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.3份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：12份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：7.5份，纳米二氧化硅：2份，乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷：0.5份）。
实施例2
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：32份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.2份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：10份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：5.7份，纳米二氧化硅：2份，乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份）。
实施例3
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：38份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：10份，聚乙烯蜡：0.5份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：8份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：3.7份，纳米二氧化硅：2份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：0.3份）。
实施例1-3中所述的市售钙锌稳定剂为江西宏远化工有限公司生产的适用于电线电缆的519A钙锌稳定剂。
实施例4
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：35份，稀土钙锌复合稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.3份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：12份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：7.5份，纳米二氧化硅：2份，乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷：0.5份）。
实施例5
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：32份，稀土钙锌复合稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.2份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：10份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：5.7份，纳米二氧化硅：2份，乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份）。
实施例6
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：38份，稀土钙锌复合稳定剂：5份，三氧化二锑：10份，聚乙烯蜡：0.5份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：8份（其中纳米硫酸钡：2份，煅烧高岭土：3.7份，纳米二氧化硅：2份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：0.3份）。
实施例4-6所述的稀土钙锌复合稳定剂由5重量份三氧化二钇、1重量份氧化铟、15重量份酒石酸、3重量份酒石酸钾钠、32重量份硅酸钙、38重量份硬脂酸锌、2份亚磷酸和10份硅酮粉制成；所述制备方法为：将15重量份酒石酸、3重量份酒石酸钾钠加入60重量份的水中混合加热至60℃，加入2份亚磷酸，然后继续加热至85℃，加入5重量份三氧化二钇和1重量份氧化铟反应1小时，然后加入32重量份硅酸钙和38重量份硬脂酸锌继续反应1.5小时，最后离心分离并在100℃的温度条件下干燥得到稀土钙锌化合物，然后将所述的稀土钙锌化合物和10份硅酮粉搅拌均匀即得所述的稀土钙锌复合稳定剂。
比较例1
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：35份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.3份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：12份（其中煅烧高岭土：11.5份，乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷：0.5份）。
比较例2
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：32份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：8份，聚乙烯蜡：0.2份，硬脂酸：0.2份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：10份（其中煅烧高岭土：9.7份，乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份）。
实施例3
SG3型PVC树脂：100份，TOTM：38份，市售钙锌稳定剂：5份，三氧化二锑：10份，聚乙烯蜡：0.5份，双酚A：0.2份，耐水改性剂：8份（煅烧高岭土：7.7份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：0.3份）。
比较例1-3中的耐水改性剂由煅烧高岭土经硅烷偶联剂包覆处理形成。
实施例1-6以及比较例1-3制备得到的电缆料制成电线电缆经过检测，得到的物理性能如表1所示。
耐水性能试验采用《ASTMD2219-02电线及电缆用聚氯乙烯材料规格》5.5条试验条件（电流60Hz频率，浸水温度：50±1℃）。
表1 1-14d以及7-14d介电常数变化率%
试验结果分析：产品经加速吸水试验，介电常数变化率远小于标准（1-14d，10%；7-14d，5%）要求，产品具有良好的耐水性能。
表2 体积电阻率（GB/T1410-2006）欧姆米1013
A：进水前体积电阻率；B：浸水1d后体积电阻率；C：浸水14d后体积电阻率。
除上述具体实施方式外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于原料包括以下重量份的组分：PVC树脂：100份，偏苯三酸三辛酯：32-38份，稳定剂：4-6份，阻燃剂：8-10份，耐水改性剂：8-12份；并且所述的耐水改性剂由纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅经硅烷偶联剂包覆处理形成，在所述的耐水改性剂中纳米硫酸钡的重量份数为2-3份，煅烧高岭土的重量份数为4-7.5份，纳米二氧化硅的重量份数为2-3份，硅烷偶联剂的份数为0.3-0.5份；
所述的耐水改性剂由以下步骤制备得到：首先，将上述重量份数的纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅混合均匀并在90-100℃脱水处理3-5min形成混合粉料，然后将所述重量百分数的硅烷偶联剂喷雾到混合粉料表面并进行搅拌得到所述的耐水改性剂。
2.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的一种。
3.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还包括：0.2-0.3重量份的抗氧剂；并且所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
4.权利要求3所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的抗氧剂为多酚A。
5.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的稳定剂为钙锌稳定剂或稀土钙锌复合稳定剂。
6.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料还包括：0.3-0.6重量份润滑剂；并且所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、石蜡或聚乙烯蜡的一种或多种。
7.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的阻燃剂为三氧化二锑。
8.权利要求1所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料，其特征在于所述的PVC树脂选自SG2型PVC树脂或SG3型PVC树脂。
9.权利要求1-8任一项所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将PVC树脂加入混合装置内，在300-500rpm的转速下低速搅拌；然后加入增塑剂，在800-1000rpm的转速下进行高速搅拌，待料温升至80-100℃时，加入其它各组分材料，继续高速搅拌至温度为110-120℃，物料呈干粉状时，停止搅拌得到搅拌好的混合料；之后将搅拌好的混合料依次进行挤塑混炼、挤出造粒、造粒和冷却得到所述的数据电缆用耐水阻燃PVC电缆料；其中，所述的耐水改性剂由以下步骤制备得到：首先，将上述重量份数的纳米硫酸钡、煅烧高岭土和纳米二氧化硅混合均匀并在90-100℃脱水处理3-5min形成混合粉料，然后将所述重量百分数的硅烷偶联剂喷雾到混合粉料表面并进行搅拌得到所述的耐水改性剂。
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