CN103304933A - 一种医疗电线用聚氯乙烯半导电柔软复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents
一种医疗电线用聚氯乙烯半导电柔软复合材料及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料及其制备方法和用途，复合材料的制备方法是：（
1
）、将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速均匀搅拌下，控制温度在
20℃~30℃
之间，慢慢倒入超导电碳黑，混合浸泡
20
小时以上；（
2
）、将浸泡混合物与聚氯乙烯树脂投入到带有旋转功能且内设搅拌的混合器中，在旋转速度为
80~100
转
/
分，搅拌速度为
50-60
转
/
分的条件下，进行混合，获得大小为
1~3mm
的黑色颗粒；（
3
）、将黑色颗粒和其它原料加入到
Buss
混炼机中，进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。本发明复合材料综合性能优异，尤其是确保信号传输质量和柔韧性好，特别适合用于制备医疗电线。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料及其制备方法和其用于制作医疗电线的用途。
背景技术
医疗电线是用于病人手术、治疗、监护用用途的医疗设备或救护用线。医疗电线的质量问题直接关系到医疗安全问题和患者的生命安全，所以相较于其它普通应用领域的电线而言，对医疗电线的质量要求较高，整体而言，医疗电线要求电线要柔软灵活，体积小，重量轻，可靠耐用，信号传输质量好。
现有技术的医疗电线原材料一般采用添加导电碳黑或超导电碳黑、增塑剂的聚氯乙烯料，按照常规的电线电缆材料的制备方法（将原料组份放入高速混合机中混合均匀，啮合，然后进入螺杆挤出机进行混炼，造粒，最后挤出成电缆）来制备。按照现有的电线电缆材料的制备方法虽然能够实现导电碳黑在聚氯乙烯中的充分分散，但是高速剪切的作用下，聚氯乙烯与导电碳黑之间的导电通道容易被破坏，从而导致线缆的信号传输质量下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种满足医疗电线应用要求且信号传输质量和柔韧性能优异的聚氯乙烯半导电柔软复合材料。
本发明同时还提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法，该方法所得材料满足医疗电线应用要求且信号传输质量和柔韧性能优异。
为解决以上技术问题，本发明采用的一种技术方案如下：
一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑和助剂，所述助剂包括分散剂，特别是，
所述的分散剂为选自乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸共聚物及十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的组合；所述助剂还包括选自油酸酰胺或芥酸酰胺中的一种或二种的相容剂；
以聚氯乙烯树脂为100重量份计，所述增塑剂、超导电碳黑、分散剂、相容剂的用量分别为60～100份，30～60份、10～30份以及1～10份；
所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料通过如下步骤制得：
（1）、将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速均匀搅拌下，控制温度在20℃～30℃之间，搅拌速度在20～30转/分之间，慢慢倒入超导电碳黑，进行混合浸泡，混合浸泡20小时以上得到浸泡混合物，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与粉末状聚氯乙烯树脂投入到带有旋转功能且内设搅拌的混合器中，在混合器上的电机的旋转速度为80～100转/分，混合器内的搅拌速度为50～60转/分的条件下，进行混合，获得大小为1～3mm的黑色颗粒，待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和助剂加入到Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
根据本发明的进一步实施方案：所述助剂还包括抗氧剂、润滑剂和热稳定剂，三者的用量分别为0.1～1份、0.5～1份、2～5份，其中：抗氧剂可以且优选为选自胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述润滑剂可以且优选为选自聚乙烯蜡和含氟流变剂中的一种或两种的组合；所述的热稳定剂可以且优选为选自钙锌复合稳定剂和有机锡类稳定剂中的一种或多种的组合。
优选地，所述的超导电碳黑为选自JE6900和VXC200中的一种或两种的组合。根据一个具体优选方面，超导电碳黑为JE6900和VXC200按重量比2.5～3.5:1（例如3:1）组成。
优选地，所述的相容剂由油酸酰胺和芥酸酰胺按重量比2.5～3.5:1（例如3:1）组成。
优选地，所述增塑剂为选自合成植物酯、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）及邻苯二甲酸二丁酯（DBP）中的一种或多种的组合。
本发明采取的又一技术方案是：一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法，以重量份计，所述聚氯乙烯半导电柔软复合材料的原料包括聚氯乙烯树脂100份、增塑剂60～100份、超导电碳黑30～60份、分散剂10～30份、相容剂1～10份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.5～1份和热稳定剂2～5份，其中，所述的分散剂为选自乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸共聚物及十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的组合，所述相容剂为选自油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或两种的组合；
所述制备方法包括如下步骤：
（1）、将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速均匀搅拌下，控制温度在20℃～30℃之间，搅拌速度在20～30转/分之间，慢慢倒入超导电碳黑，进行混合浸泡，混合浸泡20小时以上得到浸泡混合物，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与粉末状聚氯乙烯树脂投入到带有旋转功能且内设搅拌的混合器中，在混合器上的电机的旋转速度为80～100转/分，混合器内的搅拌速度为50～60转/分的条件下，进行混合，获得大小为1～3mm的黑色颗粒，待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和助剂加入到Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
优选地，步骤（2）中，所述的混合器为德国制造MIXAGO混合器；步骤（3）中，所述Buss混练机为瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机。
更具体地，抗氧剂为选自胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；润滑剂为选自聚乙烯蜡和含氟流变剂中的一种或两种的组合；热稳定剂为选自钙锌复合稳定剂和有机锡类稳定剂中的一种或多种的组合；超导电碳黑为选自JE6900和VXC200中一种或两种的组合。
优选地，所述增塑剂为选自合成植物酯、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）及邻苯二甲酸二丁酯（DBP）中的一种或多种的组合。
优选地，超导电碳黑为JE6900和VXC200按重量比2.5～3.5:1（例如3:1）组成；相容剂由油酸酰胺和芥酸酰胺按重量比2.5～3.5:1组成。
进一步地，步骤（1）中，混合浸泡的时间为20～30小时，优选25～30小时。
本发明所提供的聚氯乙烯半导电柔软复合材料的各项性能符合医疗电线的工业基础标准要求，特别是，其信号传输质量好，因此，本发明还特别涉及该聚氯乙烯半导电柔软复合材料用于制备医疗电线的用途。
本发明中，全部所述的原料均可以通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。
由以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明所提供的聚氯乙烯半导电柔软复合材料综合性能优异，尤其是信号传输质量和柔韧性优异，特别适于制备医疗电线。
具体实施方式
以下实施例中采用的原料均为商购获得的标准工业品。
实施例1
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方参见表1，其中：
增塑剂为DOP；分散剂为乙烯基双硬脂酰胺和三硬脂酸甘油酯按质量比1:1的组合；超导电碳黑为JE6900与VXC200按质量比3:1的组合；相容剂为油酸酰胺与芥酸酰胺按质量比3:1的组合；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；抗氧剂为胺类抗氧剂与硫代双酚类抗氧剂按质量比1:1的组合。
聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法如下：
（1）、按配方比例，将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速（25转/分）均匀搅拌下，控制温度在约25℃，慢慢倒入超导电碳黑（谨防飞扬），混合浸泡28小时，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与聚氯乙烯树脂粉投入德国制造MIXAGO混合器（该混合器带有旋转功能且内设搅拌），在旋转速度为100转/分，搅拌速度为60转/分的条件下，进行混合，约10分钟，聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑三者充分混合、均匀渗透，达到三相平衡，获得小的黑色颗粒（类似
小圆珠），待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和其它原料按配方比例加入到瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
实施例2
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方参见表1，其中：
增塑剂为DBP；分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物；超导电碳黑为JE6900；相容剂为油酸酰胺与芥酸酰胺按质量比3:1的组合；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法如下：
（1）、按配方比例，将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速（25转/分）均匀搅拌下，控制温度在约25℃，慢慢倒入超导电碳黑（谨防飞扬），混合浸泡25小时，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与聚氯乙烯树脂粉投入德国制造MIXAGO混合器（该混合器带有旋转功能且内设搅拌），在旋转速度为80转/分，搅拌速度为60转/分的条件下，进行混合，约10分钟，聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑三者充分混合、均匀渗透，达到三相平衡，获得小的黑色颗粒（类似
小圆珠），待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和其它原料按配方比例加入到瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
实施例3
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方参见表1，其中：
增塑剂为合成植物酯；分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；超导电碳黑为VXC200；相容剂为油酸酰胺与芥酸酰胺按质量比3:1的组合；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；润滑剂为含氟流变剂；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法如下：
（1）、按配方比例，将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速（25转/分）均匀搅拌下，控制温度在约25℃，慢慢倒入超导电碳黑（谨防飞扬），混合浸泡22小时，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与聚氯乙烯树脂粉投入德国制造MIXAGO混合器（该混合器带有旋转功能且内设搅拌），在旋转速度为100转/分，搅拌速度为50转/分的条件下，进行混合，约10分钟，聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑三者充分混合、均匀渗透，达到三相平衡，获得小的黑色颗粒（类似
小圆珠），待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和其它原料按配方比例加入到瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
实施例4
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方参见表1，其中：
增塑剂为DOP；分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；超导电碳黑为JE6900与VXC200按质量比3:1的组合；相容剂为油酸酰胺；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；润滑剂为含氟流变剂；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法如下：
（1）、按配方比例，将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速（25转/分）均匀搅拌下，控制温度在约25℃，慢慢倒入超导电碳黑（谨防飞扬），混合浸泡28小时，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与聚氯乙烯树脂粉投入德国制造MIXAGO混合器（该混合器带有旋转功能且内设搅拌），在旋转速度为90转/分，搅拌速度为55转/分的条件下，进行混合，约10分钟，聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑三者充分混合、均匀渗透，达到三相平衡，获得小的黑色颗粒（类似
小圆珠），待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和其它原料按配方比例加入到瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
实施例5
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方参见表1，其中：
增塑剂为DBP；分散剂为乙烯-醋酸共聚物；超导电碳黑为JE6900与VXC200按质量比3:1的组合；相容剂为油酸酰胺与芥酸酰胺按质量比3:1的组合；热稳定剂为钙锌复合稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法如下：
（1）、按配方比例，将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速（25转/分均匀搅拌下，控制温度在约25℃，慢慢倒入超导电碳黑（谨防飞扬），混合浸泡28小时，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与聚氯乙烯树脂粉投入德国制造MIXAGO混合器（该混合器带有旋转功能且内设搅拌），在旋转速度为90转/分，搅拌速度为60转/分的条件下，进行混合，约10分钟，聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑三者充分混合、均匀渗透，达到三相平衡，获得小的黑色颗粒（类似小圆珠），待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和其它原料按配方比例加入到瑞士制造KKG14-18型Buss混炼机中，在110℃～155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
对比例1
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其原料配方同实施例1，但是按照传统的工艺来制备：
将PVC树脂、增塑剂、超导电炭黑、分散剂、相容剂按配方比例混合后置于高速捏合机中进行加热搅拌，高速捏合机中搅拌浆转速为282转/分，捏合温度为80～100℃，捏合时间5～10min；
将搅拌好均匀的原料直接进入双螺杆造粒机进行挤出造粒，挤出造粒的成品经过烘干后包装，其中双螺杆造粒机各段加热温度按加热段数从110-155℃均分。
对比例2
本例提供一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其基本同实施例1，不同的是，其原料中不含分散剂。
表1聚氯乙烯半导电柔软复合材料的原料配方
对实施例1～5以及对比例1～2的聚氯乙烯半导电柔软复合材料的各项性能进行测试，结果参见表2。
表2聚氯乙烯半导电柔软复合材料性能指标
从表2可见，本发明提供的聚氯乙烯半导电柔软复合材料满足医疗电线应用要求，特别是信号传输性能和柔韧性能优异。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、超导电碳黑和助剂，所述助剂包括分散剂，其特征在于：
所述的分散剂为选自乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸共聚物及十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的组合；所述助剂还包括选自油酸酰胺或芥酸酰胺中的一种或二种的相容剂；
以聚氯乙烯树脂为100重量份计，所述增塑剂、超导电碳黑、分散剂、相容剂的用量分别为60~100份，30~60份、10~30份以及1~10份；
所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料通过如下步骤制得：
（1）、将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速均匀搅拌下，控制温度在20℃~30℃之间，搅拌速度在20~30转/分之间，慢慢倒入超导电碳黑，进行混合浸泡，混合浸泡20小时以上得到浸泡混合物，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与粉末状聚氯乙烯树脂投入到带有旋转功能且内设搅拌的混合器中，在混合器上的电机的旋转速度为80~100转/分，混合器内的搅拌速度为50~60转/分的条件下，进行混合，获得大小为1~3mm的黑色颗粒，待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和助剂加入到Buss混炼机中，在110℃~155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
2. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其特征在于：所述的助剂还包括抗氧剂、润滑剂和热稳定剂，三者的用量分别为0.1~1份、0.5~1份、2~5份。
3. 根据权利要求2所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为选自胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述润滑剂为选自聚乙烯蜡和含氟流变剂中的一种或两种的组合；所述的热稳定剂为选自钙锌复合稳定剂和有机锡类稳定剂中的一种或多种的组合。
4. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其特征在于：所述的超导电碳黑为选自JE6900和VXC200中的一种或两种的组合。
5. 根据权利要求4所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其特征在于：所述的超导电碳黑为JE6900和VXC200按重量比2.5~3.5:1组成。
6. 根据权利要求1所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料，其特征在于：所述的相容剂由油酸酰胺和芥酸酰胺按重量比2.5~3.5:1组成；所述增塑剂为选自合成植物酯、邻苯二甲酸二辛酯及邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种的组合。
7. 一种聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法，其特征在于：以重量份计，所述聚氯乙烯半导电柔软复合材料的原料包括聚氯乙烯树脂100份、增塑剂60~100份、超导电碳黑30~60份、分散剂10~30份、相容剂1~10份、抗氧剂0.1~1份、润滑剂0.5~1份和热稳定剂2~5份，其中，所述的分散剂为选自乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸共聚物及十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的组合，所述相容剂为选自油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或两种的组合；
所述制备方法包括如下步骤：
（1）、将增塑剂倒入带有搅拌器的不锈钢容器内，在恒速均匀搅拌下，控制温度在20℃~30℃之间，搅拌速度在20~30转/分之间，慢慢倒入超导电碳黑，进行混合浸泡，混合浸泡20小时以上得到浸泡混合物，待用；
（2）、将步骤（1）所得浸泡混合物与粉末状聚氯乙烯树脂投入到带有旋转功能且内设搅拌的混合器中，在混合器上的电机的旋转速度为80~100转/分，混合器内的搅拌速度为50~60转/分的条件下，进行混合，获得大小为1~3mm的黑色颗粒，待用；
（3）、将步骤（2）所得黑色颗粒和助剂加入到Buss混炼机中，在110℃~155℃加热段温度区间内进行往复式混炼，造粒，干燥，即得。
8. 根据权利要求7所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为选自胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述润滑剂为选自聚乙烯蜡和含氟流变剂中的一种或两种的组合；所述的热稳定剂为选自钙锌复合稳定剂和有机锡类稳定剂中的一种或多种的组合；所述的超导电碳黑为选自JE6900和VXC200中的一种或两种的组合；所述增塑剂为选自合成植物酯、邻苯二甲酸二辛酯及邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种的组合。
9. 根据权利要求8所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料的制备方法，其特征在于：所述的超导电碳黑为JE6900和VXC200按重量比2.5~3.5:1组成；所述的相容剂由油酸酰胺和芥酸酰胺按重量比2.5~3.5:1组成。
10. 一种权利要求1至6中任一项权利要求所述的聚氯乙烯半导电柔软复合材料用于制备医疗电线的用途。
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