CN103865244B - 一种电缆用聚酯塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆用聚酯塑料及其制备方法，其原料的质量百分比为：助剂为0.1～1％，色母粒为2～4％，改性聚酯为余量；其具体步骤为：将改性聚酯，助剂，色母粒按照配比进行混合，然后熔融造粒即可得到聚酯塑料。本发明的工艺流程简单，易于规模化生产。本发明在通过化学接枝共聚的方法，在聚酯主链上引入抗紫外功能纳米颗粒，实现聚酯阻燃性能，同时采用原位聚合改性的方法，使表面改性颗粒与聚合原料添加到聚合装置中，用于物理纳米粒子的分散，提高聚合后共聚物中阻燃颗粒的均匀性。
Description
【技术领域】
本发明涉及电力材料技术领域，具体地说，是一种电缆用聚酯塑料及其制备方法。
【背景技术】
塑料绝缘电力电缆的绝缘层为塑料，常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。塑料电缆结构简单，制造加工方便，重量轻，敷设安装方便，不受敷设落差限制。因此广泛应用作中低压电缆，并有取代粘性浸渍油纸电缆的趋势。其最大缺点是存在树枝化击穿现象，这限制了它在更高电压的使用。
中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。
2008年11月，我国为应对世界金融危机，政府决定投入4万亿元拉动内需，其中有大约40％以上用于城乡电网建设与改造。全国电线电缆行业又有了良好的市场机遇，各地电线电缆企业抓住机遇，迎接新一轮城乡电网建设与改造。
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。
随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电缆用聚酯塑料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
助剂 0.1～1％
色母粒 2～4％
改性聚酯 余量
所述的色母粒的质量百分比为3％。
所述的色母粒为红色，蓝色或者黄色色母粒。
所述的助剂为SAG相容剂，购自南通日之升公司。
所述的色母粒为市售产品，具体可以为红色，蓝色，黄色色母粒，购自上海盛夏化工有限公司。
一种改性聚酯的制备方法，其具体步骤为：
(1)功能母粒的制备：
在乙醇为溶剂条件下分散无机颗粒；然后在碱性条件下，加入氨丙基三甲氧硅烷，反应后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒；
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为1～20kg/m3，体系pH控制为8.5～9.5，反应温度为60～75℃，反应时间为150～240min；
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡，纳米氧化铟锑和纳米二氧化钛颗粒，三者的质量比为1∶2∶3，平均粒径为10～50nm，在醇溶液分散过程采用超声分散70min；
(2)聚酯的合成：
然后在氮气保护下，以表面功能化无机颗粒，对苯二甲酸，乙二醇为原料，进行第一步酯化反应，然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚，再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中，原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.75～1.85，无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的6.5～7.5wt％。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下，无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆，然后再在压强为0.3～0.4MPa条件下，多元酸与乙二醇进行酯化反应，反应温度在220～250℃，反应3～4h。
所述的第二步预缩聚反应，多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇；原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.03～0.05。
所述的第二步预缩聚反应，控制反应温度在260～280℃，保持2～3h。
所述的第三步终缩聚反应，控制真空度低于60Pa，反应温度在270～290℃，反应时间为2～4h。
一种电缆用聚酯塑料的制备方法，将改性聚酯，助剂，色母粒按照配比进行混合，然后熔融造粒即可得到聚酯塑料。
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料的制备方法，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到黑色阻燃聚酯塑料。
SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的简写。
PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯的的简写。
所述的SBS粒子可由PBT粒子替换，即可得到一种用于电力领域的含纳米粒子的聚酯塑料。
一种用于电力领域的电线塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
一种用于电力领域的电线塑料，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到电线塑料。
所述的1-己烯可由PBT粒子替换，即可得到一种电力电缆用的聚酯料。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明在通过化学接枝共聚的方法，在聚酯主链上引入抗紫外功能纳米颗粒，实现聚酯阻燃性能，同时采用原位聚合改性的方法，使表面改性颗粒与聚合原料添加到聚合装置中，用于物理纳米粒子的分散，提高聚合后共聚物中阻燃颗粒的均匀性。
本发明通过氨基化的无机颗粒和酸化的稻壳粉进行化学键的作用，同时利用稻壳粉自身的吸附作用，使无机颗粒与稻壳粉的结合更加紧密，有利于缓慢发挥无机颗粒的阻燃功效。
本发明的工艺流程简单，易于规模化生产。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种电缆用聚酯塑料及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
助剂 0.1％
色母粒 2％
改性聚酯 97.9％
所述的改性聚酯的制备方法，其具体步骤为：
(1)在乙醇为溶剂条件下分散无机颗粒；然后在碱性条件下，加入氨丙基三甲氧硅烷，反应后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒；
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为1～20kg/m3，体系pH控制为8.5～9.5，反应温度为60～75℃，反应时间为150～240min；
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡，纳米氧化铟锑和纳米二氧化钛颗粒，三者的质量比为1∶2∶3，平均粒径为10～50nm，在醇溶液分散过程采用超声分散70min；
(2)然后在氮气保护下，以表面功能化无机颗粒，对苯二甲酸，乙二醇为原料，进行第一步酯化反应，然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚，再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中，原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.75，无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的6.5wt％。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下，无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆，然后再在压强为0.3～0.4MPa条件下，多元酸与乙二醇进行酯化反应，反应温度在220～250℃，反应3～4h。
所述的第二步预缩聚反应，多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇；原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.03。
所述的第二步预缩聚反应，控制反应温度在260～280℃，保持2～3h。
所述的第三步终缩聚反应，控制真空度低于60Pa，反应温度在270～290℃，反应时间为2～4h。
一种电缆用聚酯塑料的制备方法，将改性聚酯，助剂，色母粒按照配比进行混合，然后熔融造粒即可得到聚酯塑料。
实施例2
一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
助剂 0.5％
色母粒 3％
改性聚酯 96.5％
所述的改性聚酯的制备方法，其具体步骤为：
(1)在乙醇为溶剂条件下分散无机颗粒；然后在碱性条件下，加入氨丙基三甲氧硅烷，反应后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒；
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为1～20kg/m3，体系pH控制为8.5～9.5，反应温度为60～75℃，反应时间为150～240min；
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡，纳米氧化铟锑和纳米二氧化钛颗粒，三者的质量比为1∶2∶3，平均粒径为10～50nm，在醇溶液分散过程采用超声分散70min；
(2)然后在氮气保护下，以表面功能化无机颗粒，对苯二甲酸，乙二醇为原料，进行第一步酯化反应，然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚，再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中，原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.8，无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的7wt％。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下，无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆，然后再在压强为0.3～0.4MPa条件下，多元酸与乙二醇进行酯化反应，反应温度在220～250℃，反应3～4h。
所述的第二步预缩聚反应，多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇；原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.04。
所述的第二步预缩聚反应，控制反应温度在260～280℃，保持2～3h。
所述的第三步终缩聚反应，控制真空度低于60Pa，反应温度在270～290℃，反应时间为2～4h。
一种电缆用聚酯塑料的制备方法，将改性聚酯，助剂，色母粒按照配比进行混合，然后熔融造粒即可得到聚酯塑料。
实施例3
一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
助剂 1％
色母粒 4％
改性聚酯 95％
所述的改性聚酯的制备方法，其具体步骤为：
(1)在乙醇为溶剂条件下分散无机颗粒；然后在碱性条件下，加入氨丙基三甲氧硅烷，反应后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒；
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为1～20kg/m3，体系pH控制为8.5～9.5，反应温度为60～75℃，反应时间为150～240min；
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡，纳米氧化铟锑和纳米二氧化钛颗粒，三者的质量比为1∶2∶3，平均粒径为10～50nm，在醇溶液分散过程采用超声分散70min；
(2)然后在氮气保护下，以表面功能化无机颗粒，对苯二甲酸，乙二醇为原料，进行第一步酯化反应，然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚，再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
所述的第一步酯化反应中，原料对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比例为1∶1.85，无机颗粒添加量为对苯二甲酸质量分数的7.5wt％。
所述的第一步酯化反应是在氮气保护下，无机颗粒先在乙二醇溶液中分散打浆，然后再在压强为0.3～0.4MPa条件下，多元酸与乙二醇进行酯化反应，反应温度在220～250℃，反应3～4h。
所述的第二步预缩聚反应，多元醇原料为山梨醇或者季戊四醇；原料中对苯二甲酸与多元醇的摩尔比为1∶0.05。
所述的第二步预缩聚反应，控制反应温度在260～280℃，保持2～3h。
所述的第三步终缩聚反应，控制真空度低于60Pa，反应温度在270～290℃，反应时间为2～4h。
一种电缆用聚酯塑料的制备方法，将改性聚酯，助剂，色母粒按照配比进行混合，然后熔融造粒即可得到聚酯塑料。
实施例4
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例1。
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料的制备方法，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到黑色阻燃聚酯塑料。
本实施例中的SBS粒子可由PBT粒子替换，即可得到一种用于电力领域的含纳米粒子的聚酯塑料。
实施例5
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例2。
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料的制备方法，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到黑色阻燃聚酯塑料。
本实施例中的SBS粒子可由PBT粒子替换，即可得到一种用于电力领域的含纳米粒子的聚酯塑料。
实施例6
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例3。
一种用于电力领域的黑色阻燃聚酯塑料的制备方法，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到黑色阻燃聚酯塑料。
本实施例中的SBS粒子可由PBT粒子替换，即可得到一种用于电力领域的含纳米粒子的聚酯塑料。
实施例7
一种用于电力领域的电线塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例1。
一种用于电力领域的电线塑料，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到电线塑料。
所述的1-己烯可由PBT粒子替换，即可得到一种电力电缆用的聚酯料。
实施例8
一种用于电力领域的电线塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例2。
一种用于电力领域的电线塑料，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到电线塑料。
所述的1-己烯可由PBT粒子替换，即可得到一种电力电缆用的聚酯料。
实施例9
一种用于电力领域的电线塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
所述的改性聚酯的制备方法同实施例3。
一种用于电力领域的电线塑料，将各种原料进行混合，然后熔融挤出即可得到电线塑料。
所述的1-己烯可由PBT粒子替换，即可得到一种电力电缆用的聚酯料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，其原料的质量百分比为：
助剂 0.1～1％
色母粒 2～4％
改性聚酯 余量
所述的改性聚酯的制备方法为功能母粒的制备和聚酯的合成两个步骤，具体为：
（1）功能母粒的制备：
在乙醇为溶剂条件下分散无机颗粒；然后在碱性条件下，加入氨丙基三甲氧硅烷，反应后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备得到表面功能化无机颗粒；
所述的无机颗粒在醇溶液中浓度为1～20 kg/m3，体系pH控制为8.5～9.5，反应温度为60～75℃，反应时间为150～240min；
所述的无机颗粒为纳米氧化铟锡，纳米氧化铟锑和纳米二氧化钛颗粒，三者的质量比为1：2：3，平均粒径为10～50nm，在醇溶液分散过程采用超声分散70min；
（2）聚酯的合成：
然后在氮气保护下，以表面功能化无机颗粒，对苯二甲酸，乙二醇为原料，进行第一步酯化反应，然后再在第二步预缩聚反应过程中加入多元醇进行共缩聚，再经第三步终缩聚反应制备得到改性聚酯。
2.如权利要求1所述的一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，所述的色母粒的质量百分比为3％。
3.如权利要求1所述的一种电缆用聚酯塑料，其特征在于，所述的色母粒为红色，蓝色或者黄色色母粒。
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