CN104292700A - 一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯磺化聚乙烯、己二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、硬脂酸、氢氧化铝、二氧化硅、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二盐基硫酸铅、三盐基硫酸铅、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷、改性植物纤维、聚乙烯蜡、硫代二丙酸二月桂酯。本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其强度高，韧性好，制作的绝缘电缆综合性能好，使用寿命长。

Description

一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料。
背景技术
聚氯乙烯价格低廉，原料来源广泛，具有难燃、耐磨、抗化学腐蚀、电绝缘性能优异和机械强度高等优点，在工业、农业、建筑、日用品、包装以及电力等方面具有广泛的应用。但是聚氯乙烯分子链极性较强，对外显示出一定的脆性，限制了聚氯乙烯的应用。现存的聚氯乙烯电缆脆性大，其强度和韧性不能满足社会的要求，需要进行改进。
发明内容
本发明提出了一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其强度高，韧性好，制作的绝缘电缆综合性能好，使用寿命长。
本发明提出了一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯70-85份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-15份、氯磺化聚乙烯5-15份、己二酸二辛酯5-10份、偏苯三酸三辛酯1-3份、硬脂酸0.6-0.9份、氢氧化铝5-9份、二氧化硅5-15份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2-0.5份、二盐基硫酸铅1-3份、三盐基硫酸铅4-6份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.5-1.3份、改性植物纤维35-48份、聚乙烯蜡0.2-0.7份、硫代二丙酸二月桂酯0.2-0.6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯75-80份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12-14份、氯磺化聚乙烯7-11份、己二酸二辛酯7-8.6份、偏苯三酸三辛酯1.6-2.3份、硬脂酸0.68-0.79份、氢氧化铝5.9-7.9份、二氧化硅9-13份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.26-0.35份、二盐基硫酸铅1.2-2.3份、三盐基硫酸铅4.6-5.1份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.7-1.2份、改性植物纤维39-43份、聚乙烯蜡0.36-0.57份、硫代二丙酸二月桂酯0.29-0.54份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯78份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12.6份、氯磺化聚乙烯9.8份、己二酸二辛酯8.4份、偏苯三酸三辛酯2.1份、硬脂酸0.74份、氢氧化铝7.6份、二氧化硅12.4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.31份、二盐基硫酸铅1.7份、三盐基硫酸铅4.9份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.96份、改性植物纤维41份、聚乙烯蜡0.46份、硫代二丙酸二月桂酯0.38份。
优选地，所述改性植物纤维的粒径为20-50μm。
优选地，所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将20-50份植物纤维加入到50-100份氢氧化钠水溶液中浸泡50-60h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为25-30wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入60-80份偶联剂水溶液中搅拌20-50min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为5-10wt％。
优选地，所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将30份植物纤维加入到70份氢氧化钠水溶液中浸泡53h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为26wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入75份偶联剂水溶液中搅拌33min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为9wt％。
优选地，所述植物纤维为竹粉纤维、芦苇纤维、稻壳纤维中的一种或者多种的组合。
优选地，所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
本发明中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物无规则的分散在聚氯乙烯基体中，形成致密的分散相，氯磺化聚乙烯作为一种优良的合成橡胶具有良好的耐候性和抗氧化性，添加到聚氯乙烯中，与聚氯乙烯配合形成了连续网络结构，包含在网络结构内的分散粒子，受冲击时弹性网络起到传递、分散和吸收能量的作用，避免了局部应力集中产生裂纹，其弹性体还可以引发基体银纹和剪切带吸收能量，使材料不会轻易被冲击破坏，提高了材料的韧性、耐候性和抗氧化性，改善了体系的抗冲击性；刚性无机粒子氢氧化铝、二氧化硅和弹性粒子乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合改性，有效提高体系的冲击强度的同时抑制了因乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的加入引起的拉伸强度的下降，改善体系韧性的同时提高了体系的强度；植物纤维经改性后，其中的部分果胶、木素、半纤维素等低分子量杂质被溶解，纤维的直径降低，长径比增加，表面的杂质被除去，纤维表面变得粗糙，添加到复合材料中，纤维与基体的有效接触面积增大，与界面基体之间黏合能力增强，提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度，减少了因大颗粒存在引起的应力集中点；双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷作为纯有机热稳定剂与二盐基硫酸铅、三盐基硫酸铅和硬脂酸配合作为稳定剂，提高了复合材料的热稳性，使材料具有长效的稳定性。
本发明中，通过选择合适的原料，调节原料的含量，使各原料的性能相互协同和促进，得到的高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料强度高、韧性好，用其制作的绝缘电缆综合性能好，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
在具体实施例中，本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料中，聚氯乙烯的重量份可以为70.6、71、71.5、72、72.3、73、73.4、74、74.2、75.4、76、76.3、77、77.8、78.4、79、79.3、81、81.3、82、82.4、83、83.5、84、84.5份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量份可以为10.6、11、11.2、11.8、12.3、12.5、13、13.5、14.3、14.8份，氯磺化聚乙烯的重量份可以为5.6、6、6.3、7.4、8、8.5、9、9.3、10、10.2、11.3、12、12.4、13、13.5、14、14.6份，己二酸二辛酯的重量份可以为5.6、6、6.3、7.4、8、8.5、9、9.3份，偏苯三酸三辛酯的重量份可以为1.2、1.3、1.5、1.56、1.67、1.9、1.94、2、2.5、2.6、2.68、2.9、2.94份，硬脂酸的重量份可以为0.63、0.67、0.72、0.76、0.8、0.84、0.89份，氢氧化铝的重量份可以为5.6、6、6.4、6.9、7、7.3、8、8.5、8.7份，二氧化硅的重量份可以为5.3、6、6.4、7、7.5、8、8.3、9.2、10、10.3、11、11.5、12、12.3、13.4、14、14.6份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量份可以为0.29、0.33、0.36、0.4、0.46、0.49份，二盐基硫酸铅的重量份可以为1.3、1.46、1.6、1.68、1.9、1.96、2、2.4、2.56、2.8、2.86、2.9、2.93份，三盐基硫酸铅的重量份可以为4.3、4.76、4.8、5、5.2、5.6、5.76、5.9份，双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷的重量份可以为0.56、0.6、0.63、0.78、0.8、0.89、0.94、1、1.06、1.1、1.12、1.25份，改性植物纤维的重量份可以为35.6、36、36.8、37、37.8、38、38.9、39.5、40、42、43.5、44、44.6、45、45.6、46、46.8、47、47.6份，聚乙烯蜡的重量份可以为0.23、0.26、0.28、0.3、0.4、0.45、0.5、0.56、0.6、0.63、0.68份，硫代二丙酸二月桂酯的重量份可以为0.26、0.3、0.35、0.4、0.42、0.5、0.53、0.58份。
实施例1
本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯70份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15份、氯磺化聚乙烯15份、己二酸二辛酯5份、偏苯三酸三辛酯3份、硬脂酸0.6份、氢氧化铝9份、二氧化硅5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.5份、二盐基硫酸铅1份、三盐基硫酸铅6份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷1.3份、改性植物纤维48份、聚乙烯蜡0.2份、硫代二丙酸二月桂酯0.6份。
对本实施例所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料进行性能检测，检测结果为：拉伸强度为33MPa，断裂伸长率为170％。
实施例2
本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯85份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份、氯磺化聚乙烯5份、己二酸二辛酯10份、偏苯三酸三辛酯1份、硬脂酸0.9份、氢氧化铝5份、二氧化硅15份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2份、二盐基硫酸铅3份、三盐基硫酸铅4份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.5份、改性植物纤维35份、聚乙烯蜡0.7份、硫代二丙酸二月桂酯0.2份；其中，所述改性植物纤维的粒径为20μm；
所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将20份植物纤维加入到50份氢氧化钠水溶液中浸泡60h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为25wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入60份偶联剂水溶液中搅拌50min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为5wt％；所述植物纤维为竹粉纤维。
对本实施例所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料进行性能检测，检测结果为：拉伸强度为32MPa，断裂伸长率为180％。
实施例3
本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯79份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11份、氯磺化聚乙烯10份、己二酸二辛酯9份、偏苯三酸三辛酯2.9份、硬脂酸0.8份、氢氧化铝8.5份、二氧化硅11份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.46份、二盐基硫酸铅2.4份、三盐基硫酸铅5.6份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷1.1份、改性植物纤维45.6份、聚乙烯蜡0.6份、硫代二丙酸二月桂酯0.42份；
其中，所述改性植物纤维的粒径为50μm；
所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将50份植物纤维加入到100份氢氧化钠水溶液中浸泡50h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为25-30wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入60-80份偶联剂水溶液中搅拌50min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为10wt％；所述植物纤维为竹粉纤维、芦苇纤维、稻壳纤维按任意重量比的组合。
对本实施例所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料进行性能检测，检测结果为：拉伸强度为37MPa，断裂伸长率为195％。
实施例4
本发明所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯78份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12.6份、氯磺化聚乙烯9.8份、己二酸二辛酯8.4份、偏苯三酸三辛酯2.1份、硬脂酸0.74份、氢氧化铝7.6份、二氧化硅12.4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.31份、二盐基硫酸铅1.7份、三盐基硫酸铅4.9份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.96份、改性植物纤维41份、聚乙烯蜡0.46份、硫代二丙酸二月桂酯0.38份；
其中，所述改性植物纤维的粒径为35μm；
所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将30份植物纤维加入到70份氢氧化钠水溶液中浸泡53h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为26wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入75份偶联剂水溶液中搅拌33min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为9wt％；所述植物纤维为芦苇纤维、稻壳纤维按重量份1:3的组合；所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
对本实施例所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料进行性能检测，检测结果为：拉伸强度为39MPa，断裂伸长率为210％。

Claims (8)

1.一种高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯70-85份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-15份、氯磺化聚乙烯5-15份、己二酸二辛酯5-10份、偏苯三酸三辛酯1-3份、硬脂酸0.6-0.9份、氢氧化铝5-9份、二氧化硅5-15份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2-0.5份、二盐基硫酸铅1-3份、三盐基硫酸铅4-6份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.5-1.3份、改性植物纤维35-48份、聚乙烯蜡0.2-0.7份、硫代二丙酸二月桂酯0.2-0.6份。
2.根据权利要求1所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯75-80份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12-14份、氯磺化聚乙烯7-11份、己二酸二辛酯7-8.6份、偏苯三酸三辛酯1.6-2.3份、硬脂酸0.68-0.79份、氢氧化铝5.9-7.9份、二氧化硅9-13份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.26-0.35份、二盐基硫酸铅1.2-2.3份、三盐基硫酸铅4.6-5.1份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.7-1.2份、改性植物纤维39-43份、聚乙烯蜡0.36-0.57份、硫代二丙酸二月桂酯0.29-0.54份。
3.根据权利要求1或2所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯78份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12.6份、氯磺化聚乙烯9.8份、己二酸二辛酯8.4份、偏苯三酸三辛酯2.1份、硬脂酸0.74份、氢氧化铝7.6份、二氧化硅12.4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.31份、二盐基硫酸铅1.7份、三盐基硫酸铅4.9份、双(2-羟乙基)氨基(三羟甲基)甲烷0.96份、改性植物纤维41份、聚乙烯蜡0.46份、硫代二丙酸二月桂酯0.38份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，所述改性植物纤维的粒径为20-50μm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将20-50份植物纤维加入到50-100份氢氧化钠水溶液中浸泡50-60h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为25-30wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入60-80份偶联剂水溶液中搅拌20-50min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为5-10wt％。
6.根据权利要求5所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，所述改性植物纤维按照以下工艺进行制备：按重量份将30份植物纤维加入到70份氢氧化钠水溶液中浸泡53h，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为26wt％，将浸泡过的植物纤维用水冲洗后放入75份偶联剂水溶液中搅拌33min得到所述改性植物纤维，其中，偶联剂水溶液中偶联剂的质量分数为9wt％。
7.根据权利要求5或6所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，所述植物纤维为竹粉纤维、芦苇纤维、稻壳纤维中的一种或者多种的组合。
8.根据权利要求5-7中任一项所述高强高韧改性聚氯乙烯绝缘电缆材料，其特征在于，所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
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