CN104861397A - 一种聚氯乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氯乙烯电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，公开了一种聚氯乙烯电缆料，包括重量份数的以下组分：聚氯乙烯(PVC)100份，增塑剂20～80份、钙锌热稳定剂0.5～6份、润滑剂0.5～6份、填料20～60份、加工助剂0.1～6份，阻燃剂5～50份，紫外线吸收剂0.5～5份，抗氧剂0.5～5份，丁腈橡胶1～10份，着色剂1～6份。本发明还提供一种聚氯乙烯电缆料的制备方法。与现有技术相比，本发明能够提供一种具备高耐寒、高阻燃、高抗紫外性能的电缆料。

Description

一种聚氯乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，提供一种具有阻燃、耐寒和抗紫外功能的电缆料，尤其是一种聚氯乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆是用于传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品。广义的电线电缆亦简称为电缆，狭义的电缆是指绝缘电缆，它可定义为：由下列部分组成的集合体；一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体。
电线电缆可以分类成裸电线体制品、电力电缆、通讯电缆及光纤等。其中，电力电缆、通讯电缆及光纤均在外部挤(绕)包有绝缘层。
目前，电线电缆的应用越来越广，但是，现有电缆中存在诸多缺陷，尤其是在耐寒、阻燃、抗紫外等性能方面，故如何提供一种具备高耐寒、高阻燃、高抗紫外性能的电缆料是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种聚氯乙烯电缆料及其制备方法，能够在保证GB/T 8815-2008(《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》国家标准2008年)中所述的HR-70电线电缆护套产品的质量和使用性能的前提下，还可同时具备高耐寒、阻燃、抗紫外性能之要求。
本发明实施例提供的一种聚氯乙烯电缆料，包括重量份数的以下组分：聚氯乙烯(PVC)100份，增塑剂20～80份、钙锌热稳定剂0.5～6份、润滑剂0.5～6份、填料20～60份、加工助剂0.1～6份，阻燃剂5～50份，紫外线吸收剂0.5～5份，抗氧剂0.5～5份，丁腈橡胶1～10份，着色剂1～6份。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、硼酸锌、包覆红磷、改性阻燃剂HFR-17、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、磷酸三异丙基苯酯(IPPP)、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)中的一种或一种以上的组合。
其中，阻燃剂分为固态阻燃剂和液体阻燃剂，固态阻燃剂为：氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、硼酸锌、包覆红磷、改性阻燃剂HFR-17、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)，液体阻燃剂为磷酸三异丙基苯酯(IPPP)、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)。
优选地，所述抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯(DSTP)和硫代二丙酸二月桂醇酯(DLTP)中的一种或一种以上的组合。
其中，四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯优选为IRGANOX1010，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯优选为AT-168。
优选地，所述紫外线吸收剂为正2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-5-甲基苯并三唑中的一种或两种。
其中，正2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮优选为市售531，2-羟基-5-甲基苯并三唑优选为市售5522。
优选地，所述钙锌热稳定剂为液体钙锌热稳定剂、粉末钙锌热稳定剂中的一种或两种。
优选地，所述着色剂为钛白粉、煤灰粉、炭黑和色母料中的一种或一种以上的组合。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)(DOP)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、三乙二醇二异辛酸酯(3G8)、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯(DINCH)、柠檬酸酯类环保增塑剂、己二酸聚酯增塑剂、1，2，4-三苯甲酸二辛基一癸基酯、极性高分子聚酯增塑剂、环氧大豆油和氯化石蜡中的三种或三种以上的组合。
其中，柠檬酸酯类环保增塑剂优选山东万图WT50或WT108；己二酸聚酯增塑剂优选台湾长春D-190；1，2，4-三苯甲酸二辛基一癸基酯优选联成化学UN380；极性高分子聚酯增塑剂优选PN 1030。
优选地，所述丁腈橡胶为粉末丁腈橡胶、液体丁腈橡胶中的一种或两种。
本发明中的增塑剂可以增加PVC的可塑性，使之利于加工；同时，耐寒增塑剂可赋予PVC电缆料低温柔顺性，阻燃增塑剂与无机阻燃剂协同作用提高电缆料的阻燃性能，聚酯增塑剂提高增塑剂体系在电缆料体系中的稳定性；钙锌热稳定剂提高PVC在加工和应用过程中的热稳定性，防止其降解；润滑剂可降低树脂的熔体粘度，改善其流动性；加工助剂可加快PVC的塑化过程和促进填料在基体树脂中分散均匀，改进热塑性熔体的流变性能，提高制品的外观质量等；丁腈橡胶可提高制品的抗冲击强度、增塑剂的用量，抑制增塑剂的析出；抗氧剂可防止PVC电缆料在加工和应用过程中的热老氧化降解，延长制品的使用寿命；紫外线吸收剂用作提高护套料的光老化性能。
而且，为了降低树脂的熔体粘度，改善其流动性，本发明中还添加一定的润滑剂，其中，润滑剂可以为硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或一种以上的组合。
本发明中所用填料为轻质活性碳酸钙、重质活性碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、煅烧高岭土和煤灰粉中的一种或一种以上的组合。
本发明的另一目的在于提供一种上述聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按照权利要求1～8任意一项所限定的组分及含量称取原料；
(2)混料：
a、第一阶段：常温下，将聚氯乙烯与增塑剂混合，或者将聚氯乙烯、增塑剂与液态阻燃剂混合，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～10min，得到混合物A；
b、第二阶段：常温下，在混合物A中加入固态阻燃剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，或者在混合物A中加入紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，混合均匀，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～5min，得到混合物B；
c、第三阶段：在混合物B中加入丁腈橡胶和着色剂，混合频率为20～60MHz/min，升温至80～110℃，再混合2～10min；降低混合频率为10～40MHz/min，降温至40～50℃，放料，得到混合物C；
(3)挤塑：将混合物C挤出，挤出温度为120～170℃；
(4)造粒收料：将步骤(3)挤塑后的物料进行造粒，收料。
当阻燃剂全部为固态阻燃剂时，阻燃剂均在混料的第二阶段添加。
当阻燃剂全部为液态阻燃剂时，阻燃剂均在混料的第一阶段添加，与聚氯乙烯和增塑剂一起混合。
当阻燃剂包括固态阻燃剂和液态阻燃剂时，其中的液态阻燃剂在混料的第一阶段添加，与聚氯乙烯和增塑剂一起混合；而其中的固态阻燃剂则在混料的第二阶段添加。
将液态阻燃剂与聚氯乙烯和增塑剂一起混，能够改善聚氯乙烯电缆料的低温脆化特性，降低聚氯乙烯电缆料的低温脆化温度。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的电缆产品除具备传统的HR-70电线电缆护套产品的质量和使用性能以外，在断裂拉伸应变、20℃体积电阻率、老化后的断裂拉伸应变、断裂拉伸应变最大变化率以及热老化质量损失等方面性能突出，能够实现很好的耐寒、高阻燃、抗紫外等性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种聚氯乙烯电缆料及其制造方法，用于提供一种在断裂拉伸应变、20℃体积电阻率、老化后的断裂拉伸应变、断裂拉伸应变最大变化率以及热老化质量损失等方面性能突出，具备很好的耐寒、高阻燃、抗紫外等性能的电缆材料。
本发明实施例提供的一种聚氯乙烯电缆料，各组分质量份数为：聚氯乙烯PVC 100份，增塑剂为20～80份、钙锌热稳定剂为0.5～6份、润滑剂为0.5～6份、填料为20～60份、加工助剂为0.1～6份，阻燃剂5～50份，紫外线吸收剂0.5～5份，抗氧剂0.5～5份，丁腈橡胶1～10份，着色剂1～6份。
上述聚氯乙烯电缆料的制造方法包括如下步骤：
(1)配料：按照各组分及含量比例称取原料；
(2)混料：
a、第一阶段：常温下，将聚氯乙烯与增塑剂混合，或者将聚氯乙烯、增塑剂与液态阻燃剂混合，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～10min，得到混合物A；
b、第二阶段：常温下，在混合物A中加入固态阻燃剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，或者在混合物A中加入紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，混合均匀，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～5min，得到混合物B；
c、第三阶段：在混合物B中加入丁腈橡胶和着色剂，混合频率为20～60MHz/min，升温至80～110℃，再混合2～10min；降低混合频率为10～40MHz/min，降温至40～50℃，放料，得到混合物C；
(3)挤塑：将混合物C挤出，挤出温度为120～170℃；
(4)造粒收料：将步骤(3)挤塑后的物料进行造粒，收料。
当阻燃剂全部为固态阻燃剂时，阻燃剂均在混料的第二阶段添加。
当阻燃剂全部为液态阻燃剂时，阻燃剂均在混料的第一阶段添加，与聚氯乙烯和增塑剂一起混合。
当阻燃剂包括固态阻燃剂和液态阻燃剂时，其中的液态阻燃剂在混料的第一阶段添加，与聚氯乙烯和增塑剂一起混合；而其中的固态阻燃剂则在混料的第二阶段添加。
将液态阻燃剂与聚氯乙烯和增塑剂一起混，能够改善聚氯乙烯电缆料的低温脆化特性，降低聚氯乙烯电缆料的低温脆化温度。
实施例1：
一种聚氯乙烯电缆料，包括：聚氯乙烯PVC 100份，增塑剂为20份、钙锌热稳定剂为0.5份、润滑剂为0.5份、填料为20份、加工助剂为0.1份，阻燃剂5份，紫外线吸收剂0.5份，抗氧剂0.5份，丁腈橡胶1份，着色剂1份。
本实施例的阻燃剂5份均为固态阻燃剂。
在本实施例中，上述聚氯乙烯电缆料的制造方法，包括如下步骤：
101、配料：按照上述原料组分中所限定的组分及各自含量比例称取原料；
102、混料：
(1)将配料称取的PVC和增塑剂进行第一阶段常温混合，混合频率为20～60MHz/min，混合2～10min；
(2)依次加入阻燃剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料以及加工助剂进行第二阶段常温混合，混合频率为20～60MHz/min，混合2～5min；；
(3)加入丁腈橡胶、着色剂进行第三阶段混合；在温度升至80～110℃后，温度稳定时再混合2～10min，降低混合速度为10～40MHz/min，在温度降至40～50℃时放料；
103、挤塑：将经过前述程序得到的混合物料进行挤出，挤出温度为120～170℃；
104、造粒收料：将挤出的混合物料进行造粒并收料。
实施例2
一种聚氯乙烯电缆料，各组分质量份数为：聚氯乙烯PVC 100份，增塑剂为80份、钙锌热稳定剂为6份、润滑剂为6份、填料为60份、加工助剂为6份，阻燃剂50份，紫外线吸收剂5份，抗氧剂5份，丁腈橡胶10份，着色剂6份。
本实施例的阻燃剂50份包括25份液态阻燃剂和25份固态阻燃剂。
在本实施例中，上述聚氯乙烯电缆料的制造方法，包括如下步骤：
201、配料：按照上述原料组分中所限定的组分及各自含量比例称取原料；
202、混料：(1)将配料称取的PVC、增塑剂和液态阻燃剂进行第一阶段常温混合，混合频率为20～60MHz/min，混合2～10min；
(2)依次加入固态阻燃剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料以及加工助剂进行第二阶段常温混合，混合频率为20～60MHz/min，混合2～5min；
(3)加入丁腈橡胶、着色剂进行第三阶段混合；在温度升至80～110℃后，温度稳定时再混合2～10min，后降低混合速度为10～40MHz/min，在温度降至40～50℃时放料；
203、挤塑：将经过前述程序得到的混合物料进行挤出，挤出温度为120～170℃；
204、造粒收料：将挤出的混合物料进行造粒并收料。
实施例3
一种聚氯乙烯电缆料，各组分质量份数为：聚氯乙烯PVC 100份，增塑剂为50份、钙锌热稳定剂为2份、润滑剂为2份、填料为40份、加工助剂为1.5份，阻燃剂25份，紫外线吸收剂3份，抗氧剂3份，丁腈橡胶5份，着色剂3份。
本实施例中的阻燃剂25份均为液态阻燃剂。
在本实施例中，上述聚氯乙烯电缆料的制造方法，包括如下步骤：
301、配料：按照上述原料组分中所限定的组分及各自含量比例称取原料；
302、混料：(1)将配料称取的PVC、增塑剂和液态阻燃剂进行第一阶段常温混合；
(2)依次加入紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料以及加工助剂进行第二阶段常温混合，混合频率为20～60MHz/min，混合2～5min；
(3)加入丁腈橡胶、着色剂进行第三阶段混合；在温度升至80～110℃后，温度稳定时再混合2～10min，后降低混合速度为10～40MHz/min，在温度降至40～50℃时放料；
303、挤塑：将经过前述程序得到的混合物料进行挤出，挤出温度为120～170℃；
304、造粒收料：将挤出的混合物料进行造粒并收料。
实施例4
基于以上实施例，本实施例提供实际配料、制造以及测试结果数据，具体如下：
上述聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
配料：按如下重量称取原料，PVC树脂粉50kg，DOP 25kg，DOA 4kg，DOS 4kg，三氧化二锑4kg，十溴二苯乙烷5kg，钙锌热稳定剂4kg，硬脂酸钙1kg，石蜡1kg，煤灰粉1kg，煅烧高岭土15kg，加工助剂0.3kg，抗氧剂1010称取0.3kg，紫外线吸收剂531称取0.3kg，粉末丁腈橡胶3.5kg。
混料：向混合频率设定为20～60MHz/min的混合机内加入上述PVC树脂粉、DOP、DOA、DOS，混合2～10min、温度30～60℃；加入三氧化二锑、十溴二苯乙烷、钙锌热稳定剂、硬脂酸钙、石蜡、煅烧高岭土、抗氧剂1010、紫外线吸收剂531、加工助剂，继续混合，并将温度升至60～80℃后，加入煤灰粉、粉末丁腈橡胶混合，并升温至80～110℃，当温度稳定后再混合2～10min，后降低混合速度为10～40MHz/min，当温度降至40～50℃时放料；
挤塑：将混好的料在单双接螺杆挤出机上挤出，挤出温度为120～170℃；
造粒与收料：将挤出的料通过切粒机造粒，并收料。
对获得的产品进行检测，实验数据如下表1所示：
表1 聚氯乙烯电缆料的机械物理性能与电性能
基于以上实验数据可以确定，采用本发明实施例方案，能够在保证GB/T8815-2008中所述HR-70电线电缆护套产品的质量和使用性能。另外，还可达到如下要求：按GB/T 5470-2008测试低温脆化特性可耐低温-40℃，按GB/T 2046.2-2009测试氧指数达32～32.5，耐紫外光照性能可通过ISO 4892-3方法A第1种循环方式720h，即本发明提供的电缆产品除具备传统的HR-70电线电缆护套产品的质量和使用性能以外，在断裂拉伸应变、20℃体积电阻率、老化后的断裂拉伸应变、断裂拉伸应变最大变化率以及热老化质量损失等方面性能突出，能够实现很好的耐寒、高阻燃、抗紫外等性能。同时，产品的生产成本也具备较强的市场竞争力，满足企业生产需求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种聚氯乙烯电缆料，其特征在于，包括重量份数的以下组分：聚氯乙烯100份，增塑剂20～80份、钙锌热稳定剂0.5～6份、润滑剂0.5～6份、填料20～60份、加工助剂0.1～6份，阻燃剂5～50份，紫外线吸收剂0.5～5份，抗氧剂0.5～5份，丁腈橡胶1～10份，着色剂1～6份。
2.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、硼酸锌、包覆红磷、改性阻燃剂HFR-17、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸三异丙基苯酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸三甲苯酯中的一种或一种以上的组合。
3.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八醇酯和硫代二丙酸二月桂醇酯中的一种或一种以上的组合。
4.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为正2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-5-甲基苯并三唑中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述钙锌热稳定剂为液体钙锌热稳定剂、粉末钙锌热稳定剂中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述着色剂为钛白粉、煤灰粉、炭黑和色母料中的一种或一种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)、癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、三乙二醇二异辛酸酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸酯类环保增塑剂、己二酸聚酯增塑剂、1，2，4-三苯甲酸二辛基一癸基酯、极性高分子聚酯增塑剂、环氧大豆油和氯化石蜡中的三种或三种以上的组合。
8.根据权利要求1所述聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述丁腈橡胶为粉末丁腈橡胶、液体丁腈橡胶中的一种或两种。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：按照权利要求1～8任意一项所限定的组分及含量称取原料；
(2)混料：
a、第一阶段：常温下，将聚氯乙烯与增塑剂混合，或者将聚氯乙烯、增塑剂与液态阻燃剂混合，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～10min，得到混合物A；
b、第二阶段：常温下，在混合物A中加入固态阻燃剂、紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，或者在混合物A中加入紫外光吸收剂、抗氧剂、钙锌热稳定剂、润滑剂、填料和加工助剂，混合均匀，混合频率为20～60MHz/min，混合时间2～5min，得到混合物B；
c、第三阶段：在混合物B中加入丁腈橡胶和着色剂，混合频率为20～60MHz/min，升温至80～110℃，再混合2～10min；降低混合频率为10～40MHz/min，降温至40～50℃，放料，得到混合物C；
(3)挤塑：将混合物C挤出，挤出温度为120～170℃；
(4)造粒收料：将步骤(3)挤塑后的物料进行造粒，收料。
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