CN105017675B - 一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电缆材料领域，提供了一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料及其制备方法。所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料包括聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯组分，其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A包括PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂和阻燃剂。所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，具有良好的耐热、耐油、耐化学品腐蚀和耐水解性能，同时，该材料容易加工成型，具有良好机械性能。

Description

一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料及其制造工艺

技术领域

本发明属于电缆材料领域，尤其涉及一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料及其制造工艺。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是一种性能优异的热塑性塑料，由于加工方便、阻燃优异、价格低廉而被广泛用于电线电缆行业中。聚氯乙烯电缆材料具有较好的阻燃性和良好的加工性能，且其成本低廉。然而，由于电缆材料所处的环境较复杂，可能要面临高温、低温、腐蚀、冲击等不同的环境，这就要求电缆材料在抗冲击性能、耐油耐化学品腐蚀性能和热稳定性能上有较高的要求。而聚氯乙烯材料在抗冲击性能、耐油耐化学品腐蚀性能和热稳定性能方面较差，其受高温容易分解。聚氯乙烯电缆材料存在的上述一些列不足，不能满足电缆材料的高要求。

如何对聚氯乙烯电缆材料进行改性，从而使得改性聚氯乙烯电缆材料能够具有良好的抗冲击性能、耐油耐化学品腐蚀性能和热稳定性能，使其更好地用于电缆材料领域，是值得研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，旨在解决聚氯乙烯电缆材料存在的抗冲击性能、耐油耐化学品腐蚀性能和热稳定性能差的问题。

本发明的目的在于提供一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方 法。

本发明是这样实现的，一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，包括如下重量份数的下列组分：

聚氯乙烯混合物颗粒A 70-100份；

聚氨酯弹性体 20-40份；

过氧化二异丙苯 2-5份；

其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A包括如下重量份数的下列组分：

以及，一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方称取各组分；

将所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A；

将所述聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯进行混合处理后，进行蜜炼共混，得到共混物料；

使用单螺杆或双螺杆将所述共混物料挤出、造粒。

本发明提供的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，将聚氯乙烯混合物颗粒A和聚氨酯弹性体按照合适的比例共混后得到的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，具有良好的耐热、耐油、耐化学品腐蚀、耐水解性能，同时，该材料容易加工成型，具有良好机械性能。所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材 料可适用于不同的复杂环境使用。

本发明提供的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，只需将所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的各组分按照一定的顺序进行合理混合、蜜炼后挤出即可，方法简单可控，易于实现产业化。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，包括如下重量份数的下列组分：

聚氯乙烯混合物颗粒A 70-100份；

聚氨酯弹性体 20-40份；

过氧化二异丙苯 2-5份；

其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A包括如下重量份数的下列组分：

具体的，所述聚氯乙烯混合物颗粒A作为聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的基体组分，由多种组分混合制备而成。由多组分制备得到的所述聚氯乙烯混合物颗粒A，其综合性能较聚氯乙烯树脂单独使用时明显得到改善，从而在与所述聚氨酯弹性体混合制备电缆材料时，能够更好地充分发挥各组分的优 势，得到同时具有较好的耐热、耐油、耐化学品腐蚀、耐水解性能和良好的力学性能。作为具体实施例，所述聚氯乙烯混合物颗粒A的具体重量份数可为70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份。

其中，所述PVC树脂作为基体树脂，优选为聚合度为1000-1700的PVC树脂。优选聚合度的所述PVC树脂具有很好的整体性能，如其支链少、稳定性能好、树脂颗粒疏松等，从而更利于制备同时满足抗冲击性能、耐油耐化学品腐蚀性能和热稳定性能的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料。

所述钙锌热稳定剂作为调节所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料热稳定性能的重要组份，优选为热稳定性能更高的RUP-110C。作为具体实施例，所述钙锌热稳定剂的具体重量份数可为6份、7份、8份、9份、10份。

本发明实施例中，所述增塑剂可以增加所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料柔韧性和易加工性能。作为优选实施例，所述增塑剂为UN615或TOTM中的至少一种。作为具体实施例，所述增塑剂的具体重量份数可为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份。

本发明所述纳米碳酸钙可改变所述聚氯乙烯树脂的流变性，提高其成型性。本发明实施例中，可根据实际情况选择添加或不添加所述纳米碳酸钙。具体的，所述纳米碳酸钙为CCR。作为具体实施例，所述纳米碳酸钙的具体重量份数可为0份、5份、8份、10份、15份、18份、20份。

所述润滑剂的添加，可以降低各组分之间的摩擦阻力、减缓磨损，并得到表面光滑度提高的电缆材料。作为具体实施例，所述润滑剂的具体重量份数可为0.8份、1份、1.2份、1.3份、1.5份。

所述着色剂可以赋予本发明实施例电缆材料良好的色泽度。作为具体实施例，所述着色剂的具体重量份数为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份。

所述阻燃剂的添加，可以提高电缆材料良好的阻燃性能。本发明实施例中，可根据实际需要选择添加或不添加所述阻燃剂。作为具体实施例，所述着色剂 的具体重量份数为0份、1份、2份、3份、4份、5份、6份。

所述聚氨酯弹性体(TPU)是一种有机高分子合成材料，具有硬度范围广、机械强度高、耐寒性和耐油耐化学品性能好、加工性能好的优点。然而，其存在不耐水解和成型差的不足。当使用所述聚氨酯弹性体与所述PVC树脂共混制备电缆材料时，由于TPU与PVC树脂自身分子结构的原因，二者之间相容性较差，为解决TPU与PVC树脂相容性的问题，一方面，将所述PVC树脂进行改性获得所述聚氯乙烯混合物颗粒A；另一方面，由于所述TPU与PVC树脂共混质量比对TPU/PVC树脂共混物性能的影响较大，因此，需要提供一个合适的TPU/PVC树脂质量比。作为优选实施例，为了充分综合于所述TPU与PVC树脂两种材料的优点，互补缺点，制造出一种同时具有良好耐热、耐油、耐化学品腐蚀、耐水解易加工成型具有良好机械性能的电缆材料，本发明实施例中，由于所述TPU与PVC树脂共混物的力学性能在共混时有协同作用,所述TPU与PVC树脂共混质量比优选为3:(6-8)，进一步优选为3:7，即所述PVC树脂和所述聚氨酯弹性体的质量比为7:3。该优选的TPU与PVC树脂共混物制备的电缆材料，综合性能较好，同时具有较好的力学性能、流变性能和耐油、溶剂性能。作为具体优选实施例，所述聚氨酯弹性体为硬度SHORE A 65-85的聚氨酯弹性体。该优选硬度的聚氨酯弹性体，与所述聚氯乙烯混合物颗粒A的硬度接近，适合目前市场绝大多数电缆绝缘护套材料的软硬度要求。作为具体实施例，所述聚氨酯弹性体的具体重量份数为20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份。

本发明实施例中，所述过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂，使用所述过氧化二异丙苯交联的聚乙烯用作电缆绝缘材料，一方面，所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料不仅具有优良的绝缘性和加工性能，而且在提高其耐热性同时可以提高制品的耐热性和耐候性。另一方面，使用所述过氧化二异丙苯交联剂，在所述PVC树脂与TPU共混过程，产出交联，提高所述TPU与PVC树脂的相容性，同时提高耐热性能，使所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料产品具有 更好的力学和电气性能。

本发明实施例提供的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，将所述PVC树脂先进行改性得到聚氯乙烯混合物颗粒A，再和所述聚氨酯弹性体按照合适的比例共混、并使用过氧化二异丙苯交联剂，有效克服了所述PVC树脂与TPU之间的相容性问题，使得所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料有效综合了所述PVC树脂与TPU两种材料的优点，互补缺点，具有良好的耐热、耐油、耐化学品腐蚀、耐水解性能，同时，该材料容易加工成型，具有良好机械性能。所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料可适用于不同的复杂环境使用。此外，本发明实施例提供的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料环保无毒，不含重金属，不含邻苯二甲酸盐类物质，满足欧盟诸多环保法规要求。

本发明实施例所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料可以通过下述方法制备。

相应地，本发明实施例提供了一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S01.按照上述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方称取各组分；

S02.将所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A；

S03.将所述聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯进行混合处理后，进行蜜炼共混，得到共混物料；

S04.使用单螺杆或双螺杆将所述共混物料挤出、造粒。

具体的，上述步骤S01中，所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方及其优选种类及其含量，均在上文中记载，为了节约篇幅，此处不再赘述。

上述步骤S02中，所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A，需要将上述各组分进行充分混合，从而使得所述聚氯乙烯混合物颗粒A在与所述聚氨酯弹性体共混时，具有更优异的性能。

上述步骤S03中，为了通过蜜炼共混处理得到性能更优异的所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，作为优选实施例，所述蜜炼共混的温度为175-185℃，所述蜜炼共混的时间为4-6分钟。

本发明实施例提供的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，只需将所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的各组分按照一定的顺序进行合理混合、蜜炼后挤出即可，方法简单可控，易于实现产业化。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，包括如下重量份数的下列组分：

聚氯乙烯混合物颗粒A 100份；

聚氨酯弹性体 25份；

过氧化二异丙苯 2份；

其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A包括如下重量份数的下列组分：

以及，一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S11.按照上述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方称取各组分；

S12.将所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A；

S13.将所述聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯进行混合处理后，进行蜜炼共混，得到共混物料，其中，所述蜜炼共混的温度为175-185℃，所述蜜炼共混的时间为4-6分钟；

S14.使用单螺杆或双螺杆将所述共混物料挤出、造粒。

实施例2

一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，包括如下重量份数的下列组分：

聚氯乙烯混合物颗粒A 90份；

聚氨酯弹性体 20份；

过氧化二异丙苯 2-5份；

其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A包括如下重量份数的下列组分：

以及，一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S21.按照上述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方称取各组分；

S22.将所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A；

S23.将所述聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯进行混合处理后，进行蜜炼共混，得到共混物料，其中，所述蜜炼共混的温度为175-185℃，所述蜜炼共混的时间为4-6分钟；

S24.使用单螺杆或双螺杆将所述共混物料挤出、造粒。

将上述实施例1、2制备的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料进行耐老化和耐油性性能测试，性能测试条件如下：

(1)耐老化条件：168小时136℃恒温UL标准强制换气式老化试验箱；

(2)耐油性老化条件：168小时60℃恒温，ASTM标准902#实验，UL标准强制换气式老化试验箱。

性能测试结果如下表1所示。

表1

由上表1可知，本发明实施例制备的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，具有较好的耐热、耐油性能和力学性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，由如下重量份数的下列组分制成：

聚氯乙烯混合物颗粒A 70-100份；

聚氨酯弹性体 20-40份；

过氧化二异丙苯 2-5份；

其中，所述聚氯乙烯混合物颗粒A由如下重量份数的下列组分制成：

2.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，所述PVC树脂的聚合度为1000-1700。

3.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，所述增塑剂为UN615或TOTM中的至少一种。

4.如权利要求1-3任一所述的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，所述聚氨酯弹性体为硬度SHORE A 65-85的聚氨酯弹性体。

5.如权利要求1-3任一所述的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，所述钙锌热稳定剂为RUP-110C。

6.如权利要求1-3任一所述的聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，所述PVC树脂和所述聚氨酯弹性体的质量比为7:3。

7.一种聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

按照权利要求1-6任一所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的配方称取各组分；

将所述PVC树脂、钙锌热稳定剂、增塑剂、纳米碳酸钙、润滑剂、着色剂、阻燃剂制备成聚氯乙烯混合物颗粒A；

将所述聚氯乙烯混合物颗粒A、聚氨酯弹性体和过氧化二异丙苯进行混合处理后，进行密炼共混，得到共混物料；

使用单螺杆或双螺杆将所述共混物料挤出、造粒。

8.如权利要求7所述聚氨酯弹性体改性聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述密炼共混的温度为175-185℃，所述密炼共混的时间为4-6分钟。