CN105385065A - 一种聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料及其制备方法，其中包含以下重量份的组分：聚氨酯40-80份、聚氯乙烯树脂20-60份、增塑剂5-50份、稳定剂1-10份、阻燃剂1-5份、填充剂0-80份、抗氧剂0.5-2.0份、加工助剂1.0-6.0份，其中所述加工助剂为氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、丙烯酸酯类聚合物中的一种或多种的混合物。本发明跳出现有技术中采用聚氨酯改性聚氯乙烯的限制，提供了一种新的聚氨酯和聚氯乙烯配伍思路，可以根据不同的产品要求在比现有技术更宽的范围内对聚氨酯和聚氯乙烯进行不同的配伍，通过合理的配伍，本发明得到耐疲劳寿命极佳、胀缩率极低的合金线缆料。

Description

一种聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种线缆料，具体涉及一种耐疲劳低胀缩的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆及光缆，广泛应用于电子电器、机械设备、民用设施、军工国防等各个领域，是极重要的部件，其性能和寿命直接影响整个系统的性能和寿命。在某些使用场合中，线缆需承受动态的环境变化影响，如移动线缆、机器人用线缆、有震动性场合、有较大幅度温度循环变化的场合等，此时线缆除了具备基本的使用特性外，还要具备如耐疲劳、低胀缩等特性。这样的使用环境中，线缆除了需要合理的结构设计，对护层材料的耐疲劳及胀缩性能要求也十分突出，在经过长时间的曲饶、回转、震动、胀缩等过程，护套不应发生开裂、变形等不良现象。
此类线缆在护层材料的选择上，一般的软质聚氯乙烯材料采用高聚合度树脂配合添加大量增塑剂的方法提高弹性和强度，但大量添加增塑剂后的缺点是机械强度低，耐温差，随着增塑剂的缓慢渗出，电线电缆护套层的寿命随之缩短，可靠性降低。另一种以少量聚氨酯增韧聚氯乙烯的方法虽然可以小幅度增加材料的韧性，但在长时间或高强度的耐疲劳条件下其寿命仍然很短，因此，现有技术大多都难以完全满足要求，而耐疲劳性能优良的硫化橡胶或交联塑料材料又存在价格高、阻燃性差、难于挤塑成型、后需进行硫化或交联、制造成本高、生产效率低等问题。
发明内容
本发明的第一个目的是为了解决上述技术问题，提供了一种耐疲劳及低胀缩率的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，该合金材料依靠聚氨酯本身的弹性提供耐磨、耐疲劳、耐胀缩、高寿命等性能，依靠聚氯乙烯提供防火阻燃、较低的收缩性、易于加工成型等特点，这些特性是材料本身所具备，稳定可靠，通过对聚氨酯和聚氯乙烯合理配伍，使其能够互相协作，提供了一种耐疲劳寿命极佳、胀缩率极低的合金线缆料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，包含以下重量份的组分：
聚氨酯：40-80份；
聚氯乙烯树脂：20-60份；
增塑剂：5-50份；
稳定剂：1-10份；
阻燃剂：1-5份；
填充剂：0-80份；
抗氧剂：0.5-2.0份；
加工助剂：1.0-6.0份；
其中，所述加工助剂为氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、丙烯酸酯类聚合物中的一种或多种的混合物。
所述聚氨酯优选为聚醚型聚氨基甲酸酯或耐水解型聚酯型聚氨基甲酸酯，邵氏硬度为84A。采用适合本行业使用的软硬度等级的耐水解型聚氨酯，以满足本发明所述的线缆料的要求。
所述聚氯乙烯树脂优选为聚氯乙烯树脂TG-800和TG-1300的混合物。采用高聚合度聚氯乙烯树脂和低聚合度聚氯乙烯混合，在保证产品优良性能的同时，又提供了优良的加工性，而且能更好地与聚氨酯复配。
所述增塑剂优选为对苯二甲酸二醇酯、偏苯三酸三醇酯的一种或两种混合物。所述增塑剂进一步优选为对苯二甲酸二辛酯DOTP或偏苯三酸三辛酯TOTM。
所述稳定剂优选为环保型钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂中的一种或两种混合物。
所述阻燃剂优选为三氧化二锑。
所述填充剂优选为碳酸钙、氢氧化铝中的一种或两种混合物，所述填充剂进一步优选为纳米活性碳酸钙。
所述抗氧剂优选为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯类抗氧剂的混合物。所述抗氧化剂进一步优选为Irganox1010和Irganox168的混合物。为了增加耐光热稳定性，还可以加入紫外吸收剂。
本发明的第二个目的是提供了一种制备上述聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料的方法，具体包含如下步骤：将聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入填充剂、阻燃剂、加工助剂后继续边升温边高速搅拌至料温为105-110℃，然后加入聚氨酯、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的合金线缆料跳出现有技术中采用聚氨酯改性聚氯乙烯(即以少量聚氨酯增韧聚氯乙烯的技术)的限制，提供了一种新的聚氨酯和聚氯乙烯配伍思路，可以根据不同的产品要求对聚氨酯和聚氯乙烯进行不同的配伍，给本行业不同要求的线缆料提供了更多可行的制备方法，本发明所述的合金线缆料不使用交联剂，不使用交联手段，易于塑化，无需预塑化，工艺简单，易于连续稳定生产，对设备要求低，易于加工成型。
(2)本发明充分利用聚氨酯耐磨、耐疲劳、耐胀缩、寿命长的特点以及聚氯乙烯防火阻燃，易于加工成型的特点，进行合理的配伍，使聚氯乙烯树脂与聚氨酯互相协作，得到耐疲劳寿命极佳、胀缩率极低的合金线缆料，耐疲劳寿命这一特性比单一的聚氨酯或聚氯乙烯表现更出色。
(3)本发明提供了一种工艺简单、能够连续高效生产、且产品质量稳定的耐疲劳及低胀缩率聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料的制备方法。
具体实施方式
实施例1
将60重量份聚氯乙烯树脂、50重量份增塑剂、10重量份稳定剂放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入0重量份填充剂、5重量份阻燃剂、1.0重量份加工助剂后继续边升温边高速搅拌至料温为105-110℃，然后加入40重量份聚氨酯、0.5重量份抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
其中：所述聚氯乙烯树脂为聚氯乙烯树脂TG-800和TG-1300的混合物；所述聚氨酯为聚醚型聚氨基甲酸酯或耐水解型聚酯型聚氨基甲酸酯，邵氏硬度为84A；所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯DOTP或偏苯三酸三辛酯TOTM；所述稳定剂为环保型钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂中的一种或两种混合物；所述填充剂为碳酸钙、氢氧化铝中的一种或两种混合物；所述加工助剂为氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、丙烯酸酯类聚合物中的一种或多种的混合物；所述抗氧化剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯类抗氧剂的混合物；所述阻燃剂为三氧化二锑。
实施例2
与实施例1不同的是，原料中各组分的重量份不同，在本实施例中，包含以下重量份的组分：聚氨酯50重量份、聚氯乙烯树脂50重量份、增塑剂20重量份、稳定剂5重量份、阻燃剂1重量份、填充剂40重量份、抗氧剂1.5重量份、加工助剂3.0重量份。
实施例3
与实施例1不同的是，原料中各组分的重量份不同，在本实施例中，包含以下重量份的组分：聚氨酯60重量份、聚氯乙烯树脂40重量份、增塑剂15重量份、稳定剂8重量份、阻燃剂2重量份、填充剂80重量份、抗氧剂2.0重量份、加工助剂6.0重量份。
实施例4
与实施例1不同的是，原料中各组分的重量份不同，在本实施例中，包含以下重量份的组分：聚氨酯80重量份、聚氯乙烯树脂20重量份、增塑剂5重量份、稳定剂1重量份、阻燃剂3重量份、填充剂60重量份、抗氧剂1.0重量份、加工助剂4.0重量份。
对实施例1-4制备的产品进行性能测试，测试结果如下表所示，指标项参考国家标准或行业标准的规定所应当达到的标准值。
表1性能测试结果
由表1可知，本发明所述的合金线缆料综合了聚氨酯的韧性和聚氯乙烯的刚性，使其具备拉伸强度高、断裂伸长率大等机械性能好的特点；由老化试验及热稳定时间测试可知，具有较好耐热性和稳定性的聚氨酯弥补了聚氯乙烯受热易分解的缺陷，使得本发明所述的合金线缆料耐热性能好，其使用寿命比聚氨酯增韧聚氯乙烯材料的长；由低温冲击试验可知，聚氨酯本身具有的极佳韧性赋予了本发明所述的合金线缆料具备优良的低温韧性。
将上述实施例制备的合金线缆料制备成1.0mm厚度的试片，对其进行1次/秒的90°直角弯曲试验，结果表明本发明所制备的合金线缆料具有极佳的耐疲劳寿命，而普通聚氯乙烯弯曲疲劳一般低于500次，热塑性聚烯烃材料一般低于200次。
将本发明制备的合金线缆料制成电线，在经过-40℃-80℃的高低温循环时，胀缩率极低，这归因于聚氨酯低温柔韧性佳不易收缩，而聚氯乙烯高温下刚性较好不易变形的优点。
综上所述，本发明提供了一种新的聚氨酯和聚氯乙烯配伍思路及方法，可以根据不同的产品要求在比现有技术更宽的范围内对聚氨酯和聚氯乙烯进行不同的配伍，也因此给本行业不同要求的线缆料提供了更多可行且工艺简单的制备方法；本发明通过合理的配伍，得到耐疲劳寿命极佳、胀缩率极低的合金线缆料，耐疲劳寿命这一特性比单一的聚氨酯或聚氯乙烯表现更出色，而且具备拉伸强度高、断裂伸长率大等机械性能好以及耐热性能好的特点。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，包含以下重量份的组分：
聚氨酯：40-80份；
聚氯乙烯树脂：20-60份；
增塑剂：5-50份；
稳定剂：1-10份；
阻燃剂：1-5份；
填充剂：0-80份；
抗氧剂：0.5-2.0份；
加工助剂：1.0-6.0份；
其中，所述加工助剂为氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、丙烯酸酯类聚合物中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述聚氨酯是聚醚型聚氨基甲酸酯或耐水解型聚酯型聚氨基甲酸酯，邵氏硬度为84A。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述聚氯乙烯树脂为聚氯乙烯树脂TG-800和TG-1300的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述增塑剂是对苯二甲酸二醇酯、偏苯三酸三醇酯的一种或两种混合物。
5.根据权利要求4所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯DOTP或偏苯三酸三辛酯TOTM。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述稳定剂为环保型钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂中的一种或两种混合物。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述阻燃剂是三氧化二锑。
8.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述填充剂为碳酸钙、氢氧化铝中的一种或两种混合物。
9.根据权利要求1所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料，其特征在于：所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂的混合物，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂的混合物。(紫外吸收剂)。
10.制备权利要求1-9任一权利要求所述的聚氯乙烯/聚氨酯合金线缆料的方法，包含以下步骤：将聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入填充剂、阻燃剂、加工助剂后继续边升温边高速搅拌至料温为105-110℃，然后加入聚氨酯、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
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