CN105524368A - 一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，包括下述重量份的组分：聚氯乙烯树脂100份，聚酯增塑剂60-90份，环氧大豆油5-10份，填充剂10-40份，复配稳定剂2-5份，复配阻燃剂10-25份，润滑剂0.5-2份，加工助剂1-5份，颜料2-4份，并公开了制备方法。本材料具有优异的柔软性、耐油性及耐热性，可广泛应用于具有耐油阻燃要求且需要不停移动的机器人电缆领域。

Description

一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种专用于机器人线缆的聚氯乙烯护套材料及其制备方法，属高分子材料加工领域。

背景技术

在电缆护套材料领域，环保型聚氯乙烯电缆护套料不仅具有优良的力学性能，价格低廉，且环保，已然成为大势所趋。现有的环保型聚氯乙烯电缆护套料的加工性能较差，特别是当增塑剂用量较大时，混合料不易加工；而且耐久性不好，在有油且需不停来回移动的情况下使用寿命短。传统的聚氯乙烯护套材料采用的增塑剂为苯二甲酸类增塑剂，抗挥发性、抗迁移性和抗抽出性差。传统的聚氯乙烯护套材料采用的稳定剂有铅盐稳定剂，有毒不环保；钙锌复合稳定剂，稳定效率低，只能通过增加添加量来提高材料的稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术中环保型聚氯乙烯电缆护套料的加工性能较差、稳定剂用量大、阻燃效率差、生产成制品后耐久性差的缺陷，提出了一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，包括如下重量份的组分：聚氯乙烯树脂100份，聚酯增塑剂60-90份，环氧大豆油5-10份，填充剂10-40份，复配稳定剂2-5份，复配阻燃剂10-25份，润滑剂0.5-2份，加工助剂1-5份，颜料2-4份。

优选的复配稳定剂包括受阻酚类抗氧剂、β-二酮类协效稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石，质量比为1-2:2-3:2-5:8-12:20-25。

优选的复配阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化铝和3.5水硼酸锌。

优选的复配阻燃剂混合工艺为在高速捏合机中加入三氧化二锑，同时加入抗静电剂高速运行2-5min，转速为1000-1500r/min，然后转低速运行，转速为100-300r/min，加入超分散剂，2min后加入3.5水硼酸锌和氢氧化铝，高速运行5min后停机，转速为1000-1500r/min，并将物料放入冷混机中冷却至室温待用。

优选的三氧化二锑、3.5水硼酸锌、氢氧化铝、抗静电剂、超分散剂的质量比为200:100:200:1-3:1-3。

优选的抗静电剂为烷基磺酸钠类表面活性剂；所述超分散剂为聚丙烯酸酯分散剂。

优选的聚酯增塑剂为脂肪族二元酸与二元醇缩聚而成的低分子量聚酯；所述脂肪族二元酸为己二酸或癸二酸，所述二元醇为乙二醇、丙二醇或丁二醇。

优选的聚氯乙烯树脂是平均聚合度为2000以上的高聚合度聚氯乙烯均一粉；所述的填充剂是碳酸钙、滑石粉、高岭土中的一种或几种；所述的润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或几种；所述的加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

本发明的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料的制备方法，包含以下步骤：

A)混合：按照重量配比将聚氯乙烯树脂、复配稳定剂、润滑剂、颜料加入高速捏合机中，低速混合均匀，转速为100-300r/min，然后加入环氧大豆油并转为高速混合，转速为500--800r/min；然后，待料温达到70-80℃加入聚酯增塑剂，所述环氧大豆油和聚酯增塑剂预热到80±10℃，待料温达到100±5℃聚酯增塑剂完全吸收，加入填充剂和复配阻燃剂混合均匀，料温达到125±5℃加入加工助剂混合3min，混合均匀后停止混合，将混合料卸入冷混机中至料温70℃以下；

B)挤出成型：将混合好的冷却物料卸入双螺杆挤出机中挤出，再通过单螺杆挤出造粒；双螺杆挤出机温度为120-140℃，单螺杆挤出机温度为130-140℃，摸头温度为140℃。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明以高聚合度聚氯乙烯为主料，采用聚酯增塑剂、复配稳定剂和复配阻燃技术，经双螺杆挤出机塑化造粒而成。本材料具有优异的综合性能：优异的柔软性，用该材料制成的电缆护套耐弯曲测试可达5000万次以上；优异的耐油性，可通过80℃*1440H浸油测试；优异的耐热性，耐热温度105℃；优异的力学性能，优异的阻燃性；可广泛应用于具有耐油阻燃要求且需要不停移动的机器人电缆领域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供了一种高柔性耐弯曲、耐油、阻燃机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，包括如下重量份的组分：聚氯乙烯树脂100份，聚酯增塑剂60-90份，环氧大豆油5-10份，填充剂10-40份，复配稳定剂2-5份，复配阻燃剂10-25份，润滑剂0.5-2份，加工助剂1-5份，颜料2-4份。

优选的复配稳定剂包括受阻酚类抗氧剂、β-二酮类协效稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石，质量比为1-2:2-3:2-5:8-12:20-25。发明人发现，采用本发明复配稳定剂的质量配比制得的材料具有更好的稳定效果、成本更低。

优选的复配阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化铝和3.5水硼酸锌。混合工艺为在高速捏合机中加入三氧化二锑，同时加入抗静电剂高速运行2-5min，转速为1000-1500r/min，然后转低速运行，转速为100-300r/min，加入超分散剂，2min后加入3.5水硼酸锌和氢氧化铝，高速运行5min后停机，转速为1000-1500r/min，并将物料放入冷混机中冷却至室温待用。其中三氧化二锑、3.5水硼酸锌、氢氧化铝、抗静电剂、超分散剂的质量比为200:100:200:1-3:1-3。其中所述的抗静电剂为烷基磺酸钠类表面活性剂；所述超分散剂为聚丙烯酸酯分散剂。发明人发现，经本工艺配制的复配阻燃剂减低了阻燃粉体在加工过程中的团聚，使之在聚氯乙烯中分散更均匀，阻燃效率得到了提高，低温性能也随之提升。

优选的聚酯增塑剂为脂肪族二元酸与二元醇缩聚而成的低分子量聚酯；所述脂肪族二元酸为己二酸或癸二酸，所述二元醇为乙二醇、丙二醇或丁二醇。本发明采用的聚酯增塑剂在加工过程中挥发度低，在制成品中不易被水、油和其它溶剂抽出，而且迁移性小，耐高温；所以用聚酯增塑剂制得的护套材料耐弯曲、耐油性能强，具有优异的耐久性。

所述的聚氯乙烯树脂是平均聚合度为2000以上的高聚合度聚氯乙烯均一粉；所述的填充剂是碳酸钙、滑石粉、高岭土中的一种或几种；所述的润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或几种；所述的加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

本发明的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料的制备方法，包含以下步骤：

1)称量：把每种原料按上述用量关系称量好。

2)混合：按照重量配比将聚氯乙烯树脂、复配稳定剂、润滑剂、颜料加入高速捏合机中，低速混合均匀，转速为100-300r/min，然后加入环氧大豆油并转为高速混合，转速为500-800r/min；然后，待料温达到70-80℃加入聚酯增塑剂，所述环氧大豆油和聚酯增塑剂预热到80±10℃，待料温达到100±5℃聚酯增塑剂完全吸收，加入填充剂和复配阻燃剂混合均匀，料温达到125±5℃加入加工助剂混合3min，混合均匀后停止混合，将混合料卸入冷混机中至料温70℃以下；

3)挤出成型：将混合好的冷却物料卸入双螺杆挤出机中挤出，再通过单螺杆挤出造粒；双螺杆挤出机温度为120-140℃，单螺杆挤出机温度为130-140℃，摸头温度为140℃。

4)包装：入库包装。

实施例1

本发明所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其原材料配比见表1，其中：聚酯增塑剂为已二酸聚酯增塑剂，粘度3000mPa﹒s左右；环氧大豆油环氧值≥6，碘价≤3.0；填充剂为碳酸钙；复配稳定剂为抗氧剂1010、β-二酮类协效稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石，质量比为1:2:5:12:20；复配阻燃剂为三氧化二锑、3.5水硼酸锌、氢氧化铝、抗静电剂、超分散剂，质量比为200:100:200:3:3；润滑剂为硬脂酸和氧化聚乙烯蜡，质量比为1:1；加工助剂为丙烯酸酯类共聚物，颜料为炭黑。

其中复配阻燃剂的混合工艺如下：首先将100份的三氧化二锑加入到高速捏合机中，并一同加入1.5份的抗静电剂高速运行3min，转速为1200r/min，然后转低速运行，转速为100r/min，并加入1.5份的超分散剂，2min后加入50份的3.5水硼酸锌和100份的氢氧化铝，高速运行，转速为1200r/min，5min后停机，并将物料放入冷混机中冷却至室温待用。

本发明的机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料的制备方法包括以下步骤：

1)称量：把每种原料按上述用量关系称量好。

2)混合：首先将称量好的聚氯乙烯树脂、复配稳定剂、润滑剂、颜料加入高速捏合机中，低速混合均匀,转速为200r/min，然后加入环氧大豆油并转为高速混合，转速为600r/min；然后，待料温达到80℃加入聚酯增塑剂，其中环氧大豆油和聚酯增塑剂应提前加热到80℃，待料温达到100℃增塑剂完全吸收后加入填充剂和复配阻燃剂，待混合均匀料温达到125℃加入加工助剂，3min后混合均匀停止混合，将料卸入冷混机中混合至料温70℃以下。

3)挤出造粒：将冷却混合好的物料卸入双螺杆挤出机中挤出，再通过单螺杆挤出造粒；双螺杆挤出机温度为120-140℃，单螺杆挤出机温度为130-140℃，摸头温度为140℃。

4)包装：入库包装。

实施例2

本例所述的一种高柔性耐弯曲、耐油、阻燃机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其原材料配比见表1，其中：聚酯增塑剂为已二酸聚酯增塑剂，粘度3000mPa﹒s左右；环氧大豆油环氧值≥6，碘价≤3.0；填充剂为碳酸钙；复配稳定剂为受阻酚类抗氧剂、β-二酮类协效稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石，质量比为2:3:2:8:25；复配阻燃剂为三氧化二锑、3.5水硼酸锌、氢氧化铝、抗静电剂、超分散剂，质量比为200:100:200:2:2；润滑剂为氧化聚乙烯蜡，加工助剂为丙烯酸酯类共聚物，颜料为炭黑。

其中复配阻燃剂的混合工艺如下：首先将100份的三氧化二锑加入到高速捏合机中，并一同加入1份的抗静电剂高速运行3min，转速为1300r/min，然后转低速运行，转速为200r/min，并加入1份的超分散剂，2min后加入50份的3.5水硼酸锌和100份的氢氧化铝，高速运行，转速为1300r/min，5min后停机，并将物料放入冷混机中冷却至室温待用。

高柔性耐弯曲、耐油、阻燃机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料的制备方法包括以下步骤：

1)称量：把每种原料按上述用量关系称量好。

2)混合：首先将称量好的聚氯乙烯树脂、复配稳定剂、润滑剂、颜料加入高速捏合机中，低速混合均匀，转速为200r/min，然后加入环氧大豆油并转为高速混合，转速为700r/min；然后，待料温达到70℃加入聚酯增塑剂，其中环氧大豆油和聚酯增塑剂应提前加热到70℃，待料温达到95℃增塑剂完全吸收后加入填充剂和复配阻燃剂，待混合均匀料温达到120℃加入加工助剂，3min后混合均匀停止混合，将料卸入冷混机中混合至料温70℃以下。

3)挤出造粒：将冷却混合好的物料卸入双螺杆挤出机中挤出，再通过单螺杆挤出造粒；双螺杆挤出机温度为120-140℃，单螺杆挤出机温度为130-140℃，摸头温度为140℃。

4)包装：入库包装。

对比例1：

本例所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其原材料配比见表1，其中除稳定剂外其余原材料配比同实施例1，不同的是该护套料所述的稳定剂为传统的钙锌复合稳定剂。

按照如实施例1所述方法制备复配阻燃剂。

按照如实施例1所述方法制备聚氯乙烯电缆料。

对比例2：

本例所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其原材料配比见表1，其中原材料配比同实施例1，不同的是该护套料所述的阻燃剂没有采用实施例1所述的复配阻燃剂的混合工艺进行预混合，而是在混料时直接加入进去。

按照如实施例1所述方法制备聚氯乙烯电缆料。

对比例3：

本例所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其原材料配比见表1，其中除阻燃剂外其余原材料配比同实施例2，不同的是该护套料所述的阻燃剂为三氧化二锑，且没有同实施例2那样预混合，而是混料时直接加入进去。

按照如实施例2所述方法制备聚氯乙烯电缆料。

表1.机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料原材料配比

将本发明实施例1-2和对比例1-3所制得的聚氯乙烯电缆料及用该电缆料所制得的电缆进行试验，具体检测结果如表2所示：

表2结果表明本发明制备的聚氯乙烯电缆料各性能参数优良：

1、从实施例1和对比例1可以看出：加入本发明的复配稳定剂比加入传统的钙锌复合稳定剂的耐热老化实验效果要好得多，加入本发明复配稳定剂的拉伸强度和断裂伸长率保持率都在100％左右，而加入传统钙锌复合稳定剂的拉伸强度保持率小于75％，断裂伸长率保持率小于65％，105℃热老化实验不合格；导致最终生产出的电缆耐热温度只有80℃。说明本发明的复配稳定剂中各组分之间具备协效互补作用，从而更高效。

2、从对比例2和实施例1可以看出：从加入25份未经过预混合的复配阻燃剂到加入25份经过预混合的复配阻燃剂的氧指数从28％提高到了31％，低温脆化温度-28℃降低到了-32℃。本领域技术人员可知：要提高材料的阻燃性能，常规的方法是提高阻燃剂的添加量，但随之材料的低温性能就会降低。而本发明采用复配阻燃剂技术，并通过特定的混合工艺，减低了阻燃粉体在加工过程中的团聚，使之在聚氯乙烯中分散更均匀，从而阻燃性能得到了提高，同时低温性能也得到提升。

3、从对比例3和实施例2可以看出：从加入25份未经过预混合的三氧化二锑到加入25份经过预混合的复配阻燃剂的氧指数从28％提高到了31％，说明本发明中复配阻燃剂中的各组分对材料阻燃有协效作用，对阻燃效率有大大的提升；从加入25份未经过预混合的三氧化二锑到加入25份经过预混合的复配阻燃剂的低温脆化温度-28℃降低到了-33℃，同时也说明了本发明中复配阻燃剂的混合工艺减低了阻燃粉体在加工过程中的团聚，材料的低温性能得到了大大的提高。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：聚氯乙烯树脂100份，聚酯增塑剂60-90份，环氧大豆油5-10份，填充剂10-40份，复配稳定剂2-5份，复配阻燃剂10-25份，润滑剂0.5-2份，加工助剂1-5份，颜料2-4份。

2.根据权利要求1所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的复配稳定剂包括受阻酚类抗氧剂、β-二酮类协效稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石，质量比为1-2:2-3:2-5:8-12:20-25。

3.根据权利要求1或2所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的复配阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化铝和3.5水硼酸锌。

4.根据权利要求3所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的复配阻燃剂混合工艺为在高速捏合机中加入三氧化二锑，同时加入抗静电剂高速运行2-5min，转速为1000-1500r/min，然后转低速运行，转速为100-300r/min，加入超分散剂，2min后加入3.5水硼酸锌和氢氧化铝，高速运行5min后停机，转速为1000-1500r/min，并将物料放入冷混机中冷却至室温待用。

5.根据权利要求4所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的三氧化二锑、3.5水硼酸锌、氢氧化铝、抗静电剂、超分散剂的质量比为200:100:200:1-3:1-3。

6.根据权利要求4或5所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的抗静电剂为烷基磺酸钠类表面活性剂；所述超分散剂为聚丙烯酸酯分散剂。

7.根据权利要求1所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的聚酯增塑剂为脂肪族二元酸与二元醇缩聚而成的低分子量聚酯；所述脂肪族二元酸为己二酸或癸二酸，所述二元醇为乙二醇、丙二醇或丁二醇。

8.根据权利要求1所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯树脂是平均聚合度为2000以上的高聚合度聚氯乙烯均一粉；所述的填充剂是碳酸钙、滑石粉、高岭土中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡的一种或几种；所述的加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

10.根据权利要求1所述的一种机器人线缆专用聚氯乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

A）混合：按照重量配比将聚氯乙烯树脂、复配稳定剂、润滑剂、颜料加入高速捏合机中，低速混合均匀，转速为100-300r/min，然后加入环氧大豆油并转为高速混合，转速为500-800r/min；然后，待料温达到70-80℃加入聚酯增塑剂，所述环氧大豆油和聚酯增塑剂预热到80±10℃，待料温达到100±5℃聚酯增塑剂完全吸收，加入填充剂和复配阻燃剂混合均匀，料温达到125±5℃加入加工助剂混合3min，混合均匀后停止混合，将混合料卸入冷混机中至料温70℃以下；

B）挤出成型：将混合好的冷却物料卸入双螺杆挤出机中挤出，再通过单螺杆挤出造粒；双螺杆挤出机温度为120-140℃，单螺杆挤出机温度为130-140℃，摸头温度为140℃。