CN106221055A - 一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料包括：聚氯乙烯、丁腈橡胶、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2,5‑二苯基‑1,3,4‑恶二唑、高岭土、氢氧化镁、纳米碳酸钙、有机蒙脱土、纳米石墨微片、碳酸铈、三碱式硫酸铅、双酚A二缩水甘油醚、马来酸单酯镧、柠檬酸铈、甘油锌、二月桂酸二丁基锡、木糖醇、润滑剂、增塑剂、阻燃剂；阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α‑磷酸锆组成。本发明提出的电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其耐热性能优异，阻燃性能好，强度高，且抗冲击，使用寿命长。

Description

一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料。
背景技术
随着全球经济的迅猛发展，各领域对电线电缆的质量和性能的要求越来越高。聚氯乙烯由于具有难燃、耐油、耐电晕、耐化学腐蚀和良好的耐水性能和加工性能，因此广泛应用于电线电缆中。但是聚氯乙烯存在脆性大、抗冲击性能差的缺陷，且在制备的过程中因加入了大量增塑剂，造成其阻燃性不是很理想，再加上其热稳定性能欠佳，限制了聚氯乙烯材料在电缆领域的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其耐热性能优异，阻燃性能好，强度高，且抗冲击，使用寿命长。
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶3-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-18份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2-10份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑1-3份、高岭土12-23份、氢氧化镁5-18份、纳米碳酸钙3-17份、有机蒙脱土2-18份、纳米石墨微片2-10份、碳酸铈0.5-3份、三碱式硫酸铅1-3.5份、双酚A二缩水甘油醚0.2-1.5份、马来酸单酯镧0.1-2份、柠檬酸铈0.5-3份、甘油锌0.1-0.8份、二月桂酸二丁基锡0.1-1.5份、木糖醇0.1-1.3份、润滑剂1-3份、增塑剂10-25份、阻燃剂5-18份；
其中，所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为4-15:2-10:3-14:1-5:3-14:2-15。
优选地，其原料中，2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑、碳酸铈、三碱式硫酸铅、双酚A二缩水甘油醚、马来酸单酯镧、柠檬酸铈、甘油锌、二月桂酸二丁基锡、木糖醇的重量比为1.5-2.6：1-2：1.8-2.5：0.65-1.1：0.7-1.5：1.7-2.1：0.45-0.6：0.7-1.1：0.7-1。
优选地，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶7-12份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-15份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-6.8份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2-2.5份、高岭土17-20份、氢氧化镁8-11份、纳米碳酸钙10-14份、有机蒙脱土8.9-12份、纳米石墨微片6.5-8.2份、碳酸铈1.3-1.7份、三碱式硫酸铅2-2.3份、双酚A二缩水甘油醚0.9-1.1份、马来酸单酯镧0.9-1.3份、柠檬酸铈1.8-2.1份、甘油锌0.5-0.6份、二月桂酸二丁基锡0.8-1.1份、木糖醇0.7-0.9份、润滑剂1.7-2.2份、增塑剂16-20份、阻燃剂9-13份。
优选地，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶10份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12.8份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2.1份、高岭土18.8份、氢氧化镁10份、纳米碳酸钙12份、有机蒙脱土11份、纳米石墨微片7份、碳酸铈1.5份、三碱式硫酸铅2.1份、双酚A二缩水甘油醚1份、马来酸单酯镧1.2份、柠檬酸铈2份、甘油锌0.58份、二月桂酸二丁基锡0.9份、木糖醇0.78份、润滑剂1.9份、增塑剂17.6份、阻燃剂12份。
优选地，所述有机蒙脱土由钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792和硫酸铜加入水中，调节体系的pH值为3-4后搅拌均匀，过滤、洗涤、干燥得到；蒙脱土经改性后，加入体系中，改变了体系的断面形貌，使断面变的坚实而光滑，提高了复合材料的拉伸性能和弯曲性能，同时显著降低了碳骨架的热裂解速度，增加了残炭量，起到最好的阻燃、抑烟效果，同时降低了体系的塑化转矩和平衡转矩，改善了材料的流动性，提高了复合材料的加工性能。
优选地，钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792、硫酸铜的重量比为20-45:2-5:3-8:2-10。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、环氧大豆油中的一种或者多种的混合物。
优选地，七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为8-12:5.5-8:8-11:3.2-4:7.8-10:7-9。
优选地，七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为11:7:10:3.7:8.5:8.5。
本发明电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料中，以聚氯乙烯为主料，加入了丁腈橡胶，其与有机蒙脱土、纳米碳酸钙配合，实现了良好的增韧效果，显著提高了复合材料的冲击强度和拉伸强度；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，加入体系中，具有协同作用，能提高基体的局部内应力，进一步提高了体系的冲击强度，赋予复合材料优异的韧性，改善了单纯的聚氯乙烯材料脆性大、韧性差的缺陷；纳米石墨微片加入体系中，与高岭土、氢氧化镁、纳米碳酸钙、有机蒙脱土配合作为填料，赋予复合材料优异的力学性能，同时使复合材料的拉伸强度及缺口冲击强度均达到最大值，进一步改善了复合材料的冲击韧性；碳酸铈、马来酸单酯镧、柠檬酸铈能与体系中的氯发生配位作用，提高了体系的稳定性，同时加入了三碱式硫酸铅、双酚A二缩水甘油醚、甘油锌、二月桂酸二丁基锡、木糖醇与其配合作为助稳定剂，抑制不饱和金属氯化物的催化降解，同时能置换体系中活泼氯和吸收氯化氢，提高了体系分子链运动发生的温度，使分子链上的氯原子受到的牵制作用增强，运动阻力增大，从而使体系保持长期的热稳定性，另一方面能降低体系的热失重速率，提高了体系的塑化速度，改善了体系的加工性能，并具有增塑、增韧的作用，提高了材料的力学性能；阻燃剂中，以七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆为原料，使各原料的性能协同，降低了平均热释放速率和总热释放，以及烟释放速率和总烟释放，改变了体系的热解历程，提高了复合材料的成炭率，显著提高了复合材料的阻燃性和抑烟性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑1份、高岭土23份、氢氧化镁5份、纳米碳酸钙17份、有机蒙脱土2份、纳米石墨微片10份、碳酸铈0.5份、三碱式硫酸铅3.5份、双酚A二缩水甘油醚0.2份、马来酸单酯镧2份、柠檬酸铈0.5份、甘油锌0.8份、二月桂酸二丁基锡0.1份、木糖醇1.3份、润滑剂1份、增塑剂25份、阻燃剂5份；
其中，所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为15:2:14:1:14:2。
实施例2
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶3份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物18份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑3份、高岭土12份、氢氧化镁18份、纳米碳酸钙3份、有机蒙脱土18份、纳米石墨微片2份、碳酸铈3份、三碱式硫酸铅1份、双酚A二缩水甘油醚1.5份、马来酸单酯镧0.1份、柠檬酸铈3份、甘油锌0.1份、二月桂酸二丁基锡1.5份、木糖醇0.1份、润滑剂3份、增塑剂10份、阻燃剂18份；
其中，所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为4:10:3:5:3:15。
实施例3
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶12份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6.8份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2份、高岭土20份、氢氧化镁8份、纳米碳酸钙14份、有机蒙脱土8.9份、纳米石墨微片8.2份、碳酸铈1.3份、三碱式硫酸铅2.3份、双酚A二缩水甘油醚0.9份、马来酸单酯镧1.3份、柠檬酸铈1.8份、甘油锌0.6份、二月桂酸二丁基锡0.8份、木糖醇0.9份、润滑剂1.7份、邻苯二甲酸二辛酯4份、己二酸二辛酯10份、磷酸三甲酚酯4份、环氧大豆油2份、阻燃剂9份；
其中，所述有机蒙脱土由钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792和硫酸铜加入水中，调节体系的pH值为4后搅拌均匀，过滤、洗涤、干燥得到，且钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792、硫酸铜的重量比为20:5:3:10；
所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为8:8:8:4:7.8:9。
实施例4
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶7份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2.5份、高岭土17份、氢氧化镁11份、纳米碳酸钙10份、有机蒙脱土12份、纳米石墨微片6.5份、碳酸铈1.7份、三碱式硫酸铅2份、双酚A二缩水甘油醚1.1份、马来酸单酯镧0.9份、柠檬酸铈2.1份、甘油锌0.5份、二月桂酸二丁基锡1.1份、木糖醇0.7份、润滑剂2.2份、己二酸二辛酯12份、磷酸三甲酚酯4份、阻燃剂13份；
其中，所述有机蒙脱土由钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792和硫酸铜加入水中，调节体系的pH值为3后搅拌均匀，过滤、洗涤、干燥得到，且钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792、硫酸铜的重量比为45:2:8:2；
所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为12:5.5:11:3.2:10:7。
实施例5
本发明提出的一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶10份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12.8份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2.1份、高岭土18.8份、氢氧化镁10份、纳米碳酸钙12份、有机蒙脱土11份、纳米石墨微片7份、碳酸铈1.5份、三碱式硫酸铅2.1份、双酚A二缩水甘油醚1份、马来酸单酯镧1.2份、柠檬酸铈2份、甘油锌0.58份、二月桂酸二丁基锡0.9份、木糖醇0.78份、润滑剂1.9份、邻苯二甲酸二辛酯17.6份、阻燃剂12份；
其中，所述有机蒙脱土由钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792和硫酸铜加入水中，调节体系的pH值为3-4后搅拌均匀，过滤、洗涤、干燥得到，且钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792、硫酸铜的重量比为30:3:7:8.6；
所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为11:7:10:3.7:8.5:8.5。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶3-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-18份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2-10份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑1-3份、高岭土12-23份、氢氧化镁5-18份、纳米碳酸钙3-17份、有机蒙脱土2-18份、纳米石墨微片2-10份、碳酸铈0.5-3份、三碱式硫酸铅1-3.5份、双酚A二缩水甘油醚0.2-1.5份、马来酸单酯镧0.1-2份、柠檬酸铈0.5-3份、甘油锌0.1-0.8份、二月桂酸二丁基锡0.1-1.5份、木糖醇0.1-1.3份、润滑剂1-3份、增塑剂10-25份、阻燃剂5-18份；
其中，所述阻燃剂由七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆组成，且七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为4-15:2-10:3-14:1-5:3-14:2-15。
2.根据权利要求1所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，其原料中，2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑、碳酸铈、三碱式硫酸铅、双酚A二缩水甘油醚、马来酸单酯镧、柠檬酸铈、甘油锌、二月桂酸二丁基锡、木糖醇的重量比为1.5-2.6：1-2：1.8-2.5：0.65-1.1：0.7-1.5：1.7-2.1：0.45-0.6：0.7-1.1：0.7-1。
3.根据权利要求1或2所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶7-12份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-15份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-6.8份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2-2.5份、高岭土17-20份、氢氧化镁8-11份、纳米碳酸钙10-14份、有机蒙脱土8.9-12份、纳米石墨微片6.5-8.2份、碳酸铈1.3-1.7份、三碱式硫酸铅2-2.3份、双酚A二缩水甘油醚0.9-1.1份、马来酸单酯镧0.9-1.3份、柠檬酸铈1.8-2.1份、甘油锌0.5-0.6份、二月桂酸二丁基锡0.8-1.1份、木糖醇0.7-0.9份、润滑剂1.7-2.2份、增塑剂16-20份、阻燃剂9-13份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯100份、丁腈橡胶10份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12.8份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份、2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑2.1份、高岭土18.8份、氢氧化镁10份、纳米碳酸钙12份、有机蒙脱土11份、纳米石墨微片7份、碳酸铈1.5份、三碱式硫酸铅2.1份、双酚A二缩水甘油醚1份、马来酸单酯镧1.2份、柠檬酸铈2份、甘油锌0.58份、二月桂酸二丁基锡0.9份、木糖醇0.78份、润滑剂1.9份、增塑剂17.6份、阻燃剂12份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述有机蒙脱土由钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792和硫酸铜加入水中，调节体系的pH值为3-4后搅拌均匀，过滤、洗涤、干燥得到。
6.根据权利要求5所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，钠基蒙脱土、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-792、硫酸铜的重量比为20-45:2-5:3-8:2-10。
7.根据权利要求1-6中任一项所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、环氧大豆油中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为8-12:5.5-8:8-11:3.2-4:7.8-10:7-9。
9.根据权利要求1-8中任一项所述电缆专用高性能聚氯乙烯复合材料，其特征在于，七钼酸铵、水滑石、硼酸锌、双酚A双(二苯基磷酸酯)、硅酮粉、α-磷酸锆的重量比为11:7:10:3.7:8.5:8.5。
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