CN106479056A - 一种聚丙烯复合电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯复合电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：聚丙烯树脂100份，成核剂0.5～1份，抗氧剂0.4～0.9份，润滑剂1～2份，抗冲改性剂3～4份，阻燃剂10～15份，相容剂5～10份，抗紫外线剂0.6～1.1份，改性陶土14～19份。本发明还提高了该聚丙烯复合电缆料的制备方法。本发明所提供的聚丙烯复合电缆料具有较强的力学性能。

Description

一种聚丙烯复合电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆料，特别是涉及一种聚丙烯复合电缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆工业常用的塑料主要是热塑性塑料，包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、氟塑料、尼龙、聚丙烯等。其中，聚丙烯是由丙烯烃聚合反应而得的高分子化合物，密度小，约为0.9-0.91g/cm3，是目前已知常用塑料中密度最小的一种。外观好像高密度聚乙烯，是白色蜡状固体，比聚乙烯透明，无毒吸水性仅为0.03-0.04％。聚丙烯具有很好的物理性能、较高的耐热性、较为优良的电绝缘和化学稳定性，因此聚丙烯可用于制造各种电线和电力电缆的绝缘。为了提高聚丙烯电缆料的力学性能，现行的一般做法是添加无机填料来增强聚丙烯，不过无机填料普遍呈现亲水性，与亲油性的聚丙烯之间的相容性不佳，导致无机填料的增强效果不甚理想。
公开号为CN104212063A、公开日为2014.12.17、申请人为无为县华祥电缆材料有限公司的中国专利申请公开了“一种高阻燃改性聚丙烯电缆护套料”，其原料按重量份包括：聚丙烯100份、三元乙丙橡胶20-35份、新型阻燃剂15-22份、硬脂酸钙1.1-1.5份、玻璃纤维5-10份、碳纤维3-8份、改性碳酸钙5-12份、改性云母3-5份、稻壳粉4-10份、纳米硫酸钡1-3份、磷酸三苯酯3-10份、氢氧化铝1-1.5份、氢氧化镁0.5-1.3份、抗氧剂2-3份。该发明所述高阻燃改性聚丙烯电缆护套料，其阻燃性好，热氧化稳定性好，使用寿命长。该发明虽然添加了无机填料，但是同样存在增强效果以及力学性能不佳的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚丙烯复合电缆料，其具有较强的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：聚丙烯树脂100份，成核剂0.5～1份，抗氧剂0.4～0.9份，润滑剂1～2份，抗冲改性剂3～4份，阻燃剂10～15份，相容剂5～10份，抗紫外线剂0.6～1.1份，改性陶土14～19份。
优选地，本发明所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯树脂。
优选地，本发明所述成核剂为滑石粉。
优选地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂168。
优选地，本发明所述润滑剂为聚乙烯蜡。
优选地，本发明所述抗冲改性剂为POE。
优选地，本发明所述阻燃剂为聚磷酸铵。
优选地，本发明所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
优选地，本发明所述抗紫外线剂为UV-531。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述聚丙烯复合电缆料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种聚丙烯复合电缆料的制备方法，包括下列步骤：
(1)将芥蓝籽用粉碎机粉碎至80目得到芥蓝籽粉，以1:8g/mL的固液比将芥蓝籽粉加入乙醚中，放入超声波清洗器后60℃下提取25分钟得到提取物，将提取物过滤后得到滤渣，将滤渣置于烘箱中60℃下烘干得到芥蓝籽油；
(2)将步骤(1)所得芥蓝籽油加入2倍重量的蒸馏水中，80℃下搅拌2小时得到芥蓝籽油水溶液，然后80℃下、1小时内滴加入20％质量分数的氢氧化钠溶液，保温2小时后冷却至室温，用盐酸调节ph值为3.5，静置1小时后分层，将上层取出后水洗至中性得到脂肪酸，其中，芥蓝籽油与氢氧化钠的重量比为8:1；
(3)将陶土100℃下干燥4小时后投入100℃的搅拌机中，将步骤(2)所得脂肪酸加入3倍重量的无水乙醇中，搅拌至混合均匀后加入搅拌机中，300rpm转速下搅拌30分钟后出料并过滤，将得到的滤饼用无水乙醇反复冲洗，真空烘干后粉碎，研磨后过150目筛得到改性陶土，其中脂肪酸的重量为陶土重量的4.5％；
(4)按重量份数称取各原料，将聚丙烯树脂、抗冲改性剂、相容剂加入高混机中混合5分钟，然后加入除了抗氧剂之外的原料混合15分钟，最后加入抗氧剂继续混合至均匀得到混合料，将混合料投入双螺杆挤出机中，140～200℃下挤出造粒得到粒料，将粒料90℃下干燥45分钟得到聚丙烯复合电缆料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)芥蓝是十字花科芸薹属一年生草本植物，其种子——芥蓝籽含有丰富的油脂，本发明将芥蓝籽粉碎后通过超声辅助提取技术得到芥蓝籽油，然后对芥蓝籽油进行碱法水解将其中的脂肪酸尽可能水解出来，再将脂肪酸对干燥后的陶土进行了改性处理，陶土表面存在大量羟基因而呈现亲水性，在改性处理过程中羟基与脂肪酸的羧基发生了结合反应，使得脂肪酸在陶土表面形成了有机包覆，将陶土表面的亲水性变成了亲油性，改善了陶土与聚丙烯树脂之间的相容性，提高了二者之间的结合强度，使得改性陶土能充分发挥其增强作用，从而大大提高聚丙烯复合电缆料的力学性能；
2)在各原料的共混过程中，改性陶土中的硬脂酸对成核剂和阻燃剂也能起到一定的改性作用，从而进一步提高了聚丙烯复合电缆料的各方面性能；改性陶土中硬脂酸的原料来源于廉价易得的芥蓝籽，因此可有效节省成本，具有很好的经济价值，有利于推广应用。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉0.9份，抗氧剂168 0.5份，聚乙烯蜡1.4份，POE 3.8份，聚磷酸铵10份，马来酸酐接枝聚丙烯10份，UV-531 0.7份，改性陶土18份。
其制备方法包括下列步骤：
(1)将芥蓝籽用粉碎机粉碎至80目得到芥蓝籽粉，以1:8g/mL的固液比将芥蓝籽粉加入乙醚中，放入超声波清洗器后60℃下提取25分钟得到提取物，将提取物过滤后得到滤渣，将滤渣置于烘箱中60℃下烘干得到芥蓝籽油；
(2)将步骤(1)所得芥蓝籽油加入2倍重量的蒸馏水中，80℃下搅拌2小时得到芥蓝籽油水溶液，然后80℃下、1小时内滴加入20％质量分数的氢氧化钠溶液，保温2小时后冷却至室温，用盐酸调节ph值为3.5，静置1小时后分层，将上层取出后水洗至中性得到脂肪酸，其中，芥蓝籽油与氢氧化钠的重量比为8:1；
(3)将陶土100℃下干燥4小时后投入100℃的搅拌机中，将步骤(2)所得脂肪酸加入3倍重量的无水乙醇中，搅拌至混合均匀后加入搅拌机中，300rpm转速下搅拌30分钟后出料并过滤，将得到的滤饼用无水乙醇反复冲洗，真空烘干后粉碎，研磨后过150目筛得到改性陶土，其中脂肪酸的重量为陶土重量的4.5％；
(4)按重量份数称取各原料，将等规聚丙烯树脂、POE、马来酸酐接枝聚丙烯加入高混机中混合5分钟，然后加入除了抗氧剂168之外的原料混合15分钟，最后加入抗氧剂继续混合至均匀得到混合料，将混合料投入双螺杆挤出机中，140～200℃下挤出造粒得到粒料，将粒料90℃下干燥45分钟得到聚丙烯复合电缆料。
实施例2
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉0.7份，抗氧剂168 0.7份，聚乙烯蜡1份，POE 4份，聚磷酸铵12份，马来酸酐接枝聚丙烯8份，UV-531 0.9份，改性陶土16份。
其制备方法同实施例1。
实施例3
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉0.5份，抗氧剂168 0.9份，聚乙烯蜡1.5份，POE 3.4份，聚磷酸铵14份，马来酸酐接枝聚丙烯6份，UV-531 1.1份，改性陶土14份。
其制备方法同实施例1。
实施例4
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉1份，抗氧剂168 0.4份，聚乙烯蜡1.8份，POE 3.2份，聚磷酸铵11份，马来酸酐接枝聚丙烯9份，UV-531 1份，改性陶土15份。
其制备方法同实施例1。
实施例5
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉0.8份，抗氧剂168 0.6份，聚乙烯蜡2份，POE 3份，聚磷酸铵13份，马来酸酐接枝聚丙烯7份，UV-531 0.8份，改性陶土17份。
其制备方法同实施例1。
实施例6
聚丙烯复合电缆料，其由下列重量份数的原料制成：等规聚丙烯树脂100份，滑石粉0.6份，抗氧剂168 0.8份，聚乙烯蜡1.2份，POE 3.5份，聚磷酸铵15份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，UV-531 0.6份，改性陶土19份。
其制备方法同实施例1。
对实施例1-6以及对比例的力学性能分别进行测试，其中，对比例为公开号为CN104212063A的中国专利申请；力学性能参考GB/T1040.1-2006标准测试各电缆料的拉伸强度，参考GB/T 9341-2008测试弯曲强度，参考GB/T 1843-2008测试冲击强度，数值越大则力学性能越强。
测试结果如下表所示：
由此表可看出，实施例1-6的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度均明显大于对比例，表明具有较强的力学性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于，其由下列重量份数的原料制成：聚丙烯树脂100份，成核剂0.5～1份，抗氧剂0.4～0.9份，润滑剂1～2份，抗冲改性剂3～4份，阻燃剂10～15份，相容剂5～10份，抗紫外线剂0.6～1.1份，改性陶土14～19份。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯树脂。
3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述成核剂为滑石粉。
4.根据权利要求3所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168。
5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡。
6.根据权利要求5所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述抗冲改性剂为POE。
7.根据权利要求6所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
9.根据权利要求8所述的一种聚丙烯复合电缆料，其特征在于：所述抗紫外线剂为UV-531。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种聚丙烯复合电缆料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)将芥蓝籽用粉碎机粉碎至80目得到芥蓝籽粉，以1:8g/mL的固液比将芥蓝籽粉加入乙醚中，放入超声波清洗器后60℃下提取25分钟得到提取物，将提取物过滤后得到滤渣，将滤渣置于烘箱中60℃下烘干得到芥蓝籽油；
(2)将步骤(1)所得芥蓝籽油加入2倍重量的蒸馏水中，80℃下搅拌2小时得到芥蓝籽油水溶液，然后80℃下、1小时内滴加入20％质量分数的氢氧化钠溶液，保温2小时后冷却至室温，用盐酸调节ph值为3.5，静置1小时后分层，将上层取出后水洗至中性得到脂肪酸，其中，芥蓝籽油与氢氧化钠的重量比为8:1；
(3)将陶土100℃下干燥4小时后投入100℃的搅拌机中，将步骤(2)所得脂肪酸加入3倍重量的无水乙醇中，搅拌至混合均匀后加入搅拌机中，300rpm转速下搅拌30分钟后出料并过滤，将得到的滤饼用无水乙醇反复冲洗，真空烘干后粉碎，研磨后过150目筛得到改性陶土，其中脂肪酸的重量为陶土重量的4.5％；
(4)按重量份数称取各原料，将聚丙烯树脂、抗冲改性剂、相容剂加入高混机中混合5分钟，然后加入除了抗氧剂之外的原料混合15分钟，最后加入抗氧剂继续混合至均匀得到混合料，将混合料投入双螺杆挤出机中，140～200℃下挤出造粒得到粒料，将粒料90℃下干燥45分钟得到聚丙烯复合电缆料。
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