CN106674932A - 电线电缆用耐热性可降解绝缘材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，由以下重量份的组分组成：L‑聚乳酸65~85份、D‑聚乳酸20~30份、异山梨醇二酯15~25份、己二酸二丁基二甘酯5~10份、N‑水杨酰氨基邻苯二酰亚胺1~2份、N,N'‑双[β(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酰]肼0.02~0.05份、碳二亚胺2~5份、异氰酸盐0.1~0.8份、阻燃剂30~50份、三烯丙基以三聚氰酸酯5~8份、三甲代烯丙基硬氰酸酯1~3份、填料2~20份；所述L‑聚乳酸和D‑聚乳酸的重均分子量为100000~400000。本发明电线电缆用耐热性可降解绝缘材料耐热性、耐久性的可降解，使用过程中稳定，具有耐热性、耐久性能、耐划伤性能，同时具有天然抑菌性能，较长时间内保持原有性能，提高耐久性能。

Description

电线电缆用耐热性可降解绝缘材料

技术领域

本发明涉及电缆料技术领域，尤其涉及一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料。

背景技术

在已知的电线或电缆绝缘或护套材料通常采用聚烯烃或聚氯乙烯等不可降解的石油资源为原料的树脂作为绝缘体，具有优异使用性能和较长的使用时间。但由于其结构特点等原因，基本不能降解或需要数百年时间才能分解。一旦废弃将造成严重的环境影响——如果将其焚烧会产生大量CO₂甚至有毒有害气体，危害环境安全；填埋则占用土地资源，并且土壤存在有机物析出的巨大环境风险；即使回收利用也仅能回收部分体积大，易回收，尚未老化和交联的材料，大部分电线、电缆不能回收而造成环境风险。

为此，人们想到利用环境友好材料——生物基高分子材料和可降解高分子材料，用以制作电线或电缆的绝缘材料。尤其是聚乳酸，作为一种使用生物资源得到的生物可降解材料，其具有突出的环境友好性能。聚乳酸在常规使用环境下非常稳定，电气性能与常规聚合物绝缘材料类似。

但聚乳酸在常温下是一种硬而脆的材料，柔韧性差而不适宜直接制成电线电缆绝缘材料。

目前，关于聚乳酸绝缘材料的资料较少。

中国专利公开号 CN 101423654公开了一种可降解电缆用塑料绝缘和护套材料及电缆，该专利通过聚乳酸与补强剂、无机阻燃剂、抗氧剂、抑铜剂等共混制造电缆用绝缘材料和护套材料，该材料通过填充大量无机阻燃剂和填料，而没有进行增韧改性，其机械性能极差，仍然是一种硬而脆的材料，成型性能差，完全没有专利所述的实用价值。

中国专利公开号 CN 104356620A公开了一种可降解的电力绝缘材料，该专利通过聚乳酸与细菌纤维素、交联聚乙烯、聚碳酸酯、乙丙橡胶、玻璃纤维等共混制备，其具有部分的降解性能，但聚乳酸与交联聚乙烯、聚碳酸酯、乙丙橡胶相容性很差，机械性能不佳，同时采用含卤阻燃剂制备，造成变相的环境污染的同时不符合当今的无卤阻燃的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，该电线电缆用耐热性可降解绝缘材料具有耐热性、耐久性能和可降解性，使用过程中稳定，同时具有天然抑菌性能，废弃后又可生物降解，碳足迹非常低，将对环境的影响降至最低。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，由以下重量份的组分组成：

L-聚乳酸 65~85份，

D-聚乳酸 20~30份，

异山梨醇二酯 15~25份，

己二酸二丁基二甘酯 5~10份，

N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺 1~2份，

N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.02~0.05份，

碳二亚胺 2~5份，

异氰酸盐 0.1~0.8份，

阻燃剂 30~50份，

三烯丙基以三聚氰酸酯 5~8份，

三甲代烯丙基硬氰酸酯 1~3份，

填料 2~20份。

上述技术方案进一步改进的技术方案如下：

1. 上述方案中，所述阻燃剂为缩聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、环状磷酸酯、磷氰阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝中的至少2种。

2. 上述方案中，所述L-聚乳酸和D-聚乳酸的重均分子量为100000~400000。

3. 上述方案中，所述填料为纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米层状硅酸盐、纳米碳酸钙、氧化锌和高岭土中的至少2种。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，其采用L-聚乳酸、D-聚乳酸与异山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯协同作用，聚乳酸树脂的拉伸强度从55MPa降低至10~30MPa，断裂伸长率从5~10%大幅增加至200~350%，使其物理机械性能大大改善；其次，其在L-聚乳酸、D-聚乳酸中进一步添加碳二亚胺2~5份、异氰酸盐0.1~0.8份，对聚乳酸羧基的封端，抑制活泼氢的聚乳酸的催化水解，使聚乳酸较长时间内保持原有性能，提高耐久性能；再次，其进一步添加N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺1~2份、N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼0.02~0.05份抑制重金属离子对聚乳酸树脂的催化老化作用，提高其耐久性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，由以下重量份的组分组成：

表1

上述L-聚乳酸和D-聚乳酸的重均分子量为100000~400000。

实施例1阻燃剂为缩聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯按照重量份1：1混合；所述填料为纳米二氧化硅、纳米滑石粉形成的混合物。

实施例2阻燃剂为环状磷酸酯、磷氰阻燃剂形成混合物；所述填料为纳米层状硅酸盐、纳米碳酸钙按照重量份1：2混合。

实施例3阻燃剂为磷酸三苯酯、环状磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐形成的混合物；所述填料为纳米滑石粉、氧化锌按照重量份1：1混合。

实施例4阻燃剂为环状磷酸酯、磷氰阻燃剂按照重量份1：2形成的混合物；所述填料为纳米层状硅酸盐、纳米碳酸钙、氧化锌按照重量份1：1混合。

本实施例的电线电缆用耐热性可降解绝缘材料的制造方法，如下：

将L-聚乳酸、D-聚乳酸、异山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯、N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺、N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、碳二亚胺、异氰酸盐、阻燃剂、三烯丙基以三聚氰酸酯、三甲代烯丙基硬氰酸酯、填料，混合均匀，在160-210℃条件下熔融共混挤出造粒。将干燥后的粒子用Φ25mm实验室挤出机挤出电线，挤出温度180℃～200℃，电线挤出后通过水槽急剧冷却。将试制的电线进行电子束辐照交联，辐照剂量为3M rad。

比较例1 将干燥的100质量份聚乳酸树脂，10质量份柠檬酸三丁酯，0.4质量份抗氧剂1010和168混合物，0.02质量份 抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺混合均匀，5质量份纳米碳酸钙，在160-210℃条件下熔融共混挤出造粒。将干燥后的粒子用Φ25mm实验室挤出机挤出电线，挤出温度180℃～200℃，电线挤出后通过水槽急剧冷却。

比较例2 将干燥的100质量份聚乳酸树脂，10质量份增塑剂环己烷1,2二甲酸二异壬基酯（DINCH）,0.4质量份抗氧剂1010和168混合物，0.02质量份 抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺，5质量份改性高岭土混合均匀，在160-210℃条件下熔融共混挤出造粒。将干燥后的粒子用Φ25mm实验室挤出机挤出电线，挤出温度180℃～200℃，电线挤出后通过水槽急剧冷却。

实施例1~4所制得的电线电缆用耐热性可降解绝缘材料的性能测试数据，如表2所示：

表2

从实施例1~4与比较例1、2可以看出，本发明采用L-聚乳酸、D-聚乳酸与异山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯协同作用，具有良好的增韧效果，使其具有高的断裂伸长率和拉伸强度，满足电线电缆的性能要求；通过辐照交联的方式，使改性材料具有了120℃耐热性；复配的阻燃体系良好的阻燃性能；水解抑制剂封端和辐照交联共同作用，使改性材料具有良好的耐久性能。本发明中的L-聚乳酸、D-聚乳酸、异山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯和阻燃剂等组分在生物堆肥条件下都可以实现生物降解，解决了废弃物的环境污染问题，实现了可降解材料在电线电缆领域的应用，为解决石油基绝缘材料废弃物对环境造成的污染提供了一种思路。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：

L-聚乳酸 65~85份，

D-聚乳酸 20~30份，

异山梨醇二酯 15~25份，

己二酸二丁基二甘酯 5~10份，

N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺 1~2份，

N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼 0.02~0.05份，

碳二亚胺 2~5份，

异氰酸盐 0.1~0.8份，

阻燃剂 30~50份，

三烯丙基以三聚氰酸酯 5~8份，

三甲代烯丙基硬氰酸酯 1~3份，

填料 2~20份。

2.根据权利要求1所述的电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，其特征在于：所述阻燃剂为缩聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、环状磷酸酯、磷氰阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝中的至少2种。

3.根据权利要求1所述的电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，其特征在于：所述L-聚乳酸和D-聚乳酸的重均分子量为100000~400000。

4.根据权利要求1所述的电线电缆用耐热性可降解绝缘材料，其特征在于：所述填料为纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米层状硅酸盐、纳米碳酸钙、氧化锌和高岭土中的至少2种。