CN107880450A - 一种易加工聚氯乙烯线缆配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及化学配方技术领域，尤其涉及一种易加工聚氯乙烯线缆配方及其制备方法。本发明提供的这种配方由以下重量份的成分组成：PVC 120；增塑剂50；钡‑镉稳定剂2；辅助热稳定剂0.5；聚乙烯蜡0.3。本发明提供的这种聚氯乙烯线缆配方，采用聚氯乙烯为线缆成分主料，提高了线缆机械强度；提高了可塑性和柔软性；PVC因分子间作用力较大，熔体粘度大，加之极易热降解，加工性能差，而采用本发明的这种配方，加入大量增塑剂之后，可以提高强度，易于加工。

Description

一种易加工聚氯乙烯线缆配方及其制备方法

技术领域

本申请涉及化学配方技术领域，尤其涉及一种易加工聚氯乙烯线缆配方及其制备方法。

背景技术

电线电缆用热塑性树脂主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟树脂、氯化聚醚和聚酰胺等，其中应用较广泛的是PE和PVC。

聚乙烯

1、聚乙烯的特性

聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。其主要优点是：

(1)优异的电气性能。其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数ε和介质损耗角正切tgδ值小，且基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。

(2)机械性能较好，富有可挠性，而且强韧，耐容性好。

(3)耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。

(4)耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。

(5)作为非极性材料，透气性大，低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的。

(6)比重轻，其比重均小于1。高压聚乙烯尤为突出，约为0.92g/cm3；低压聚乙烯虽其密度较大，也仅为0.94g/cm3左右。

(7)具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。

(8)用它制作的电线电缆重量轻，使用、敷设方便，接头容易。

但聚乙烯还有不少缺点：软化温度低；接触火焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时同样的臭味；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差，在聚乙烯作为海底电缆和落差较大(尤其是垂直敷设)电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意。

聚氯乙烯树脂(PVC)是由氯乙烯聚合而成的线型热塑性高分子化合物，从该分子结构看，聚氯乙烯具有以碳链为主链，呈线型，含有C-Cl极性键。聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加入各种配合剂混合而成的。其机械性能优越、耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、电绝缘性能好、容易加工、成本低，因此是电线电缆绝缘和护套用的好材料。

1、聚氯乙烯树脂结构与特性

(1)是热塑性的高分子材料，可塑性和柔软性较好。

(2)由于C-Cl极性键的存在，树脂具有较大的极性，因此介电常数ε和介质损耗角的正切值较大，在低频情况下，有较高的耐电强度。另外由于极性键的存在，分子间的作用力较大，机械强度较高。

(3)分子结构中含有氯原子，树脂具有不延燃和较好的耐化学腐蚀性及耐气候性。氯原子能破坏分子的晶体结构，树脂的耐热性较低，耐寒性较差，加入适量的配合剂，就能改善树脂的性能。

发明内容

本申请提供了一种易加工聚氯乙烯线缆配方及其制备方法，以解决现有技术中采用聚乙烯为线缆主料所带来的一系列问题。

为此，本发明提供了下述技术方案：一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：由以下重量份的成分组成：

PVC 120；

增塑剂 50；

钡-镉稳定剂 2；

辅助热稳定剂 0.5；

聚乙烯蜡 0.3。

进一步地，所述辅助热稳定剂为有机亚磷酸酯或环氧大豆油；所述的环氧大豆油为环氧值大于6.6％的环氧大豆油。

进一步地，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯；所述对苯二甲酸二辛酯为酯含量超过99.5％的对苯二甲酸二辛酯。

进一步地，所述的PVC为聚合度为1300的聚氯乙烯树脂。

一种易加工聚氯乙烯线缆配方的制备方法，其特征在于：先将按重量份数称取的聚氯乙烯复合料120份、增塑剂50份投入高速混合机中，在转速为350rpm下混合6min，并且在温度升至65℃时再投入按重量份数称取的钡-镉稳定剂2份、辅助热稳定剂0.5份、聚乙烯蜡0.3份在高速混合机的转速为600rpm下混合10min，待高速混合机温度升至120℃时将材料转移至密炼机中密炼，当温度达到150℃时转移至单螺杆挤出机中挤出，拉条后进行造粒，经干燥后包装，得到聚氯乙烯线缆材料。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本发明提供的这种聚氯乙烯线缆配方，采用聚氯乙烯为线缆成分主料，提高了线缆机械强度；提高了可塑性和柔软性；PVC因分子间作用力较大，熔体粘度大，加之极易热降解，加工性能差，而采用本发明的这种配方，加入大量增塑剂之后，可以提高强度，易于加工。

具体实施方式

此处被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

实施例一：由于PVC因分子间作用力较大，熔体粘度大，加之极易热降解，加工性能差。软质PVC中需加入大量的增塑剂。

一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：由以下重量份的成分组成：

PVC 120；

增塑剂 50；

钡-镉稳定剂 2；

辅助热稳定剂 0.5；

聚乙烯蜡 0.3。

1、聚氯乙烯树脂的种类

聚氯乙烯的聚合方法有：悬浮聚合、浮液聚合、本体聚合和溶液聚合四种。聚氯乙烯树脂的制造目前主要采用悬浮聚合方法，电线电缆就是采用悬浮法聚氯乙烯树脂。聚氯乙烯悬浮聚合过程中所用树脂的结构形状有：疏松型树脂(XS型)和紧密型树脂(XJ型)。疏松型树脂质地疏松，吸油性大，易于塑化，加工操作控制方便，晶点少，因此电线电缆用的树脂是疏松型。

2、聚氯乙烯的主要性能

(1)电绝缘性能：聚氯乙烯树脂是一种极性较大的电介质，电绝缘性能较好，但比较非

极性材料(如聚乙烯、聚丙烯)稍差。树脂的体积电阻率大于1015Ω·cm；树脂在25℃和50Hz频率下的介电常数ε为3.4～3.6，当温度和频率变化时，介电常数也随之明显的变化；聚氯乙烯的介质损耗正切tgδ为0.006～0.2。树脂的击穿场强不受极性影响，在室温和工频条件下的击穿场强比较高。但聚氯乙烯的介质损耗较大，不适用于高压和高频场合，通常用在15kV以下的低压和中压电线电缆的绝缘材料。

(2)老化稳定性：从分子结构上看，氯原子都与碳原子相连，应具有较高的耐老化稳定

性。但在生产过程中，由于温度的直接影响和机械力的作用，易放出氯化氢，在氧的作用下，产生降解或交联，导致材料变色发脆，物理机械性能显著下降，电绝缘性能恶化，因此聚氯乙烯老化。为改善它的老化性，必须添加一定的稳定剂。

(3)热机械性能：聚氯乙烯树脂为无定型聚合物，在不同温度下具有三种物理状态，即玻璃态、高弹态、粘流态。聚氯乙烯树脂的玻璃化温度为80℃左右，粘流温度160℃左右。在常温下处于玻璃状态，这很难满足电线电缆使用要求。为此，必须将聚氯乙烯进行改性，使其在室温下具有较高的弹性，同时又兼有较高的耐热性和耐零性。加入适量的增塑剂能够调节玻璃化温度，以增加塑性，达到柔软性，提高机械性能。

3、聚氯乙烯电缆料

聚氯乙烯塑料是多组份塑料，根据不同的使用条，改变配合剂的品种和用量，能够形成不同品种的电线电缆用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯电缆塑料按其在电线电缆上用途不同，可分为绝缘级电缆料和护层级电缆。

(1)绝缘用聚氯乙烯塑料：根据电线电缆的使用要求和特性，绝缘用聚氯乙烯塑料的类型、性能、要求及主要如表所示。

(2)护套用聚氯乙烯塑料：聚氯乙烯塑料护层具有较好的耐腐蚀性，足够的机械性能，一定的耐大气性能，柔软、耐振、重量轻、加工及敷设方便。其性能要求及应用范围见表。

(3)半导电聚氯乙烯塑料：半导电聚氯乙烯塑料可作为屏蔽材料来使用，例如可作为 10kV聚氯乙烯电缆的屏蔽层。半导电塑料用作高压电缆的屏蔽料时，由于半导电料直接与绝缘料接触，会发生相互迁移，因而尽量选用与绝缘料相同的增塑剂或电性好、迁移小的增塑剂。否则在使用过程中会影响绝缘料的电绝缘性能。

具体地说，本实施例提供的这种配方除了上述几种组分之外，还可适量加入以下几种添加剂：

1、阻燃剂

塑料制品多数具有易燃性，这对其制品的应用平安带来了诸多隐患。精确地讲，阻燃剂称作难燃剂更为恰当，由于“难燃”包含着阻燃和抑烟两层含义，较阻燃剂的概念更为普遍。但是，长期以来，人们曾经习气运用阻燃剂这一概念，所以目前文献中所指的阻燃剂实践上是阻燃作用和抑烟功用助剂的总称。

阻燃剂依其运用方式能够分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂通常以添加的方式配合到根底树脂中，它们与树脂之间仅仅是简单的物理混合；反应型阻燃剂普通为分子内包含阻燃元素和反响性基团的单体，如卤代酸酐、卤代双酚和含磷多元醇等，由于具有反应性，能够化学键合到树脂的分子链上，成为塑料树脂的一部分，多数反应型阻燃剂构造还是合成添加型阻燃剂的单体。

依照化学组成的不同，阻燃剂还可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌和赤磷等，有机阻燃剂多为卤代烃、有机溴化物、有机氯化物、磷酸酯、卤代磷酸酯、氮系阻燃剂和氮磷收缩型阻燃剂等。抑烟剂的作用在于降低阻燃资料的发烟量和有毒有害气体的释放量，多为钼类化合物、锡类化合物和铁类化合物等。虽然氧化锑和硼酸锌亦有抑烟性，但常常作为阻燃协效剂使用，因而归为阻燃剂体系。

2、填充/增强助剂

填充和增强是改善塑料制品物理机械性能和降低成本的重要途径。一般增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、金属晶须等纤维状材料。填充剂大部分是粉末状的物质，而且对聚合物都呈惰性。因为大部分填充剂都有增强作用，增强剂和填充剂之间没有明显界限。参加填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，改善制品的某些性能，赋予塑料新的性能和降低成本。填充剂是一种增量材料，包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母粉、二氧化硅、硫酸钙、粉煤灰、红泥以及木粉和纤维素等自然矿物、合成无机物和工业副产物。

3、光稳定剂

光稳定剂是指可以抑止和延缓塑料制品在阳光映照下的工作环境中老化过程的物质。光稳定剂也称紫外线稳定剂，是一类用来抑止聚合物树脂的光氧降解，改善塑料制品耐候性的稳定化助剂。依据稳定机理的不同，光稳定剂分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、激发态猝灭剂和自由基捕获剂。光屏蔽剂多为炭黑、氧化锌和一些无机颜料或填料，其作用是经过屏蔽紫外线来完成的。紫外线吸收剂对紫外线具有较强的吸收作用，并经过分子内能量转移将有害的光能转变为无害的热能方式释放，从而防止聚合物树脂吸收紫外线能量而诱发光氧化反应。光稳定剂的品种很多：有可以反射和吸收紫外线的炭黑、氧化锌和二氧化钛；还有可以激烈地有选择地吸收紫外线，停止热量转换的二苯甲酮类和三嗪类等。常用的光稳定剂有水杨酸酯类，如水杨酸苯酯等；苯甲酸酯类，如3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯(UV-2908) 等；氰基丙烯酸酯类；二苯甲酮类，如2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)等。

4、脱模剂

脱模剂是一种用在两个彼此易于粘着的物体外表的一个界面涂层(即涂敷于模具或加工机械的外表，亦可添加于基体树脂中)，它可使物体外表易于脱离、润滑及干净，并改善其外表光亮性。前者称为涂敷型脱模剂，是脱模剂的主体，后者为内脱模剂，具有操作烦琐等特性。普通脱模剂为蜡、硅氧烷、金属硬脂酸盐、聚乙烯醇、含氟低聚物及聚烯烃等，也有它们与植物衍生物、脂肪酸。聚二甲基硅氧烷及其他复杂聚合混合物的专利共混物。注塑成型普通运用喷雾剂型硅氧烷脱模剂，由于硅氧烷或硅氧烷聚合物合成物的光滑性是其他任何类型的脱模剂不能相比的。硅油类物质是工业上应用最为普遍的脱模剂类型。1.3.11分散剂

塑料制品是基体树脂与各种颜料、填料和助剂的混合体，颜料、填料和助剂在树脂中的分散水平对塑料制品性能的优劣至关重要。分散剂是一种促进各种辅助资料在树脂中平均分散的助剂，多用于母料、着色制品和高填充制品。包括烃类(石蜡油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡等)、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类等。复合光亮光滑分散助剂有良好的分散性，主要用于PE\\PP\\ABS\\PA等聚合物的挤出、注塑、压延等，进步熔体的加工活动性，进步熔体强度，改善熔体决裂；进步无机填料在体系中分散，改善无机填料与树脂相容性和分离力，恢复因添加无机物而降低的冲击强度。进步制品光亮度、光亮度和外表柔滑度。

5、交联剂

交联剂是能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子互相键合交联成网络构造的物质。交联剂能够使聚合物改性，显着地进步聚合物的耐热性、耐油性、耐磨性、力学强度。

实施例二

作为本发明技术方案的一大改进，所述辅助热稳定剂为有机亚磷酸酯或环氧大豆油；所述的环氧大豆油为环氧值大于6.6％的环氧大豆油。

作为本发明技术方案的一大改进，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯；所述对苯二甲酸二辛酯为酯含量超过99.5％的对苯二甲酸二辛酯。

作为本发明技术方案的一大改进，所述的PVC为聚合度为1300的聚氯乙烯树脂。

具体地说，钡-镉稳定剂为复合稳定剂，并有一定的润滑性，常与有机亚磷酸酯、环氧大豆油等辅助热稳定剂并用。

综合实施例一和实施例二，本发明提供的聚氯乙烯线缆配方，采用聚氯乙烯为线缆成分主料，提高了线缆机械强度；提高了可塑性和柔软性；PVC因分子间作用力较大，熔体粘度大，加之极易热降解，加工性能差，而采用本发明的这种配方，加入大量增塑剂之后，可以提高强度，易于加工。

实施例三

一种易加工聚氯乙烯线缆配方的制备方法，其特征在于：先将按重量份数称取的聚氯乙烯复合料120份、增塑剂50份投入高速混合机中，在转速为350rpm下混合6min，并且在温度升至65℃时再投入按重量份数称取的钡-镉稳定剂2份、辅助热稳定剂0.5份、聚乙烯蜡0.3份在高速混合机的转速为600rpm下混合10min，待高速混合机温度升至120℃时将材料转移至密炼机中密炼，当温度达到150℃时转移至单螺杆挤出机中挤出，拉条后进行造粒，经干燥后包装，得到聚氯乙烯线缆材料。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：由以下重量份的成分组成：

PVC 120；

增塑剂 50；

钡-镉稳定剂 2；

辅助热稳定剂 0.5；

聚乙烯蜡 0.3。

2.根据权利要求1所述的一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：所述辅助热稳定剂为有机亚磷酸酯或环氧大豆油；所述的环氧大豆油为环氧值大于6.6％的环氧大豆油。

3.根据权利要求1所述的一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯；所述对苯二甲酸二辛酯为酯含量超过99.5％的对苯二甲酸二辛酯。

4.根据权利要求1所述的一种易加工聚氯乙烯线缆配方，其特征在于：所述的PVC为聚合度为1300的聚氯乙烯树脂。

5.一种如权利要求1-4任一所述的易加工聚氯乙烯线缆配方的制备方法，其特征在于：先将按重量份数称取的聚氯乙烯复合料120份、增塑剂50份投入高速混合机中，在转速为350rpm下混合6min，并且在温度升至65℃时再投入按重量份数称取的钡-镉稳定剂2份、辅助热稳定剂0.5份、聚乙烯蜡0.3份在高速混合机的转速为600rpm下混合10min，待高速混合机温度升至120℃时将材料转移至密炼机中密炼，当温度达到150℃时转移至单螺杆挤出机中挤出，拉条后进行造粒，经干燥后包装，得到聚氯乙烯线缆材料。