CN108586970A - 一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料改性加工技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法，硅酸钙来源于工业硅或硅铁行业固弃物‑微硅粉，硅酸钙粉体经过包覆改性后，将改性硅酸钙与炭黑或碳酸钙等协同加入聚氯乙烯基体中，每100份聚氯乙烯基体中加入5～20份改性硅酸钙；然后经过烘干干燥、配料、高速混合、挤出造粒、压延成型或后注塑成型得到改性硅酸钙/聚氯乙烯电缆材料。本发明的方法可以使聚氯乙烯加工过程无烟、无异味，从而改善加工环境，同时可以提高聚氯乙烯电缆料的绝缘性能、力学性能和阻燃性能。

Description

一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料改性加工技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法。
背景技术
无机矿物填料粉体材料是高聚物复合材料领域仅次于聚合物基体的第二大原料，在聚合物改性和加工方面占有重要的地位。选择适宜的填料粉体，开发具有功能性、环保的增强填料是聚合物改性的一种有效、普适、廉价的途径之一。聚氯乙烯(PVC)作为五大通用塑料之一，在电线电缆、管材、发泡材料、密封材料和日用品等方面具有广泛的应用。PVC的热稳定性差，加工过程中非常易于分解；同时，PVC作为强极性聚合物，分子作用力较大。因此，PVC制品在加工过程中必须加入稳定剂、增塑剂等有机化学助剂，造成其成型制品中存在残留的有害挥发物，在使用和循环过程中对自然环境和人体健康造成危害。同时，聚氯乙烯由于分解挥发，其加工环境较为恶劣。
目前，对于硅酸钙/树脂复合材料的制备和应用的报道相对较少，主要包括：国外主要以天然硅灰石型硅酸钙为主要研究对象，树脂基体以极性聚合物或亲水性聚合物为主，研究的内容主要集中在复合材料的制备工艺方面；国内研究方面，中国专利公开号CN20130090597公开的一种活性硅酸钙/橡胶复合材料及其制备方法，其以粉煤灰为原料制备的多孔活性硅酸钙为填料，将改性剂和硅酸钙粉体与橡胶基体混炼、硫化后得到活性硅酸钙/橡胶复合材料，橡胶的拉伸性能和伸长率得到相对改善。中国专利公开号CN104403198 A公开了一种硅酸钙聚烯烃复合材料的制备方法，其主要以聚乙烯和聚丙烯为树脂基体，通过配料、高速混合、造粒、成型后制得硅酸钙聚烯烃复合材料。该方法操作简单，可以相对改善材料的理化性能指标。中国专利公开号CN 104212028A公开了一种利用合成多孔硅酸钙高吸附母料的制备方法，其以聚乙烯或聚丙烯或POE原料为基体，以自组装助剂F01A改性硅酸钙填充制备得到高吸附母料，但是该方法制备得到的母料吸附性能重复性较差。
为此，本发明提供一种聚氯乙烯加工过程无烟、无异味的聚氯乙烯电缆材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法，本发明中所使用的硅酸钙粉体由微硅粉脱硅产物水热合成制得，具有密度低、比表面积大、吸附能力强等特性，将其作为功能性填料制备改性硅酸钙/聚氯乙烯电缆料，可以使加工过程无烟无味，改善聚氯乙烯制品的加工环境，做到清洁生产，从而改善加工环境；同时可以提高聚氯乙烯电缆料的绝缘性能、力学性能和阻燃性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将100质量份数的硅酸钙粉体与0.5～8质量份数的偶联剂混合改性，干燥；
S2.将5～25质量份数的改性硅酸钙粉体、100质量份数的聚氯乙烯、35质量份数的邻苯二甲酸二辛酯、8.5质量份数的钙锌复合稳定剂、1.5质量份数的脂肪酸或脂肪酸盐、2质量份数的双酚A混合均匀，得到混合料；
S3.将混合料挤出造粒，得到聚氯乙烯电缆材料。
进一步地，所述硅酸钙粉体的粒径为1250～3000目。
进一步地，所述硅酸钙粉体由微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级得到。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
进一步地，所述脂肪酸或脂肪酸盐为硬脂酸、硬质酸钠、硬脂酸钙中的至少一种。
进一步地，所述硅烷偶联剂为水解液，配置方法为：硅烷偶联剂与质量浓度为95％的乙醇配置成质量浓度为25％的溶液，然后加入冰醋酸搅拌反应至溶液澄清透明。
进一步地，在步骤S1中，所述混合改性是在30～90℃下混合改性30～60min。
进一步地，在步骤S1中，所述干燥是在80℃下干燥30h。
进一步地，在步骤S3中，所述混合料经过双螺杆挤出机挤出、造粒。
一种聚氯乙烯电缆材料，由上述制备方法制备而成。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种利用改性硅酸钙和聚氯乙烯制备电缆材料的方法，改性硅酸钙和聚氯乙烯基体的相容性较好，提高聚氯乙烯电缆制品的绝缘性能、力学性能和阻燃性能；同时，可以使聚氯乙烯加工过程无烟、无异味，从而改善企业的生产加工环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将100质量份的硅酸钙粉体加入到球磨机中，然后1.0质量份的铝酸酯偶联剂，在30℃下球磨改性30min；
(3)将球磨改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体8质量份、聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为15.09MPa，断裂伸长率为269.29％，介电强度为28.65KV/mm。
实施例2
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将硅烷偶联剂(Si-69)与浓度为95％的乙醇配置成浓度为25％的水解液，然后加入冰醋酸搅拌反应至溶液澄清透明；将100质量份的硅酸钙粉体加入到球磨机中，然后加入含0.5质量份硅烷偶联剂的水解液，在30℃下球磨改性30min；
(3)将球磨改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体8质量份、聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为19.30MPa，断裂伸长率为234.02％，介电强度为29.30KV/mm。
实施例3
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将100质量份的硅酸钙粉体加入到高混机中，待温度升高60℃时，然后加入含1.0质量份的硅烷偶联剂KH550，高混改性30min；
(3)将改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体15质量份、聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为21.90MPa，断裂伸长率为154.11％，介电强度为32.35KV/mm。
实施例4
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将100质量份的硅酸钙粉体加入到高混机中，待温度升高60℃时，然后加入含1.0质量份的硅烷偶联剂KH550，高混改性30min；
(3)将改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体20质量份、聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为22.35MPa，断裂伸长率为150.11％，介电强度为31.65KV/mm。
实施例5
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将100质量份的硅酸钙粉体加入到高混机中，待温度升高0℃时，然后加入含1.0质量份的硅烷偶联剂KH550，高混改性30min；
(3)将改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体5质量份、碳酸钙粉体15质量份聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为23.36MPa，断裂伸长率为175.51％，介电强度为32.04KV/mm。
实施例6
(1)将微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级后，控制硅酸钙样品的粒度范围在1250～3000目左右；
(2)将100质量份的硅酸钙粉体加入到高混机中，待温度升高0℃时，然后加入含1.0质量份的硅烷偶联剂KH550，高混改性30min；
(3)将改性后的改性硅酸钙粉体在80℃条件下干燥3h待用；
(4)将干燥好的改性硅酸钙粉体5质量份、碳酸钙粉体25质量份、聚氯乙烯100质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)35质量份、钙锌复合稳定剂8.5、硬脂酸钙1.5质量份、双酚A 2质量份在高速混合机中混合10min出料；
(5)将高速混合好的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒获得改性硅酸钙聚氯乙烯电缆料；将上述粒料经开炼机和平板硫化机压延成型或注塑机注塑成型，进行各项性能测试。
改性硅酸钙聚氯乙烯电缆材料的拉伸强度为24.47MPa，断裂伸长率为163.32％，介电强度为33.09KV/mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将100质量份数的硅酸钙粉体与0.5～8质量份数的偶联剂混合改性，干燥；
S2.将5～25质量份数的改性硅酸钙粉体、100质量份数的聚氯乙烯、35质量份数的邻苯二甲酸二辛酯、8.5质量份数的钙锌复合稳定剂、1.5质量份数的脂肪酸或脂肪酸盐、2质量份数的双酚A混合均匀，得到混合料；
S3.将混合料挤出造粒，得到聚氯乙烯电缆材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙粉体的粒径为1250～3000目。
3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙粉体由微硅粉水热合成制备的硅酸钙原料经过气流磨干燥、细化和分级得到。
4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸或脂肪酸盐为硬脂酸、硬质酸钠、硬脂酸钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为水解液，配置方法为：硅烷偶联剂与质量浓度为95％的乙醇配置成质量浓度为25％的溶液，然后加入冰醋酸搅拌反应至溶液澄清透明。
7.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述混合改性是在30～90℃下混合改性30～60min。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述干燥是在80℃下干燥30h。
9.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电缆材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述混合料经过双螺杆挤出机挤出、造粒。
10.一种聚氯乙烯电缆材料，其特征在于，由权利要求1～9任意一项所述制备方法制备而成。
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