CN108707298A - 一种耐低温pvc电缆料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆材料，尤其涉及一种耐低温PVC电缆料及其制备方法。所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：PVC树脂100份；有机硅树脂20‑35份、硅油30‑45份、白炭黑15‑30份、纳米碳酸钙20‑45份、缚酸剂3‑8份、润滑剂1‑3份以及抗氧化剂1‑3份。本发明具有如下有益效果：（1）通过有机硅树脂以及硅油的增塑效果，能够有效的提高PVC电缆料的耐低温性能；（2）本发明中的PVC电缆料配方以及制备工艺简单，成本低廉，无需改变现有设备便能生产，适合大规模生产；（3）本发明的得到的PVC电缆料还具有良好的力学性能、耐候性以及阻燃性能。

Description

一种耐低温PVC电缆料
技术领域
本发明涉及一种电缆材料，尤其涉及一种耐低温PVC电缆料。
背景技术
PVC电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂，添加稳定剂、邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯等增塑剂以及碳酸钙等无机填充物、助剂和润滑剂等添加剂，经过混配捏合挤出而制备的粒子。
我国高寒地区面积约占国土总面积的27.9％，能源丰富的东北、内蒙、西北等地区大部分处于高寒区，并且冬季气温常低于-50℃，如何提高电缆的低温可靠性成为亟待解决的一项重大技术问题。传统PVC电缆材料的低温冲击脆化温度在-15℃～-20℃，远远达不到实际运行要求。电缆在高寒地区的敷设过程中绝缘及护套往往受到损害，因此这些地区使用耐低温电缆是十分必要的。随着城乡电网改
造的深入，对于耐低温PVC电缆料的需求会越来越大。
例如一种在中国专利文献上公开的一种耐低温PVC电缆料配方，其申请公布号为CN106519511A，其由以下按照重量份的原料组成：PVC树脂30～40份、超低密度聚乙烯10～15份、β晶成核剂3～8份、聚烯烃热塑弹性体3～6份、辛烯乙烯共聚物3～6份、聚戊二酸丙二醇酯5～8份、POE弹性体增韧剂3～7份、抗氧剂1～3份、碳化硅纤维2～5份、纳米硫酸钡1～3份、载银沸石2～4份、玻璃纤维2～5份、纳米二氧化钛4～10份、氢氧化镁5～10份、增韧剂1～3份、石蜡3～6份、硅烷偶联剂3～5份、增塑剂1～4份。该发明虽然具有耐低温性能，但是其具体的耐低温性能没有量化指标，无法判断其确定适用温度，同时其配方中的物料过于复杂，其成本过高，无法良好的用于实际应用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中PVC电缆料耐低温性能不足，无法定量的确定耐低温极限，配方组分复杂成本高昂的缺陷，提供了一种有效的提高PVC电缆料耐低温性能，配方简单，成本低廉工艺步骤简单的一种耐低温PVC电缆料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
发明中的有机硅树脂以及硅油其主链具有独特的结构：
(1)Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；
(2)C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；
(3)Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大；
(4)Si-O键是具有50％离子键特征的共价键(共价键具有方向性，离子键无方向性)。
因此由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业。
由于硅氧链段具有优异的柔顺性，使得有机硅聚合物在低温状态下仍然能够保持其柔性，大大增强了其耐低温性能。本发明中的PVC电缆料在基体材料PVC树脂中添加有机硅树脂以及硅油，能够有效的提高PVC树脂的耐低温性能。此外有机硅树脂由于其结构为网络状结构，因此将其添加到PVC中能够起到网络状增塑的效果，既能够保证PVC树脂在低温条件下的塑性，又能提到提高PVC树脂的力学强度的效果。同时相比于小分子增塑剂，网络状结构的有机硅树脂以及长链线性的硅油掺杂在PVC树脂中不会在使用过程中析出导致含量降低从而增塑效果减弱，有机硅树脂以及硅油进行复配，能够大大提升其耐低温性能。
本发明中的白炭黑以及纳米碳酸钙具可作为填料，能够有效的提高PVC树脂的力学性能。同时，在PVC树脂中添加缚酸剂能够有效将聚氯乙烯分解出来的氯化氢吸收，阻隔了聚氯乙烯进一步分解，使得本电缆料的耐老化性能进一步的提升。
作为优选，所述的PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂的混合料。本发明中的PVC树脂采用三种不同聚合度的PVC树脂的混合料，其中聚合度为1800～1650的PVC树脂的力学性能以及阻燃性能最佳，但是由于分子量较大其耐低温性能较差，而聚合度为1650～1500的PVC树脂具有良好的力学性能以及耐低温性能，而聚合度为1500-1350的PVC树脂的力学性能虽然在这三者中的表现最差，但其由于分子量较低，因此其耐低温性能最好。因此本发明通过这三种不同聚合度的PVC树脂的复配能够有效的在保持PVC树脂的力学性能的条件下，有效的提高本PVC电缆料的耐低温性能。
作为优选，所述的PVC树脂中聚合度为1800～1650的PVC树脂、聚合度为1650～1500的PVC树脂以及聚合度为1500-1350的PVC树脂的质量比为3:5:2。
本发明中以这种配比配置PVC树脂能够在保证PVC树脂的力学性能的前提下，有效的提高PVC树脂的耐低温性能。
作为优选，所述的有机硅树脂为甲基苯基硅树脂，所述的甲基苯基硅树脂中苯基含量为35～50％，数均摩尔质量为1500～3500g/mol。
本发明中的有机硅树脂为甲基苯基硅树脂，当苯基含量为35～50％时，其分子链的不规则程度最高，因此此时的柔顺性较高，从而能够使得有机硅树脂在此时能够达到最好的增塑的效果，大大提高PVC树脂的耐低温性能。
作为优选，所述的硅油为二甲基硅油、长链烷基改性硅油、氨烃基硅油以及氯烃基改性硅油中的一种或多种混合物，所述的硅油粘度为1000-1500mm2/s。
本发明中的硅油能够有效与PVC树脂相容，从而能够对PVC树脂起到增塑效果，从而有效提高其耐低温性能。
作为优选，所述的白炭黑为疏水性超细沉淀法白炭黑，其粒径为500-1500nm。
本发明中的白炭黑为疏水性超细沉淀法白炭黑其具有极大地外表面积以及内表面积，能够有效的增强PVC树脂，使得树脂的力学性能大大提升。
作为优选，所述的缚酸剂为聚磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵以及三聚磷酸钠中的一种。
本发明中的缚酸剂能够与PVC分解产生的氯化氢相结合，达到阻断PVC树脂分解的效果，同时本缚酸剂还具有阻燃特性，使得本发明得到的耐低温PVC电缆料还能够有效的提高其阻燃性能。
作为优选，所述的润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、石蜡或者聚乙二醇1000中的一种。
作为优选，所述的抗氧化剂为双酚A、抗氧剂CA、抗氧剂264以及亚磷酸三苯酯。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)通过有机硅树脂以及硅油的增塑效果，能够有效的提高PVC电缆料的耐低温性能；
(2)本发明中的PVC电缆料配方简单，成本低廉，无需改变现有设备便能生产，适合大规模生产；
(3)本发明的得到的PVC电缆料还具有良好的力学性能、耐候性以及阻燃性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作以进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中说采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂质量比为3:5:2的混合料100份；苯基含量为350％，数均摩尔质量为1500g/mol的有机硅树脂20份；粘度为1000mm2/s的二甲基硅油30份；粒径为500nm的疏水性超细沉淀法白炭黑15份；纳米碳酸钙20份；缚酸剂聚磷酸铵3份；润滑剂硬脂酸镁1份；抗氧化剂双酚A 1份。
实施例2
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂质量比为3:5:2的混合料100份；苯基含量为50％，数均摩尔质量为3500g/mol的有机硅树脂35份；粘度为1500mm2/s的长链烷基改性硅油45份；粒径为1500nm的疏水性超细沉淀法白炭黑30份；纳米碳酸钙45份；缚酸剂磷酸氢二铵8份；润滑剂硬脂酸钙3份；抗氧剂CA、3份。
实施例3
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂质量比为3:5:2的混合料100份；苯基含量为40％，数均摩尔质量为2500g/mol的有机硅树脂30份；粘度为1200mm2/s的氨烃基硅油35份；粒径为1000nm的疏水性超细沉淀法白炭黑20份；纳米碳酸钙30份；缚酸剂磷酸二氢铵4份；石蜡2份；抗氧剂264 2份。
实施例4
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂质量比为3:5:2的混合料100份；苯基含量为35％，数均摩尔质量为3500g/mol的有机硅树脂30份；粘度为1500mm2/s的氨烃基硅油40份；粒径为1200nm的疏水性超细沉淀法白炭黑28份；纳米碳酸钙38份；缚酸剂磷酸二氢铵7份；润滑剂石蜡3份；抗氧剂264 1份。
实施例5
一种耐低温PVC电缆料，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂为聚合度为1800～1650、1650～1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂质量比为3:5:2的混合料100份；苯基含量为45％，数均摩尔质量为3200g/mol的有机硅树脂28份；粘度为1150mm2/s的二甲基硅油10份、粘度为1300mm2/s的氯烃基改性硅油30份；粒径为800nm的疏水性超细沉淀法白炭黑25份；纳米碳酸钙40份；缚酸剂三聚磷酸钠6份；润滑剂聚乙二醇1000 2.5份；抗氧化剂为亚磷酸三苯酯1.5份。
对实施例1～5所制得的耐低温PVC电缆料，进行性能测试，其结果如下表所示。
表1实施例1～5所得耐低温PVC电缆料性能。
检测项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度 MPa 17.8 18.2 18.6 18.5 18.4
断裂伸长率 ％ 450 500 480 510 480
低温冲击脆化温度 ℃ -50℃通过 -50℃通过 -50℃通过 -50℃通过 -50℃通过
200℃稳定时间 min ＞60 ＞60 ＞60 ＞60 ＞60
20℃体积电阻率 Ω·m 1.35×1012 1.38×1012 1.42×1012 1.41×1012 1.38×1012
介电强度 MV/m 24 24 25 24 24
极限氧指数 31.8 31.6 32.5 32.4 32.1 32.2
从上表中的数据可知，所制得的耐低温PVC电缆料具有优秀的耐低温性能以及良好的力学性能，能够满足严苛条件下的正常使用。

Claims (9)

1.一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的电缆料按照重量份数计包括以下几组分：
PVC树脂 100份；
有机硅树脂 20-35份
硅油 30-45份
白炭黑 15-30份
纳米碳酸钙 20-45份
缚酸剂 3-8份
润滑剂 1-3份
抗氧化剂 1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的PVC树脂为聚合度为1800~1650、1650~1500以及1500-1350的三种不同聚合度的PVC树脂的混合料。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的PVC树脂中聚合度为1800~1650的PVC树脂、聚合度为1650~1500的PVC树脂以及聚合度为1500-1350的PVC树脂的质量比为3:5:2。
4.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的有机硅树脂为甲基苯基硅树脂，所述的甲基苯基硅树脂中苯基含量为35~50%，数均摩尔质量为1500~3500g/mol。
5.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的硅油为二甲基硅油、长链烷基改性硅油、氨烃基硅油以及氯烃基改性硅油中的一种或多种混合物，所述的硅油粘度为1000-1500 mm2/s。
6.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的白炭黑为疏水性超细沉淀法白炭黑，其粒径为500-1500 nm。
7.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的缚酸剂为聚磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵以及三聚磷酸钠中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、石蜡或者聚乙二醇1000中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种耐低温PVC电缆料，其特征在于，所述的抗氧化剂为双酚A、抗氧剂CA、抗氧剂264以及亚磷酸三苯酯中的一种。
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