CN108752795A - 一种耐高低温高力学强度pvc电缆料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PVC材料领域，尤其涉及一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶30～45重量份，氨基硅油25～40重量份，环氧基聚倍半硅氧烷20～45重量份，硅烷偶联剂3～8重量份，润滑剂1～3重量份和抗氧化剂1～3重量份的比例称取各组分；2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为45～60℃，搅拌速率为60～80r/min，搅拌时间为5～10h，搅拌均匀后得到混合料；3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。

Description

一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺
技术领域
本发明涉及PVC材料领域，尤其涉及一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺。
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。
此外，聚氯乙烯对光、热的稳定性较差。软化点为80℃，于130℃开始分解。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时即开始分解，130℃以上分解更快。受热分解出放出氯化氢气体，(氯化氢气体是有毒气体)使其变色，由白色→浅黄色→红色→褐色→黑色。阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后发脆。这便是一些PVC塑料时间久了就会变黄、变脆的原因。
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。
又例如一种在中国专利文献上那个公开的一种轻质耐热阻燃改性PVC树脂复混电缆料及其制备方法，其申请公布号为CN105482296A，该电缆料由以下重量份的原料制成：PVC树脂55～65、乙烯-醋酸乙烯共聚物30～40、拖玛琳0.01～0.02、可膨胀石墨10～15、聚四亚甲基乙二醇醚5～8、硅酸铝15～22、桐油酸3～4、六甲基二氮硅烷3～4、棉浆22～30、硬脂酸锌2～4、二甘醇二苯甲酸酯14～18、色母料8～10、助剂2～3；该电缆料将PVC树脂与乙烯-醋酸乙烯共聚物共混作为树脂基料，并以经改性处理后的棉浆作为填料，再结合具有改善加工性能功效的助剂及其它辅助原料，使得该发明电缆料较传统PVC树脂在使用时表现出更为优良的耐热阻燃性能。但是其在树脂基料中添加了较多的可膨胀石墨，虽然其具有了较强的阻燃性能，但是由于可膨胀石墨为导电体，将其作为填料加入电缆料中会大幅降低其绝缘性能，导致漏电触电等危险的发生。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中PVC电缆料中无法同时具有耐高低温性能，配方组分复杂成本高昂、加入阻燃填料后绝缘性能下降的缺陷，提供了一种有效的提高PVC电缆料耐高低温性能，配方简单，成本低廉工艺步骤简单以及绝缘性能好的耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶30～45重量份，氨基硅油25～40重量份，环氧基聚倍半硅氧烷20～45重量份，硅烷偶联剂3～8重量份，润滑剂1～3重量份和抗氧化剂1～3重量份的比例称取各组分；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为45～60℃，搅拌速率为60～80r/min，搅拌时间为5～10h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
本发明中采用PVC树脂以及硅橡胶/三元乙丙共混橡胶作为基体材料，能够有效的改善PVC树脂的耐高低温性能以及其加工性能。同时在其中加入氨基硅油作为增塑剂，能够有效的改善整体树脂的可加工性能。环氧基聚倍半硅氧烷能够起到增强填料的作用，有效的增强电缆料的力学性能，保证了其使用强度，同时环氧基聚倍半硅氧烷中的环氧基能够与氨基硅油中的氨基发生开环反应，从而发生固化，形成网络状结构，进一步的增强了其力学性能。硅烷偶联剂的加入能够使得各个组分之间接合更为牢固。
本发明中采用的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶、氨基硅油以及环氧基聚倍半硅氧烷分子主链中均含有硅氧键，其具有一下特性：
(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。
本发明中通过氨基硅油以及环氧基聚倍半硅氧烷的交联作用生成了网络状结构有有机硅骨架网络，能够在起到增塑效果的同时又能够有效的提高力学性能，同时能够将各组分固定连接在基体树脂中，保证了各组分不会随着时间以及环境的变化而流失，保证了本电缆料的使用稳定性。
作为优选，在进行步骤2)混料前，取环氧基聚倍半硅氧烷0.5～0.8倍重量份的纳米介孔二氧化硅，将环氧基聚倍半硅氧烷溶于过量四氢呋喃中搅拌均匀，加入纳米介孔二氧化硅，置于0.2～0.8atm的低压环境中进行超声震荡或搅拌，持续1～2h后静置30～45min，旋蒸溶剂得到纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷，用以替代环氧基聚倍半硅氧烷进行后续工艺。
二氧化硅可与环氧基聚倍半硅氧烷产生良好的配合效应，并且掺杂纳米二氧化硅后可提高整体材料的力学性能已经已经耐热性能，且部分环氧基聚倍半硅氧烷将以填充或部分填充的形成与纳米介孔二氧化硅中的介孔结构形成良好配合，当整体材料中受到强力学冲击或强温差冲击后环氧基聚倍半硅氧烷结构遭受破坏，则介孔结构内的填充部分可实现对遭受破坏的部分结构实现自修复，进而保证其性能稳定。
作为优选，步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐10～15份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应2～4小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼3～4遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通3～5遍，然后置于辊温为25～40℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通3～5遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化60～120分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
硅橡胶/三元乙丙共混橡胶中的三元乙丙橡胶具有较好的耐臭氧性、耐候性而著称，被誉为“无裂缝橡胶”，其他性能，如耐热、耐化学介质、耐紫外线等也较其他碳氢橡胶为优。加之成本低廉，售价低廉，因而在许多部门，特别在汽车部门中获得了广泛的应用。在其他需要要求耐高、低温性能的橡胶材料中，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶因为兼具两种橡胶的优点而且成本较低，以其宽阔的使用温度以及优良的力学性能，显示出其兴旺的应用前景，受到广泛的重视。
作为优选，步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入10～15份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应8～10小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗3～5次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸50～80份，回流反应4～8小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
聚倍半硅氧烷纳米结构化学品是第一类已经工业化的纳米结构化学品，可认为是二氧化硅最细微的颗粒，但是它与二氧化硅。与有机硅或者其他填料不同的是，每个聚倍半硅氧烷纳米分子都具有有机官能团，使得聚倍半硅氧烷纳米结构与聚合物、生物体系和其他表面相兼容，与20世纪80年代初出现的使用第二代纳米复合技术混入普通聚合物体系的矿石和黏土等填料相比，聚倍半硅氧烷具有与聚合物体系相容性好，加工简单的优点。
聚合物经过聚倍半硅氧烷改性后，与母体聚合物相比，其耐氧化性能、气体的渗透性、玻璃化转变温度、热变形和熔体强度、模量均增加，尤其以模量增加最为显著，且其拉伸性能基本不变，能够进一步的扩大通用树脂及其塑料制品的应用范围，从而产生客观的经济效益。
作为优选，步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1250～1450g/10min。
当PVC树脂的熔融指数为1250～1450g/10min其软硬程度适中，可加工性能良好，适合作为制备电缆料的原料。
作为优选，步骤1)所述氨基硅油的氨值为0.3～0.6，所述的氨基硅油粘度为1000～1500mm2/s。
作为优选，步骤1)所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷或者乙烯基三过氧化叔丁基硅烷中的一种。
作为优选，步骤1)所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、石蜡或者聚乙二醇1000中的一种。
作为优选，步骤1)所述抗氧化剂为双酚A、抗氧剂CA、抗氧剂264以及亚磷酸三苯酯中的一种。
本发明的有益效果是：
1)通过本发明工艺所制备的产品耐高低温性能以及耐候性良好；
2)通过本发明工艺所制备的产品力学性能优异
3)本发明工艺配方简单成本低廉，无需改变现有设备便能生产，适合大规模生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步清楚详细的描述说明。
实施例1
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶30重量份，氨基硅油25重量份，环氧基聚倍半硅氧烷20重量份，硅烷偶联剂3重量份，润滑剂1重量份和抗氧化剂1重量份的比例称取各组分；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为45℃，搅拌速率为60r/min，搅拌时间为5h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐10份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应2小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼3遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通3遍，然后置于辊温为25℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通3遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化60分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入10份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应8小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗3次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸50份，回流反应4小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1250g/10min，氨基硅油的氨值为0.3，所述的氨基硅油粘度为1000mm2/s。
实施例2
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶45重量份，氨基硅油40重量份，环氧基聚倍半硅氧烷45重量份，硅烷偶联剂8重量份，润滑剂3重量份和抗氧化剂3重量份的比例称取各组分；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为60℃，搅拌速率为80r/min，搅拌时间为10h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐15份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应4小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼4遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通5遍，然后置于辊温为40℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通5遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化120分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入15份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应10小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗5次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸80份，回流反应8小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1450g/10min，氨基硅油的氨值为0.6，所述的氨基硅油粘度为1500mm2/s。
实施例3
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶35重量份，氨基硅油25～40重量份，环氧基聚倍半硅氧烷35重量份，硅烷偶联剂6重量份，润滑剂2.5重量份和抗氧化剂1.5重量份的比例称取各组分；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为55℃，搅拌速率为70r/min，搅拌时间为6h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐12份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应3小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼3遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通5遍，然后置于辊温为35℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通4遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化8 0分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入12份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应9小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗4次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸65份，回流反应6小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1300g/10min，氨基硅油的氨值为0.45，所述的氨基硅油粘度为1200mm2/s。
实施例4
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶38重量份，氨基硅油29重量份，纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷38重量份，硅烷偶联剂6重量份，润滑剂2重量份和抗氧化剂2.5重量份的比例称取各组分，其中纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷首先取环氧基聚倍半硅氧烷0.5倍重量份的纳米介孔二氧化硅，将环氧基聚倍半硅氧烷溶于过量四氢呋喃中搅拌均匀，加入纳米介孔二氧化硅，置于0.2atm的低压环境中进行超声震荡，持续1h后静置30min，旋蒸溶剂得到纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为50℃，搅拌速率为75r/min，搅拌时间为8h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐14份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应3.5小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼4遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通5遍，然后置于辊温为40℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通4遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化90分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入11份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应8小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗4次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸55份，回流反应5小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1250g/10min，氨基硅油的氨值为0.55，所述的氨基硅油粘度为1100mm2/s。
实施例5
一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶45重量份，氨基硅油32重量份，纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷41重量份，硅烷偶联剂5重量份，润滑剂1.5重量份和抗氧化剂2.75重量份的比例称取各组分，其中纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷首先取环氧基聚倍半硅氧烷0.8倍重量份的纳米介孔二氧化硅，将环氧基聚倍半硅氧烷溶于过量四氢呋喃中搅拌均匀，加入纳米介孔二氧化硅，置于0.8atm的低压环境中进行搅拌，持续2h后静置45min，旋蒸溶剂得到纳米二氧化硅/环氧基聚倍半硅氧烷；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为60℃，搅拌速率为80r/min，搅拌时间为10h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐12份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应2.5小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼3遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通4遍，然后置于辊温为35℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通5遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化100分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入13份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应9.5小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗4次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸65份，回流反应6.5小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1400g/10min，氨基硅油的氨值为0.6，所述的氨基硅油粘度为1350mm2/s。
对实施例1～5所制得的耐高低温高力学强度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所得耐高低温高力学强度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 17.9 19.3 18.4 19.7 20.1
断裂伸长率 ％ 480 500 480 520 520
低温冲击脆化温度 ℃ -40℃通过 -40℃通过 -40℃通过 -45℃通过 -45℃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 25 25 26 26 25
极限氧指数 32.8 32.9 33.5 32.7 34.1 33.5
从上表中的数据可知，所制得的耐高低温高力学强度PVC电缆料具有优秀的耐高低温阻燃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 (8)

1.一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下制备步骤：
1)配料：按照PVC树脂100重量份，硅橡胶/三元乙丙共混橡胶30～45重量份，氨基硅油25～40重量份，环氧基聚倍半硅氧烷20～45重量份，硅烷偶联剂3～8重量份，润滑剂1～3重量份和抗氧化剂1～3重量份的比例称取各组分；
2)混料：将步骤1)称取的各组分混合后搅拌均匀，搅拌温度为45～60℃，搅拌速率为60～80r/min，搅拌时间为5～10h，搅拌均匀后得到混合料；
3)造粒：将步骤2)得到的混合料造粒，得到所述耐高低温高力学强度PVC电缆料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述的硅橡胶/三元乙丙共混橡胶由以下方法制备：
(a-1)接枝改性三元乙丙橡胶的合成：以重量份数计取三元乙丙橡胶100份，溶于500份干燥的甲苯中，加入顺丁烯二酸酐10～15份，搅拌均匀后加入BPO 3份，升高温度至110℃，回流反应2～4小时，降低至室温，将反应液倒入1000份甲醇中，沉析出胶状产物，烘干得到接枝改性三元乙丙橡胶；
(a-2)三元乙丙母炼胶的制备：按照重量份数计取三元乙丙橡胶50份、以及步骤(a)中得到的接枝改性三元乙丙橡胶50份置于开炼机中进行混炼，依次加入甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份、DCP 0.5份、防老剂264 0.5份、超耐磨炉黑20份以及石蜡油10份，混炼成三元乙丙母炼胶的制备；
(a-3)硅橡胶母炼胶的制备：按照重量份数计取硅橡胶40份、超耐磨炉黑20份、氧化锌3份、氧化铁3份以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1.5份依次置于开炼机中进行混炼，得到硅橡胶母炼胶；
(a-4)硅橡胶/三元乙丙共混橡胶：将步骤(b1)中得到的三元乙丙母炼胶置于辊温为170℃的开炼机中反炼3～4遍，然后加入硅橡胶母炼胶，混炼均匀后薄通3～5遍，然后置于辊温为25～40℃的开炼机中加入硫化机DCP 3份以及助交联剂用TMPTMA 2份，薄通3～5遍后出片，在170℃下进行一段硫化10分钟，然后置于150℃下二段硫化60～120分钟，得到硅橡胶/三元乙丙共混橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述的环氧基聚倍半硅氧烷由以下方法制备：
b-1)在氮气保护下，按照重量份数计取乙烯基三甲氧基硅烷50份，溶于200份异丙醇中，然后加入10～15份氢氧化钠，升高温度至回流，回流反应8～10小时，过滤得到滤渣，将其溶于四氢呋喃中，向其中滴加冰醋酸直至中性，蒸除四氢呋喃，得到白色粉末，水洗3～5次后，烘干得到八乙烯基聚倍半硅氧烷；
b-2)取步骤1)中得到的八乙烯基聚倍半硅氧烷10份溶于100份的氯仿中，向其中加入冰醋酸50份以及浓硫酸2份升高温度至70℃后，滴加过氧乙酸50～80份，回流反应4～8小时后，用饱和碳酸钠溶液以及去离子水水洗至中性，旋蒸溶剂得到环氧基聚倍半硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述PVC树脂的熔融指数为1250～1450g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述氨基硅油的氨值为0.3～0.6，所述的氨基硅油粘度为1000～1500mm2/s。
6.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷或者乙烯基三过氧化叔丁基硅烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、石蜡或者聚乙二醇1000中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐高低温高力学强度PVC电缆料的制备工艺，其特征在于，步骤1)所述抗氧化剂为双酚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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