CN109111656A - 一种pvc电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型材料领域，具体涉及一种PVC电缆料及其制备方法，所述PVC电缆料由下列重量份的原料组成：PVC 100份、增塑剂40‑60份、液体钙锌稳定剂1‑5份、环氧大豆油5‑10份、硬脂酸钠20‑50份、紫外线吸收剂0.5‑3份、氢氧化铝5‑10份、二氧化硅5‑20份。本发明所述的PVC电缆料通过将原料混炼制备得到。本发明提供的一种PVC电缆料，具有良好的阻燃性能，同时保持了良好的机械强度。

Description

一种PVC电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于新型材料领域，具体涉及一种PVC电缆料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，电线电缆的需求量日益增加，尤其在高层建筑、电子产品、电器、汽车、计算机和航天工业产品等领域，对电缆料的要求也越来越高。电线电缆大量采用聚氯乙烯。聚氯乙烯(PVC)是一类历史悠久的热塑性塑料，具有机械物理性能好、电性能优良、耐光性、耐化学药品性、耐寒性、耐油性良好等一系列优点，是一种比较理想的工业电线电缆材料。
但PVC本身的含氯量高达56％，氧指数(LOI)高达45％～49％，但是，由于增塑剂的使用使其氧指数降低，有时甚至降低至21％以下。并且PVC的热稳定性差，燃烧时降解释放出HCl、CO和苯等低分子化合物，这使得PVC在火灾中燃烧时产生大量的黑烟和腐蚀性气体，造成二次危害，严重影响着人们的生命和财产安全，污染人们的生存环境。火灾事故中的人员致死原因80％以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关。因此，提高PVC的阻燃性能与降低燃烧过程的发烟量对PVC电缆材料的应用推广、提高PVC产品的安全性具有重要意义。
目前应用于PVC的阻燃剂主要包括有机阻燃剂和无机阻燃剂，有机阻燃剂在PVC中应用较少，一般PVC基体选用的都是无机阻燃剂。无机阻燃剂不产生有毒和腐蚀性气体，属生理无害物质，安全性较高，对环境友好，且效果持久，价格低廉，是阻燃材料的主要发展方向，在发达国家中无机阻燃剂已占阻燃剂消费量的50％以上。
目前，国内外消烟剂产品主要材料是三氧化钼、钼酸盐(如八钼酸氨)、锡酸盐(锡酸锌)等，其特点是消烟效果良好，但阻燃效果差，需用户另外添加阻燃剂，一般用户都添加三氧化二锑或氯化石腊等，这样使产品的毒性指数上升，另外价格非常昂贵，每吨在18-25万元不等，市场难以接受。国内有些生产阻燃消烟剂的厂家为了降低成本，使用七水硼酸锌或硼砂，但其阻燃效果和抑烟能力都不理想，且添加量每百份产品都要超过10份才能起作用。
发明内容
为了解决现有技术中的问题与不足，本发明提供一种PVC电缆料，具有良好的阻燃抑烟性能，同时保持了良好的机械强度。
本发明所述的PVC电缆料由下列重量份的原料制成：
PVC 100份、增塑剂40-60份、液体钙锌稳定剂1-5份、环氧大豆油5-10份、硬脂酸钠20-50份、紫外线吸收剂0.5-3份、氢氧化铝5-10份、二氧化硅5-20份。
所述的增塑剂选自：邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯；
所述的紫外线吸收剂选自：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。
所述钙锌稳定剂中钙-锌的比例为(1-3)：1。
优选地，氢氧化铝与二氧化硅的重量比为1：2。
本发明中选择液体钙锌稳定剂作为热稳定剂，与常规的碳酸钙、滑石粉等稳定剂相比，其与环氧大豆油的相容性更好，能够提高改性PVC材料的热稳定性。
此外，本发明中选择氢氧化铝和二氧化硅作为阻燃剂，氢氧化铝为脱水阻燃机理：当加热到热解温度时分解，释放出结晶水，吸收大量的热量，从而降低聚合物表面的温度，延缓高聚物的热降解速度，减缓或抑制高聚物的燃烧，并促进炭化，并且释放出的水蒸汽可稀释可燃物浓度，降低可燃物对燃烧的贡献，致使系统放热量和发烟量减少，使燃烧中断。但单独使用氢氧化铝作为阻燃剂时，使用量较大。而二氧化硅是较稳定的酸性氧化物,其阻燃抑烟的效果很差，几乎没有作用。但其与氢氧化铝组成氢氧化铝/二氧化硅复合阻燃剂时，产生了协同作用，大大增加了氢氧化铝的阻燃效果，同时降低了氢氧化铝的使用量。
本发明还提供了一种PVC电缆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)阻燃剂的制备：将二氧化硅和氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
步骤(2)PVC电缆料的制备：将PVC、增塑剂、液体钙锌稳定剂、环氧大豆油、硬脂酸钠、紫外线吸收剂与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明所述的PVC电缆料的阻燃抑烟效果增强，且无毒环保；
(2)本发明提供的PVC电缆料的长期热稳定好；
(3)本发明提供的PVC电缆料的机械强度良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但它们不是对本发明的限定。
实施例1
(1)阻燃剂的制备：将10份二氧化硅和5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二辛酯50份、液体钙锌稳定剂3份(钙：锌＝2：1)、环氧大豆油5份、硬脂酸钠30份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实施例2
(1)阻燃剂的制备：将20份二氧化硅和10份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二丁酯50份、液体钙锌稳定剂1份(钙：锌＝2：1)、环氧大豆油7份、硬脂酸钠40份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实施例3
(1)阻燃剂的制备：将15份二氧化硅和7.5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份(钙：锌＝2：1)、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例1
将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与22.5份氢氧化铝混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例2
(1)阻燃剂的制备：将15份二氧化硅和7.5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、固体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例3
将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与20份三氧化二锑混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实验例
性能测试：
对实施例1-3及对比例1-3中的PVC电缆料进行测试，分别测定材料的拉伸强度、断裂伸长率、氧指数、老化白度。
其中，力学性能测试标准(GB 1040-79)；氧指数(OI)值测试标准(GB2406-80)；老化白度测试标准(GB/T15595-2008)。
表1电缆性能
拉伸强度/MPa 断裂伸长度/％ 氧指数(OI)/％ 老化白度(160℃，10min)/％
实施例1 16.5 305.4 34.8 88.9
实施例2 16.7 312.7 39.6 85.4
实施例3 16.2 310.2 37.3 86.3
对比例1 15.8 300.4 14.7 83.2
对比例2 16.0 301.9 30.5 75.4
对比例3 14.2 285.3 33.2 83.6
通过表1中的实验数据可知，与阻燃剂三氧化二锑相比，本发明所述的复合阻燃剂的效果相当，但本申请所述的阻燃剂无毒，更为环保，且成本较低，大大降低了生产PVC电缆的成本；其次，与单独使用氢氧化铝的材料相比，本申请所述的材料的阻燃效果更好；再次，使用液体钙锌稳定剂相较于固体钙锌稳定剂，得到的材料的热稳定性略好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种PVC电缆料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：
PVC 100份、增塑剂40-60份、液体钙锌稳定剂1-5份、环氧大豆油5-10份、硬脂酸钠20-50份、紫外线吸收剂0.5-3份、氢氧化铝5-10份、二氧化硅5-20份；
其中，所述增塑剂选自：邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯；所述钙锌稳定剂中钙-锌的比例为(1-3)：1。
2.根据权利要求1所述的PVC电缆料，其特征在于，所述的氢氧化铝与二氧化硅的重量比为1：2。
3.根据权利要求1所述的PVC电缆料，其特征在于，紫外线吸收剂选自：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。
4.一种权利要求1-3任一项所述的PVC电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)阻燃剂的制备：将二氧化硅和氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用；
步骤(2)PVC电缆料的制备：将PVC、增塑剂、液体钙锌稳定剂、环氧大豆油、硬脂酸钠、紫外线吸收剂与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃～175℃下混炼5～10min,后移入平板硫化机上在170℃～175℃之间,在100MPa～120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
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