CN109111673A - 一种耐低温pvc复合电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种耐低温pvc复合电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐低温PVC复合电缆料，包括EPDM复合物100份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物18‑20份，纳米二氧化硅16‑18份，复合相容剂4‑6份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯5‑8.5份，硫磺0.2‑0.3份、TMTD促进剂0.4份、复合硫化助剂3.2‑5.5份，填充剂60‑80份，高聚合度聚氯乙烯15‑20份，防老剂0.8份以及增塑剂20‑25份，所述EPDM复合物包括三元乙丙橡胶90～94份、改性氯磺化聚乙烯6～10份；所述复合相容剂包括过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的混合物；所述复合硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物。本发明通过对复合电缆料的组份进行优化设计，使制备出的复合电缆料耐低温耐油性能更好，且具有更加优秀的机械性能。

Description

一种耐低温PVC复合电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆领域，特别涉及一种耐低温PVC复合电缆料及其制 备方法。
背景技术
电线电缆是一种用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产 品。电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、 家用电器等方面，其质量的好坏直接影响到工程质量及消费者的生命财产安 全。目前的电线电缆从材料上包括PVC、PE、PP、EPDM等多种，PVC材料具 有优秀的机械物理性能、柔韧性、耐化学试剂性能，价格便宜，并且加工性 能优异，但是不耐油、有机溶剂且绝缘偏硬。而三元乙丙橡胶EPDM具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀能力并能够大量吸收填料和油，但是难以在低 温下环境下使用，同时机械性能，比如拉伸强度、断裂伸长率难以满足特定 领域的要求。
发明内容
本发明提供了一种耐低温PVC复合电缆料及其制备方法，解决了现有技 术存在的以上技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种耐低温PVC复合电缆料， 它是由以下重量组份的原料制备而成：
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物18-20份，纳米二氧化硅16-18 份，复合相容剂4-6份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯5-8.5份，硫 磺0.2-0.3份、TMTD促进剂0.4份、复合硫化助剂3.2-5.5份，填充剂60-80 份，高聚合度聚氯乙烯15-20份，防老剂0.8份以及增塑剂20-25份，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶90～94份；
②改性氯磺化聚乙烯6～10份；
所述复合相容剂包括过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯 的混合物；
所述复合硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯 酸酯的混合物。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述三元乙丙橡胶是一种乙烯质量含量为55％-70％、第三单体 为乙叉降冰片烯的质量含量为6％-8％的乙烯、丙烯及第三单体共聚体。
进一步，所述复合相容剂中，过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯 和苯乙烯的质量比为0.4：3.2:5。
进一步，所述复合硫化助剂中，三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三 甲基丙烯酸酯的质量比为1:1.5-2.5。
进一步，所述填充剂为煅烧陶土、碳酸钙、超细滑石粉和白炭黑的混合 物。
进一步，所述填充剂中煅烧陶土40-60、碳酸钙5-10、超细滑石粉5-10 和白炭黑10-15。
进一步，所述增塑剂为白蜡油和邻苯二甲酸酯类的混合物，且白蜡油和 邻苯二甲酸酯类的质量比为3-5:1。
进一步，所述纳米二氧化硅为化学气相沉积方法制备，其平均粒径为 25-30nm。
进一步，还包括二硫代氨基甲酸碲0.1-0.2份。
为了解决本发明的技术问题，还提供了一种制备以上所述耐低温PVC复 合电缆料的方法，包括以下步骤：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀 得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分 钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、 165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃ 下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥 2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合2～3min后，再向所述高速混合 机中投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所 述高聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为 6-10min，得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合4～6分 钟后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合 料，并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂和所述复合 硫化助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤出温度为110～145℃ 双阶螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分 选，即可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
本发明的有益效果包括：
(1)本发明采用了EPDM复合物，EPDM复合物包括三元乙丙橡胶和改性 氯磺化聚乙烯MCS，所述改性氯磺化聚乙烯MCS通过氯化聚醚树脂CPS来改 性氯磺化聚乙烯橡胶CSM得到，氯磺化聚乙烯橡胶CSM为饱和橡胶，具有耐 臭氧、耐紫外线、耐酸碱和耐热等性能，但是耐油性能较差，而氯化聚醚树 脂CPS具有良好的耐油、耐介质腐蚀性能，因此制备得到的改性氯磺化聚乙 烯MCS，可以大幅提高耐油性和耐热性能，将EPDM和改性氯磺化聚乙烯MCS并用，可以改善硫化胶长期耐热耐油性能；
(2)乙酸--醋酸乙烯共聚物EVA，具有很好的耐低温性能，且催化温度 较低，但是其与EPDM之间的相容性不理想，因此需要进行熔融接枝处理。 本发明当熔融接枝EPDM时，以甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA作为第一单体， 并加入苯乙烯ST作为第二单体，同时增加过氧化二异丙苯DCP作为引发剂， 以减小副反应，显著提高EPDM的接枝率，抑制体系交联，从而有效改善EPDM 和EVA之间的相容性，加强两者之间的结合力，形成均相共混，从而降低电缆料的催化温度，提高其耐低温性能，具有更宽的使用温度范围；
(3)本发明的PVC复合电缆料增加了质量组份合适的纳米二氧化硅， 从而使复合电缆料的拉升强度和断裂伸长率都显著增加，增强了复合电缆料 的机械性能；
(4)高聚合度聚氯乙烯具有耐油、耐磨、耐腐蚀等性能，但韧性、耐 热性差，而三元乙丙橡胶具有柔软性以及优良的机械性能如抗疲劳、撕裂及 耐酸碱等，本发明将三元乙丙橡胶和高聚合度聚氯乙烯进行并用，高聚合度 聚氯乙烯/三元乙丙橡胶复合体系在加工过程由于过氧化二异丙苯的作用产 生适度的交联，达到了动态硫化的效果，因此可以取长补短，使共混后的电 缆料具备更好的机械性能和耐油性，从而提高了在医疗电缆、电器设备以及 船舶、矿山等领域的使用效果。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
实施例1
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物18份，纳米二氧化硅16份， 复合相容剂4份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯5份，硫磺0.2份、 TMTD促进剂0.4份、复合硫化助剂3.2份，填充剂80份，高聚合度聚氯乙 烯15份，防老剂0.8份以及增塑剂20份，所述高聚合度聚氯乙烯的聚合度 2500，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶92份；
②改性氯磺化聚乙烯8份；
所述复合相容剂中过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的 质量比为0.4：3.2:5，复合硫化助剂中三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯的质量比为1:1.5，所述填充剂中煅烧陶土60份、碳酸钙5 份、超细滑石粉5份和白炭黑10份，增塑剂中白蜡油和邻苯二甲酸酯类的 质量比为3:1。
其制备方法的步骤如下：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀 得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分 钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、 165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃ 下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥 2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合2min后，再向所述高速混合机中 投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所述高 聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为10min，得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合4分钟 后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合料， 并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂和所述复合硫化 助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤出温度为110～145℃双阶 螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分选，即 可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
实施例2
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物20份，纳米二氧化硅18份， 复合相容剂6份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯8.5份，硫磺0.3份， TMTD促进剂0.4份，复合硫化助剂3.2份，填充剂60份，高聚合度聚氯乙 烯20份，防老剂0.8份以及增塑剂25份，所述高聚合度聚氯乙烯的聚合度 2500，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶90份；
②改性氯磺化聚乙烯10份；
所述复合相容剂中过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的 质量比为0.4：3.2:5，复合硫化助剂中三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯的质量比为1:2.5，所述填充剂中煅烧陶土40份、碳酸钙5 份、超细滑石粉5份和白炭黑10份，增塑剂中白蜡油和邻苯二甲酸酯类的 质量比为5:1。
其制备方法的步骤如下：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀 得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分 钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、 165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃ 下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥 2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合3min后，再向所述高速混合机中 投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所述高 聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为6min， 得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合6分钟 后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合料， 并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂和所述复合硫化 助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤出温度为110～145℃双阶 螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分选，即 可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
实施例3
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物19份，纳米二氧化硅17份， 复合相容剂5份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯7.5份，复合硫化助 剂4.6份，硫磺0.3份、TMTD促进剂0.4份，二硫代氨基甲酸碲0.2份，填 充剂75份，高聚合度聚氯乙烯17份，防老剂0.8份以及增塑剂23份，所 述高聚合度聚氯乙烯的聚合度2500，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶94份；
②改性氯磺化聚乙烯6份；
所述复合相容剂中过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的 质量比为0.4：3.2:5，复合硫化助剂中三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯的质量比为1:2，所述填充剂中煅烧陶土50份、碳酸钙10 份、超细滑石粉5份和白炭黑10份，增塑剂中白蜡油和邻苯二甲酸酯类的 质量比为4:1。
其制备方法的步骤如下：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀 得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分 钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、 165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃ 下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥 2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合2min后，再向所述高速混合机中 投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所述高 聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为6min， 得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合5分钟 后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合料， 并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂、所述二硫代氨 基甲酸碲和所述复合硫化助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤 出温度为110～145℃双阶螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经 风冷却及振动筛分选，即可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
实施例4
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物19份，纳米二氧化硅17份， 复合相容剂5份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯7.5份，复合硫化助 剂4.6份，硫磺0.2份、TMTD促进剂0.4份，二硫代氨基甲酸碲0.1份，填 充剂75份，高聚合度聚氯乙烯17份，防老剂0.8份以及增塑剂23份，所 述高聚合度聚氯乙烯的聚合度2500，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶93份；
②改性氯磺化聚乙烯7份；
所述复合相容剂中过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的 质量比为0.4：3.2:5，复合硫化助剂中三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯的质量比为1:2，所述填充剂中煅烧陶土45份、碳酸钙5 份、超细滑石粉10份和白炭黑15份，增塑剂中白蜡油和邻苯二甲酸酯类的 质量比为4:1。
其制备方法的步骤如下：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀 得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分 钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、 165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃ 下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥 2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合3min后，再向所述高速混合机中 投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所述高 聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为8min， 得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合5分钟 后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合料， 并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂、所述二硫代氨 基甲酸碲和所述复合硫化助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤 出温度为110～145℃双阶螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经 风冷却及振动筛分选，即可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各 种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，它是由以下重量组份的原料制备而成：
EPDM复合物100份，乙烯-醋酸乙烯共聚物18-20份，纳米二氧化硅16-18份，复合相容剂4-6份，氯化聚乙烯15份，过氧化二异丙苯5-8.5份，硫磺0.2-0.3份、TMTD促进剂0.4份、复合硫化助剂3.2-5.5份，填充剂60-80份，高聚合度聚氯乙烯15-20份，防老剂0.8份以及增塑剂20-25份，
所述EPDM复合物由下列质量份的材料组成：
①三元乙丙橡胶90～94份；
②改性氯磺化聚乙烯6～10份；
所述复合相容剂包括过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的混合物；
所述复合硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物。
2.根据权利要求1所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶是一种乙烯质量含量为55％-70％、第三单体为乙叉降冰片烯的质量含量为6％-8％的乙烯、丙烯及第三单体共聚体。
3.根据权利要求1所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述复合相容剂中，过氧化二异丙苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯的质量比为0.4：3.2:5。
4.根据权利要求1-3任一所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述复合硫化助剂中，三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量比为1:1.5-2.5。
5.根据权利要求4所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述填充剂为煅烧陶土、碳酸钙、超细滑石粉和白炭黑的混合物。
6.根据权利要求5所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述增塑剂为白蜡油和邻苯二甲酸酯类的混合物，且白蜡油和邻苯二甲酸酯类的质量比为3-5:1。
7.根据权利要求6所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，所述纳米二氧化硅为化学气相沉积方法制备，其平均粒径为25-30nm。
8.根据权利要求7所述的耐低温PVC复合电缆料，其特征在于，还包括二硫代氨基甲酸碲0.1-0.2份。
9.一种制备权利要求1-8任一所述耐低温PVC复合电缆料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量组份将所述三元乙丙橡胶和改性氯磺化聚乙烯混合均匀得到所述EPDM复合物；
(2)将所述EPDM复合物和所述复合相容剂加入高速捏合机混合12分钟，移至双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的各段温度分别为160℃、165℃、170℃，机头温度170℃，将挤出的料粒干燥后溶于二甲苯中，60℃下回流2小时，冷却后过滤，滤饼用乙醇洗涤2次后置于干燥箱中90℃干燥2.5小时，得到第一混合料；
(3)将填充剂投入高速混合机中混合2～3min后，再向所述高速混合机中投入所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述纳米二氧化硅、所述填充剂、所述高聚合度聚氯乙烯、所述防老剂以及所述增塑剂并继续混合，混合时间为6-10min，得到第二混合料；
(4)将所述氯化聚乙烯和所述第一混合料通过高速混合机混合4～6分钟后加入挤出温度为110～145℃挤出机挤出造粒，然后加入所述第二混合料，并加入所述过氧化二异丙苯、所述硫磺、所述TMTD促进剂和所述复合硫化助剂进行熔融共混再进行动态硫化反应，最后经挤出温度为110～145℃双阶螺杆挤出造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分选，即可制得所述耐低温PVC复合电缆料。
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