CN109735028A - 耐疲劳绝缘pvc塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：聚氯乙烯60～70重量份；高分子聚合物18～22重量份；增塑剂20～25重量份；稳定剂6～10重量份；填料6～8重量份；抗氧剂3～5重量份；润滑剂1～3重量份；爽滑剂0.5～1重量份。本发明的耐疲劳绝缘PVC塑料，通过对其化学成分进行优化，在微观程度上改进PVC塑料的内部结构，其具有优异的耐疲劳性能和绝缘性能。

Description

耐疲劳绝缘PVC塑料
技术领域
本发明涉及一种塑料，特别是涉及一种耐疲劳绝缘PVC塑料。
背景技术
聚氯乙烯具有阻燃、耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好的优点；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，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。从这里不难理解，为什么一些PVC塑料时间久了就会变黄、变脆的原因。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，PVC行业的高速发展，PVC材料越来越贴近人们的生活，随之而来的是PVC电缆料使用量的增加，和PVC电缆料大多易老化、易疲劳、易分解和绝缘性差等问题的彰显。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种耐疲劳绝缘PVC电缆料的方法是非常必要的。
现有的耐疲劳绝缘PVC主要采用PVC与增塑剂、阻燃剂等组合而成，中国专利CN102993524A公布了一种煤矿用电缆护套绝缘材料，采用PVC与半补强炭黑、二茂铁和硼酸锌组合而成，但是考虑到耐热性和抗疲劳效果不好，电阻率高等角度，现有技术就显得略有不足。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的在于开发一款耐疲劳绝缘PVC塑料，其具有优异的耐老化、耐疲劳和绝缘性能。
本发明的技术方案概述如下：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，包括以下重量份的材料：
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述高分子聚合物包括30～40wt％高密度聚乙烯和60～70wt％四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述增塑剂包括30～40wt％十七氟正壬酸乙酯和60～70wt％偏苯三甲酸三辛酯。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述稳定剂包括60～70wt％硬脂酸钙和30～40wt％十七氟癸基三乙氧基硅烷。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述填料包括30～40wt％氮化硅和60～70wt％堇青石。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述抗氧剂包括50～60wt％二烷基二硫代氨基甲酸镉和40～50wt％磺丁基β-环糊精。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述润滑剂包括30～40wt％十八碳三烯酸和60～70wt％棕榈酸。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述爽滑剂为丙二醇脂肪酸酯。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述氮化硅和堇青石的粒径为80～100nm。
优选的是，所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其中，所述聚氯乙烯的数均分子量为42000～46000g/mol。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的耐疲劳绝缘PVC塑料，通过对其化学成分进行优化，在微观程度上改进PVC塑料的内部结构，其具有优异的耐疲劳性能和绝缘性能。
(2)本发明以聚氯乙烯作为主体，本案在主材中引入具有韧性热稳定性好的高密度聚乙烯和耐疲劳性能绝缘性能优异的四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物；硬脂酸钙和十七氟癸基三乙氧基硅烷协同作用，可提高其耐候性能和热稳定性能；为了获得具有更高耐热性能、耐疲劳性能、绝缘性能的PVC塑料，本案又引入了具有协同发挥耐热性能、耐疲劳性能、绝缘性能的氮化硅和堇青石；二烷基二硫代氨基甲酸镉和磺丁基β-环糊精与PVC塑料具有良好的相容性和配伍性，使得PVC塑料的抗氧性能达到最佳；通过加入丙二醇脂肪酸酯增强PVC塑料的耐机械搅拌能力和耐剪切力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提出一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
聚氯乙烯具有阻燃、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠)、机械强度的优点，聚氯乙烯热稳定性和耐疲劳性能较差；为了弥补这些缺陷，本案在主材中引入具有韧性热稳定性好的高密度聚乙烯和耐疲劳性能绝缘性能优异的四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
作为本案又一实施例，高分子聚合物包括30～40wt％高密度聚乙烯和60～70wt％四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
作为本案又一实施例，增塑剂包括30～40wt％十七氟正壬酸乙酯和60～70wt％偏苯三甲酸三辛酯。增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间的次价健，增加聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性，本案优选的增塑剂是十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯协同作用。
作为本案又一实施例，稳定剂包括60～70wt％硬脂酸钙和30～40wt％十七氟癸基三乙氧基硅烷。硬脂酸钙和十七氟癸基三乙氧基硅烷协同作用，可提高其耐候性能和热稳定性能。
作为本案又一实施例，填料包括30～40wt％氮化硅和60～70wt％堇青石。为了获得具有更高耐热性能、耐疲劳性能、绝缘性能的PVC塑料，本案又引入了具有协同发挥耐热性能、耐疲劳性能、绝缘性能的氮化硅和堇青石，其中，氮化硅具有突出的耐热性能和耐疲劳性能，堇青石具有优异的绝缘性能。
作为本案又一实施例，抗氧剂包括50～60wt％二烷基二硫代氨基甲酸镉和40～50wt％磺丁基β-环糊精。二烷基二硫代氨基甲酸镉能消除过氧自由基和烷氧自由基，并能抑制光降解；磺丁基β-环糊精可提高PVC塑料的抗氧化性能和抗腐蚀性能，二烷基二硫代氨基甲酸镉和磺丁基β-环糊精与PVC塑料具有良好的相容性和配伍性，使得PVC塑料的抗氧性能达到最佳。
作为本案又一实施例，润滑剂包括30～40wt％十八碳三烯酸和60～70wt％棕榈酸。润滑剂之所以能起润滑作用，是因为它的加入，降低塑料熔体的摩擦，十八碳三烯酸和棕榈酸与聚合物有良好的相容性，它在聚合物内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性，降低摩擦力。
作为本案又一实施例，爽滑剂为丙二醇脂肪酸酯。通过加入丙二醇脂肪酸酯增强PVC塑料的耐机械搅拌能力和耐剪切力。
作为本案又一实施例，氮化硅和堇青石的粒径为80～100nm。氮化硅和堇青石粒径范围能够使PVC塑料耐热性能、耐疲劳性能、绝缘性能之间得到很好地平衡。因此，粒径范围应受到限制。
作为本案又一实施例，聚氯乙烯的数均分子量为42000～46000g/mol。聚氯乙烯的数均分子量可以影响PVC的机械强度，因此，聚氯乙烯的数均分子量应受到限制。
下面列出的具体实施例和对比例：
实施例1：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为80nm；聚氯乙烯的数均分子量为42000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
实施例2：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为90nm；聚氯乙烯的数均分子量为45000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
实施例3：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为100nm；聚氯乙烯的数均分子量为46000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
对比例1：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为80nm；聚氯乙烯的数均分子量为42000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
对比例2：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为80nm；聚氯乙烯的数均分子量为42000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
对比例3：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为90nm；聚氯乙烯的数均分子量为45000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
对比例4：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为90nm；聚氯乙烯的数均分子量为45000g/mol。
对比例5：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为100nm；聚氯乙烯的数均分子量为46000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、棕榈酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
对比例6：
一种耐疲劳绝缘PVC塑料，包括以下重量份的材料：
氮化硅和堇青石的粒径为100nm；聚氯乙烯的数均分子量为46000g/mol。
耐疲劳绝缘PVC塑料的制备方法：
1)将聚氯乙烯、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十八碳三烯酸、二烷基二硫代氨基甲酸镉、磺丁基β-环糊精置于高速捏合机中加热进行低速混合，高速捏合机的温度控制在100-105℃，同时加入十七氟正壬酸乙酯和偏苯三甲酸三辛酯，启动高速混合；
2)高速混合至料温达到90℃时，再次启动低速混合，在低速混合的情况下先加入氮化硅和堇青石混合均匀，然后加入高密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、丙二醇脂肪酸酯，继续低速混合60秒，料温达到100℃时即可出料，获得混合料；
3)将步骤2)混合均匀的原料直接采用双螺杆挤出机进行挤出造料，控制挤出温度为140℃，挤出的颗粒烘干后获得耐疲劳绝缘PVC塑料。
下面列出实施例和对比例的性能测试结果：
由上述实例可看出，制得的该料不仅具有优异的高温性能，而且耐疲劳绝缘性能均较一般材料好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，包括以下重量份的材料：
2.根据权利要求1所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述高分子聚合物包括30～40wt％高密度聚乙烯和60～70wt％四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
3.根据权利要求2所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述增塑剂包括30～40wt％十七氟正壬酸乙酯和60～70wt％偏苯三甲酸三辛酯。
4.根据权利要求1所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述稳定剂包括60～70wt％硬脂酸钙和30～40wt％十七氟癸基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1或4所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述填料包括30～40wt％氮化硅和60～70wt％堇青石。
6.根据权利要求5所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述抗氧剂包括50～60wt％二烷基二硫代氨基甲酸镉和40～50wt％磺丁基β-环糊精。
7.根据权利要求1所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述润滑剂包括30～40wt％十八碳三烯酸和60～70wt％棕榈酸。
8.根据权利要求1所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述爽滑剂为丙二醇脂肪酸酯。
9.根据权利要求5所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述氮化硅和堇青石的粒径为80～100nm。
10.根据权利要求1所述的耐疲劳绝缘PVC塑料，其特征在于，所述聚氯乙烯的数均分子量为42000～46000g/mol。
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