CN110092991A - 一种长寿命pvc电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长寿命PVC电缆，涉及电线电缆技术领域。其技术要点是：从内至外依次包括导线、PVC绝缘层和PVC保护层，所述PVC保护层的原料包括如下重量份数的组分：PVC树脂100‑120份；增塑剂5‑10份；热稳定剂1‑5份；润滑剂10‑15份；阻燃剂1‑3份；增韧剂0.5‑1份；填充剂20‑40份；石墨烯纤维1.5‑3份；碳纤维1‑2份；聚乙烯纤维0.5‑1份。本发明具有提高电缆的力学性能，延长电缆使用寿命的优点。

Description

一种长寿命PVC电缆
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种长寿命PVC电缆。
背景技术
在现代社会中，随处可见电线电缆的身影，如家庭、宾馆用的布电线、宽带接入线；电力部门敷设的电力电缆、架空电缆等，电线电缆在国民经济和社会活动中占有非常重要的地位。而随着经济的快速发展，电线、电缆行业已成为我国的第二大产业。
在公开号为CN106009389A的中国发明专利中公开了一种低烟阻燃PVC电缆料，其原料组分及重量份数为：PVC 100份；DOP45～55份；碳酸钙25～35份；氢氧化镁75～85份；三氧化二锑3～5份；热稳定剂6～8份；润滑剂1.4～1.8份；金属钝化剂0.4～0.6份。
由于PVC材料为可燃物，所以阻止电缆在燃烧过程火焰蔓延高度直接取决于其阻燃性能，一般情况下，类似上述专利中通过增大阻燃剂用量或减少增塑剂用量来提高材料阻燃性能，但阻燃剂添加量及减少增塑剂用量会引起材料力学性能、耐低温等性能的下降，如何调整配方使得PVC电缆的综合性能大幅提高是目前需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种长寿命PVC电缆，其能够在加入热稳定剂、润滑剂、阻燃剂、填充剂等添加剂的同时，提高电缆的力学性能，延长电缆使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种长寿命PVC电缆，从内至外依次包括导线、PVC绝缘层和PVC保护层，所述PVC保护层的原料包括如下重量份数的组分：
PVC树脂100份；
增塑剂5-10份；
热稳定剂1-5份；
润滑剂10-15份；
阻燃剂1-3份；
增韧剂0.5-1份；
填充剂20-40份；
石墨烯纤维1.5-3份；
碳纤维1-2份；
聚乙烯纤维0.5-1份。
通过采用上述技术方案，石墨烯纤维具有强度高、导热系数高、弹性好等优点，但是其存在脆性高的缺点，碳纤维强度高，耐疲劳性好，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，能够弥补石墨烯纤维的缺点，聚乙烯纤维是半结晶聚合物，具有较稳定的化学性质，有良好的耐化学药品性、耐腐蚀性和电绝缘性，采用石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维结合使用，能够在加入热稳定剂、润滑剂、阻燃剂、填充剂等添加剂的同时，提高电缆的力学性能，延长电缆使用寿命。
进一步优选为，还包括1-3份陶瓷纤维。
通过采用上述技术方案，陶瓷纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低的优点，制得的电缆能够耐受各种高温、高压、易磨损的极端环境，延长电缆使用寿命。
进一步优选为，所述增韧剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-丙烯酸正丁-羟基酯中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述增韧剂能够配合纤维增强电缆的韧性。
进一步优选为，所述增塑剂选自磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二丙基庚酯和偏苯三酸三辛酯中的至少一种。
通过采用上述技术方案，上述增塑剂使得电缆柔韧性增强，容易加工。
进一步优选为，所述阻燃剂选自锡酸锌、三氧化二锑、纳米蒙脱土、纳米二氧化硅中的至少两种。
通过采用上述技术方案，上述阻燃剂能够显著增强电缆的阻燃性能，但是在本配方体系下又不会对电缆的力学性能造成太大影响。
进一步优选为，所述润滑剂选自氯化石蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡的至少一种。
通过采用上述技术方案，上述润滑剂用于改善原料的流动性，从而方便加工。
进一步优选为，所述热稳定剂选自三碱式硫酸铅、硬脂酸铅、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡和二甲基二巯基乙酸异辛酯锡中的至少一种。
通过采用上述技术方案，脂肪酸皂类热稳定剂一方面可以捕获脱落下来的氯化氢，另一方而是能置换PVC中存在的烯丙基氯中的氯原子，生成比较稳定的酯，从而消除了聚合材料中脱氯化氢的引发源；有机锡热稳定剂抑制了PVC脱氯化氢的热降解反应，防止或延缓像PVC电缆的热老化，延长电缆使用寿命。
进一步优选为，所述填充剂选自碳酸钙、滑石粉、石英粉中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述填充剂一方面起到补强作用，另一方面降低成本。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维结合使用，能够在加入热稳定剂、润滑剂、阻燃剂、填充剂等添加剂的同时，提高电缆的力学性能，延长电缆使用寿命；
(2)本发明通过加入陶瓷纤维，制得的电缆能够耐受各种高温、高压、易磨损的极端环境，延长电缆使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种长寿命PVC电缆，从内至外依次包括导线、PVC绝缘层和PVC保护层，PVC保护层的原料及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，按照配方称取原料，混合均匀，升温至65℃搅拌20min，得到混合料；
步骤二，将混合料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机温度设置为：一区170℃，二区180℃，三区190℃，转速40r/min，得到PVC电缆料；
步骤三，将PVC绝缘层包覆在铜丝周侧，再将PVC电缆料熔融，挤出，包覆在PVC绝缘层周侧，冷却固化后，得到长寿命PVC电缆。
其中，增塑剂是磷酸三甲苯酯，增韧剂是甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物，阻燃剂为锡酸锌和三氧化二锑质量比为1:1的混合物，润滑剂是氯化石蜡，热稳定剂是三碱式硫酸铅，填充剂是碳酸钙。
实施例2-8：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，PVC保护层的原料各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中PVC保护层的原料各组分及其重量份数
实施例9：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增韧剂为氯磺化聚乙烯。
实施例10：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增韧剂为乙烯-丙烯酸正丁-羟基酯。
实施例11：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增韧剂为氯磺化聚乙烯和乙烯-丙烯酸正丁-羟基酯质量比为1:1的混合物。
实施例12：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增塑剂是邻苯二甲酸二丙基庚酯。
实施例13：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增塑剂是偏苯三酸三辛酯。
实施例14：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，增塑剂是磷酸三甲苯酯和邻苯二甲酸二丙基庚酯质量比为1:1的混合物。
实施例15：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，阻燃剂是三氧化二锑和纳米蒙脱土质量比为1:1的混合物。
实施例16：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，阻燃剂是纳米二氧化硅和纳米蒙脱土质量比为1:1的混合物。
实施例17：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，润滑剂是氧化聚乙烯蜡。
实施例18：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，润滑剂是聚乙烯蜡。
实施例19：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，热稳定剂是硬脂酸铅和二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡质量比为1:1的混合物。
实施例20：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，热稳定剂是三碱式硫酸铅和二甲基二巯基乙酸异辛酯锡质量比为1:1的混合物。
对比例1：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，未加入石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维。
对比例2：一种长寿命PVC电缆，与对比例1的不同之处在于，加入1.5份石墨烯纤维。
对比例3：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，加入2份碳纤维。
对比例4：一种长寿命PVC电缆，与实施例1的不同之处在于，加入0.5份聚乙烯纤维。
试验一性能测试
试验方法：参照GB/T8815-2002电线电缆用软聚氯乙烯塑料中的试验方法测试实施例1-20和对比例1-4的电缆的各项性能。
试验结果：实施例1-20和对比例1-4的测试结果如表2所示。由实施例1、对比例1-4的结果可知，分别加入石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维后，对电缆的拉伸强度和断裂伸长率均有一定的提升，同时加入石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维后，实施例1相对于对比例1的拉伸强度和断裂伸长率的增加值大于对比例2-4的增加值之和，说明石墨烯纤维、碳纤维和聚乙烯纤维结合使用，能够在加入热稳定剂、润滑剂、阻燃剂、填充剂等添加剂的同时，提高电缆的力学性能。实施例1相对于对比例1的氧指数增加量大于对比例2-4的增加量之和，说明石墨烯纤维和碳纤维均能够耐受高温，配合阻燃剂使用，能够显著提升电缆的阻燃性。
表2实施例1-20和对比例1-4的测试结果
实施例/对比例编号 拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/％ 氧指数/％
实施例1 20.0 400 35.0
实施例2 21.0 410 35.0
实施例3 21.5 415 36.0
实施例4 23.0 420 36.0
实施例5 24.0 430 37.0
实施例6 20.0 400 35.0
实施例7 20.1 405 35.5
实施例8 20.3 405 35.6
实施例9 20.0 405 35.1
实施例10 20.1 405 35.2
实施例11 20.4 410 35.2
实施例12 20.2 405 35.0
实施例13 20.0 400 35.0
实施例14 20.2 405 35.0
实施例15 20.0 400 36.0
实施例16 20.0 400 36.2
实施例17 20.0 400 35.0
实施例18 20.0 400 35.0
实施例19 20.3 405 35.5
实施例20 20.2 405 35.5
对比例1 15.0 200 25.0
对比例2 16.0 250 28.0
对比例3 17.0 270 29.0
对比例4 16.0 220 25.0
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种长寿命PVC电缆，从内至外依次包括导线、PVC绝缘层和PVC保护层，其特征在于，所述PVC保护层的原料包括如下重量份数的组分：
PVC树脂100-120份；
增塑剂5-10份；
热稳定剂1-5份；
润滑剂10-15份；
阻燃剂1-3份；
增韧剂0.5-1份；
填充剂20-40份；
石墨烯纤维1.5-3份；
碳纤维1-2份；
聚乙烯纤维0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，还包括1-3份陶瓷纤维。
3.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-丙烯酸正丁-羟基酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述增塑剂选自磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二丙基庚酯和偏苯三酸三辛酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述阻燃剂选自锡酸锌、三氧化二锑、纳米蒙脱土、纳米二氧化硅中的至少两种。
6.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述润滑剂选自氯化石蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述热稳定剂选自三碱式硫酸铅、硬脂酸铅、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡和二甲基二巯基乙酸异辛酯锡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种长寿命PVC电缆，其特征在于，所述填充剂选自碳酸钙、滑石粉、石英粉中的任意一种。
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