CN111040333A - 一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料 - Google Patents

Abstract

一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料，原料包括下列重量份数的组分：聚氯乙烯100份；丁腈橡胶20‑50份；增塑剂a 20‑40份；增塑剂b 20‑30；阻燃剂a 5‑10份；阻燃剂b 5‑20份，填料a 10‑40份，填料b 20‑30份；热稳定剂2‑10份；润滑剂0.5‑2份；抗氧剂a 0.2‑0.8份；抗氧剂b 0.2‑0.8份；抗氧剂c 0.2‑0.8份；加工改性剂1‑3份。本发明解决了聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料体系耐热性差的问题，耐温等级从原来的80℃提高到105℃，这种电缆料可应用于家用耐油场合、机车用线缆、机器人线缆等高柔、高韧移动电缆。

Description

一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料

技术领域

本发明属于电缆料技术领域，具体涉及一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料。该电缆料可以广泛应用于电线电缆行业作为软质的电线绝缘材料和护套材料。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是一种含卤高分子材料，纯PVC颗粒状材料具有机械强度高，非常好的防气候变化、防水、防化学物性能以及具有良好的电绝缘性能。这种材料虽然对光和热比较敏感，但是通过加入安定剂能提高PVC树脂耐光、热的稳定性。

随着PVC树脂，增塑剂以及工业助剂生产能力的提高和环保产品的开发与应用，PVC在电线电缆中的应用有了质的飞跃。随着人们安全环保意识的提高，越来越来多的产品需要符合ROHs和REACH法规(由欧盟立法制定的一项强制性标准)，新型安全环保的PVC应运而生，现今已经成为PVC电线电缆的主要研究热点之一。

PVC树脂由于其具有良好的物理、化学、阻燃、电气性能，现今被广泛用于电线电缆行业作为软质的电线绝缘材料和护套材料。PVC耐油系列产品本质主要为耐增塑剂萃取析出，常规做法为：1.添加抗萃取增塑剂，一般为分子量高达2000-3000以上的聚酯类；2.添加固体内塑剂(即常温下为固态，但是可以起到增塑剂作用的固体材料)，例如杜邦441等三元共聚物；3.添加丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶等加强耐油性。NBR作为一种非常优秀的耐油产品，常常与PVC复配使用制备耐油良好的材料。其中聚酯类增塑剂的使用，具有不耐低温、增塑剂本身稳定性不好容易变色的缺点；固体内塑剂具有良好的柔韧性，良好的耐热耐低温性，但是会大幅度降低机械强度和耐磨性，在长期的高温环境下材料表面容易发生粘连的现象，且其加工性差，影响线缆表观和收缩；NBR作为一种耐油增强材料，具有高强度、耐磨、良好柔韧性、良好加工性等优点，但是目前其耐温等级只能达到80℃，因此耐高温性能较差。

有鉴于此，如果能够使聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料耐温等级达到105℃，通过UL1581105℃老化或国标HII-90老化标准，就能较好的克服聚酯增塑剂和固体内塑剂的缺点，而且能够综合保留其两者优点，此项技术将可以应用于各类电缆料产品，例如耐油、耐曲绕、耐磨、耐高温等系列产品，具有重大意义。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料，其目的是要解决聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料体系耐热性差的问题，为此类电缆料的耐油兼具耐高温、良好柔韧性、耐磨提供一种新的解决方案。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料，其特征在于：以质量份数计量，所述电缆料原材料配方如下：

其中：

所述聚氯乙烯含有-[CH2-CHCL]n-结构，其中，其中，n≥800，氯质量含量为55-60％的聚氯乙烯，其中包括通用牌号为S-1000型、S-1300型、2500-2800型树脂具有同等结构特征的材料。

所述增塑剂a为对苯二甲酸酯类和偏苯三酸酯类中的一种或者两种按任意比例的混合物。其中，对苯二甲酸酯类为以对苯二甲酸和其他醇类缩聚而成的增塑剂，偏苯三酸酯类为以偏苯三甲酸与其他醇缩聚而成的增塑剂。对苯二甲酸酯类包含DOTP(对苯二甲酸二异辛酯)等一系列增塑剂,偏苯三酸酯包含TOTM(偏苯三酸三辛酯)、UN399等一系列增塑剂。

所述增塑剂b为丁酰基柠檬酸三己基酯、双(2-乙基己基)葵二酸酯、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、聚丙二醇、磷酸二苯一异辛酯中的一种或者几种按任意比例的混合物。

所述阻燃剂a为三氧化二锑、硅酸盐与由钼和氧元素组成的氧化钼系材料的一种或者多种按任意比例的混合物。其中，氧化钼系表示为三氧化钼、八氧化三钼等材料，由钼和氧元素组成的化合物。

所述阻燃剂b为硼酸锌、碱式碳酸镁、锡酸硅、锡酸镁、海泡石、蒙脱土的一种或几种按任意比例的混合物。

所述填料为碳酸钙、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化硅中的一种或至少两种按任意比例的混合物。

所述热稳定剂为不含重金属元素的环保型亚磷酸酯类稳定剂和钙锌稳定剂中的一种或两种按任意比例的混合物。

所述润滑剂选自硬脂酸、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、氧化聚乙烯的一种或几种按任意比例的混合物。

所述加工改性剂为通用牌号是ACR401的改性剂和α甲基苯乙烯(业内通用牌号ATL-95)中的一种或者两种按任意比例的混合物。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，所述丁腈橡胶为300-500um的丙烯腈-丁二烯共聚物，其丙烯腈含量为33％质量以上，即丙烯腈聚合过程中，单体质量含量为33％以上。

2.上述方案中，所述硅酸盐包括层状水滑石、低温煅烧高岭土。

3.上述方案中，所述抗氧剂a为抗氧剂1076、抗氧剂1010、β-胡萝卜素、维生素e醋酸酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或几种按任意比例的混合物。

4.上述方案中，所述抗氧剂b为6-(2-苯并三氮唑基)-4-叔戊基-6'-叔丁基-4'-甲基-2,2'-亚甲基二酚和UV-944中的一种或者两种按任意比例的混合物。其中，所述UV-944亦称光稳定剂944。光稳定剂UV-944与抗氧剂搭配使用，能起到协效作用，提高抗氧能力，且从光稳定剂UV-944结构式能看出具有抗氧能力。所述6-(2-苯并三氮唑基)-4-叔戊基-6'-叔丁基-4'-甲基-2,2'-亚甲基二酚为城北化学商品代号为JAST500的抗氧剂。

5.上述方案中，所述抗氧剂c为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、硫代二丙酸二(十八酯)和丁基辛基化二苯胺中的一种或者几种按任意比例的混合物。

本发明电缆料的生产工艺按照以下步骤进行：第一步，原辅材料准备；第二步，按照配方比例计量称量；第三步，高速捏合；第四步，双螺杆挤出机组进行挤出混炼塑化；第五步，单螺杆造粒；第六步，冷却过筛。其中，第三步捏合工艺使用高速捏合机将原辅材料在高速摩擦下升温至130至140℃，并得到充分的混合均匀和预塑化；第四步双螺杆挤出的设定温度为130—160℃；第五步单螺杆造粒的温度设定为100—130℃。通过双螺杆塑化，单螺杆造粒，获得符合标准要求电缆料。

本发明的技术构思和作用机理如下：

本发明主要是通过特种抗氧剂的复配，此抗氧剂体系通过新型受阻酚、多功能受阻酚、受阻胺、生物抗氧剂、光稳定剂的复配，达到一个良好的抗氧耐热作用，从而解决丁腈橡胶(NBR)材料耐热性的问题。

本发明的主要目的是根据现有的产品技术的耐温等级80℃的PVC/NBR复合材料的基础上，解决体系耐热性差的问题提供可行的解决方案。为电缆的耐油兼具耐高温、良好柔韧性、耐磨提供一种新的解决方案，本方案可以使PVC/NBR混合物电缆了满足UL1581-2017105℃耐温等级要求和GB/T 8815-2008HII-90标准。

本发明所述增塑剂a对苯二甲酸酯类、偏苯三酸酯类；增塑剂b为丁酰基三己基柠檬酸酯双(2-乙基己基)葵二酸酯、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、聚丙二醇、磷酸二苯一异辛酯具有良好的耐热、低挥发、耐迁移、耐低温、环保等性能。

所述阻燃剂a为三氧化二锑、硅酸盐与由钼和氧元素组成的氧化钼系材料中的一种或者多种按任意比例的混合物；阻燃剂b为硼酸锌、碱式碳酸镁、锡酸硅、锡酸镁、海泡石、蒙脱土中的一种或几种按任意比例的混合物，其中三氧化二锑为气相阻燃剂，具有良好的自熄性，三氧化钼、硼酸锌、碱式碳酸镁、锡酸硅、锡酸镁、蒙脱土为凝聚相阻燃剂，具有良好的成碳结核性，本发明材料阻燃能达到UL94 V0效果。

所述增韧剂为丁腈橡胶为粒径为300-500um的丙烯腈-丁二烯共聚物，其丙烯腈质量含量为33％以上,与PVC具有良好的相容性和加工性，同时耐热性和机械性较为优异。

所述抗氧剂a为辅助型抗氧剂体系，能够有效的吸收老化过程中由于发生氧化作用而形成的过氧化物自由基和醇羟基自由基，从而减缓降解。其中抗氧剂b为主抗氧剂，能够吸收聚合物分解过程产生的氢自由基，发生链终止反应，阻断老化反应。从而提高聚合物老化性能。抗氧剂C为光稳定剂系列和多功能受阻酚，他能与另外两类抗氧剂发生协同作用，本质上是阻断老化中的自由基反应，不仅仅具有光稳定作用，同时能提高耐热抗氧作用。

由于上述技术方案的运用，本发明相对于现有技术具有以下优点和效果：

1.本发明解决了一项基础性研发难题，成功的使NBR材料运用于105℃的PVC电缆料中，相比以往80℃，扩大了使用范围，提高了耐温等级。

2.采用此体系的电缆了，相比以往采用聚酯类增塑剂来达到105℃耐油材料而言，兼具具有良好的柔韧性、耐油性、耐寒性、弹性、良好的加工性流动、和良好的耐变色性。

3.本发明体系从抗氧剂的角度解决了耐热性的问题，具有良好的性价比，成本具有优势。

4.本发明对于105℃耐油PVC而言，具有里程碑的意义，相对以往老化而言，此体系能满足UL1581的105℃老化要求，80％以上性能保留，同时满足国标HII-90标准。相比市场满足老化135℃*168h的105℃国标老化而言，本发明体系是真正符合UL1581和GB/T8815HII-90标准的产品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施1-4的原材料组成如表1所示，表1中的原材料组成数值均为重量份数。

表1实施例1-4电缆料的原料配方：

表2：是实施例中使用的各组分原材料名称：

上表的实施例1中，“M”是表示6-(2-苯并三氮唑基)-4-叔戊基-6'-叔丁基-4'-甲基-2,2'-亚甲基二酚。

本发明实施例1-4生产工艺按照以下步骤进行：第一步，原辅材料准备；第二步，按照配方比例计量称量；第三步，高速捏合；第四步，双螺杆挤出机组进行挤出混炼塑化；第五步，单螺杆造粒；第六步，冷却过筛；第七步，保证。其中，第三步捏合工艺使用高速捏合机将原辅材料在高速摩擦下升温至130-140℃，并得到充分的混合均匀和预塑化；第四步双螺杆挤出的设定温度为130-160℃；第五步单螺杆造粒的温度设定为100-130℃。通过双螺杆塑化，单螺杆造粒，冷却后计量包装，即本发明的产品。将本发明的材料在螺杆直径50mm的挤出机生产流水线上，温度设置140-175℃，生产出PVC/NBR复合电缆料通过UL1581 105℃136℃*168h老化测试和国标135℃*240h老化测试。有良好的耐油性、韧性、绕曲性、耐磨性等。

将本实施例所得产品进行测试，所得结果与普通PVC阻燃护层料相比所得数据如下：

下面针对本发明的其他实施情况作如下说明：

1.以上实施例1-4中，有关电缆料原料配方的具体含量见表1，但本发明并不局限于此。凡是在本发明说明书发明内容部分中给出的原料及其质量份数范围均可以实施，并获得相同或相近的技术效果。为了节省篇幅这里不再一一举例加以说明，这是本领域技术人员容易理解并接受的。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐高温聚氯乙烯/丁腈橡胶复合电缆料，其特征在于：以质量份数计量，所述电缆料原材料配方如下：

其中：

所述聚氯乙烯含有-[CH2-CHCL]n-结构，其中，n≥800，氯质量含量为55-60％的聚氯乙烯；

所述增塑剂a为对苯二甲酸酯类和偏苯三酸酯类中的一种或者两种按任意比例的混合物；增塑剂b为丁酰基柠檬酸三己基酯、双(2-乙基己基)葵二酸酯、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、聚丙二醇、磷酸二苯一异辛酯中的一种或者几种按任意比例的混合物；

所述阻燃剂a为三氧化二锑、硅酸盐与由钼和氧元素组成的氧化钼系材料的一种或者多种按任意比例的混合物；阻燃剂b为硼酸锌、碱式碳酸镁、锡酸硅、锡酸镁、海泡石、蒙脱土的一种或几种按任意比例的混合物；

所述填料为碳酸钙、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化硅中的一种或至少两种按任意比例的混合物；

所述热稳定剂为不含重金属元素的环保型亚磷酸酯类稳定剂和钙锌稳定剂中的一种或两种按任意比例的混合物；

所述润滑剂选自硬脂酸、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、氧化聚乙烯的一种或几种按任意比例的混合物；

所述加工改性剂为通用牌号是ACR401的改性剂和α甲基苯乙烯中的一种或者两种按任意比例的混合物。

2.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于：所述丁腈橡胶为300-500um的丙烯腈-丁二烯共聚物，其丙烯腈含量为33％质量以上。

3.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于：所述硅酸盐包括层状水滑石、低温煅烧高岭土。

4.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于：所述抗氧剂a为抗氧剂1076、抗氧剂1010、β-胡萝卜素、维生素e醋酸酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或几种按任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于：所述抗氧剂b为6-(2-苯并三氮唑基)-4-叔戊基-6'-叔丁基-4'-甲基-2,2'-亚甲基二酚和UV-944中的一种或者两种按任意比例的混合物。

6.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于：所述抗氧剂c为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、硫代二丙酸二(十八酯)和丁基辛基化二苯胺中的一种或者几种按任意比例的混合物。