CN111100398A - 改性pvc材料以及电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性PVC材料以及电缆，其中，所述改性PVC材料包括如下重量份的原料：PVC树脂：100份，增塑剂：40‑55份，填充料：30‑50份，抗氧剂：0.2‑0.5份，稳定剂：4‑6份，抗UV剂：0.3‑0.6份，阻燃剂：4‑6份，所述PVC树脂的聚合度为1300。本发明提供的改性PVC材料以及电缆，既能耐低温又能耐高温。

Description

改性PVC材料以及电缆
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，特别是涉及一种改性PVC材料以及电缆。
背景技术
电缆是现实生活中不可或缺的重要材料，电缆料通常由PVC(聚氯乙烯)材料制成。由于电线电缆使用环境千变万化，有低温地带，也有高温地带，因此，要求PVC(聚氯乙烯)材料制成的电缆护套需要具有一定的耐高温性能以及耐低温性能。而目前使用的电缆很少能满足既能适应高温环境，又能适应寒冷环境的条件。
发明内容
基于此，提供一种改性PVC材料，既能耐低温又能耐高温，所述改性PVC材料包括如下重量份的原料：
PVC树脂：100份，
增塑剂：40-55份，
填充料：30-50份，
抗氧剂：0.2-0.5份，
稳定剂：4-6份，
抗UV剂：0.3-0.6份，
阻燃剂：4-6份，
所述PVC树脂的聚合度为1300。
在其中一个实施例中，所述增塑剂以重量份计包括：
丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物：5-10份，
癸二酸二辛酯：15-20份，以及
偏苯三酸三辛酯：20-25份，
其中，所述增塑剂的总和为40-55份。
在其中一个实施例中，所述丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物为固体增塑剂。
在其中一个实施例中，所述丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物为丙烯酸酯/乙烯/羟基的共聚物HP741。
在其中一个实施例中，所述填充料以重量份计包括：
重质碳酸钙：15-25份，以及
纳米碳酸钙：15-25份，
其中，填充料的总和为30-50份。
在其中一个实施例中，所述重质碳酸钙为2500目。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂为三氧化二锑。
在其中一个实施例中，所述稳定剂为钙锌稳定剂。
在其中一个实施例中，所述PVC树脂：100份，所述丙烯酸酯/乙烯/羟基的共聚物HP741：10份，所述癸二酸二辛酯：20份，所述偏苯三酸三辛酯：25份，所述重质碳酸钙：25份，所述纳米碳酸钙：25份，所述抗氧剂：0.5份，所述钙锌稳定剂：6份，所述抗UV剂：0.6份，所述三氧化二锑：6份。
本发明还提供一种电缆，所述电缆的护套由所述改性PVC材料制成。
本发明能满足耐超低温(零下50℃)以及耐高温的特性，具有耐候性可满足户外使用，且生产成本低，生产速度快。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步阐述。
在以下各实施例中，为实现电缆满足于户外使用，具有良好的耐候性，且具有既耐高温且耐低温的性能，用于制造电缆护套的改性PVC材料的原料成分包括：PVC树脂、增塑剂、填充料、抗氧剂、稳定剂、抗UV剂、阻燃剂。
PVC树脂作为改性PVC材料的主要原料，采用聚合度越高的PVC树脂，有助于提高电缆耐高温以及耐低温的性能，但其成本较高，加工较难，增加挤出难度。同时聚合度越高的PVC树脂生产的成品电缆护套，电缆护套表面较为粗糙。为满足电缆护套的生产速度快且表面光亮的要求，同时可耐高温和耐低温，综合电缆护套的成本与加工性能，选择聚合度为1300的PVC树脂作为主要原料形成改性PVC材料以生产电缆护套，以此，提高加工性能与机械性能，同时降低成本。具体地，PVC树脂选用天津大沽化学股份有限公司生产的聚氯乙烯树脂PVC1300。
鉴于电缆需要在超低温环境下使用，同时又需要在较高温度的环境下使用，因此，在改性PVC材料中添加增塑剂与主原料进行配合比较关键。为满足耐低温的特性，通常会选择常用的癸二酸二辛酯为主增塑剂，但由于癸二酸二辛酯的耐高温性能比较差，加入过多的癸二酸二辛酯会使得耐高温性能显著下降。为解决耐高温的问题，添加具有高低温性的固体增塑剂丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物，同时配合添加高温增塑剂偏苯三酸三辛酯以提高高温性能。其中，固体增塑剂是相对液体增塑剂而言，固体增塑剂是一种辅助增塑剂，通常与主增塑剂并用，主要作用是促进高分子材料塑化，并抑制主增塑剂析出。改性PVC材料中添加癸二酸二辛酯、丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物和偏苯三酸三辛酯作为增塑剂，使成品电缆护套具有高低温性能，同时保证了加工性能，产品具有较好的光亮度。
具体地，丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物选用美国杜邦公司生产的丙烯酸酯\乙烯\羟基的共聚物HP741，丙烯酸酯\乙烯\羟基的共聚物HP741的玻璃化温度为-54℃，在高温下不挥发。癸二酸二辛酯选用宁波爱敬化学股份有限公司生产的癸二酸二辛酯DOS。偏苯三酸三辛酯选用韩国LG化学有限公司生产的偏苯三酸三辛酯TOTM。
为了降低成本，提高产品机械性能，在改性PVC材料中添加的填充料采用2500目的重质碳酸钙与纳米碳酸钙进行配合，保证产品的加工性能，同时降低成本以及提升机械性能。具体地，选用苏州立达碳酸钙股份有限公司生产的重质碳酸钙2500目，选用江西华泰碳酸钙股份有限公司生产的纳米碳酸钙。
由于电缆需要长期在高低温环境下使用，同时在户外使用，而PVC是极易分解的聚合物，因此，在PVC原料中添加其他材料以形成防护体系比较重要。为了防止高温分解，可添加抗氧剂稳定剂。进一步地，可选用抗热老化较好的抗氧剂#1010，稳定剂选用钙锌稳定剂，具有环保特性。
进一步地，电缆长期在户外使用，为保持良好的耐候性，需要具有抗UV功能，可添加抗UV剂。
具体地，可选用宁波镇海雅宝化学有限公司生产的抗氧剂#1010，江都德辉化学股份有限公司生产的钙锌稳定剂以及南京米兰化工有限公司生产的抗UV剂531。
由于电缆护套是塑料制品，可添加阻燃剂防止产品起燃。对于阻燃剂的选择，基于聚氯乙烯PVC本身的含氯的性质，本身具有一定的阻燃性，阻燃剂可采用三氧化二锑，三氧化二锑与含氯化合物在可燃物表面层反应生成挥发性的氯化锑和氯氧化锑。由于挥发可以吸收热量，产生的气体可隔绝氧气和冲稀可燃物，三氧化二锑与聚氯乙烯相配合，起到更好的协同阻燃增效作用。
具体地，选用湖南益阳长塘锑业有限公司生产的三氧化二锑。
如下表1所示，本发明提供实施例1-5的改性PVC材料原料组成具体配比数值。
表1：本发明提供的各实施例以及对比例的配比表
Figure BDA0001843862020000051
具体地，将以上原料混合制成改性PVC材料以及由改性PVC材料制成电缆护套的生产工艺为：以聚氯乙烯树脂PVC为主要原料，添加增塑剂包括丙烯酸酯\乙烯\羟基的共聚物HP741、癸二酸二辛酯DOS以及偏苯三酸三辛酯TOTM，其中，增塑剂为固体增塑剂；添加填充料包括纳米碳酸钙以及重质碳酸钙；添加各种助剂包括钙锌稳定剂、阻燃剂三氧化二锑、抗氧剂#1010以及抗UV剂531，将上述物质按组分配比混合，混合后再进行高速搅拌、冷却搅拌、造粒挤出以制成电缆护套。
对根据上述生产工艺制成电缆护套进行性能测试，具体性能如表2所示。
表2：各实施例和对比例的性能测试表
Figure BDA0001843862020000061
根据实施例1-5的性能测试结果，具有以下结论：
(1)耐低温性能：成品电缆护套在-50℃低温下卷棒冷冻4小时后，电缆护套表面无裂纹。
(2)耐高温性能：成品电缆老化前护套抗张强度≥11N/mm2；成品电缆老化前护套伸长率≥200％。经过136℃168小时高温空气箱老化后，成品电缆护套抗张强度保留率≥65％，成品电缆护套伸长率保留率在80％左右。
(3)阻燃性VW-1：以500W的标称速度放出热量在垂直试样上以5次每次15秒施加火焰后，无可燃性物质传播火焰，并且火焰在5秒内自然熄灭。
(4)耐候性能：成品电缆在X射线或太阳光下照射下720个小时，抗张强度和伸长率保持在80％左右。
其中，聚氯乙烯树脂PVC1300添加过多时，重量份大于等于20份时，在阻燃性试验测试中，成品电缆的火焰难以熄灭，阻燃性将有所下降。
另作为对比例，在采用高聚合度PVC树脂聚合度，其中PVC树脂聚合度为1600，在未添加美国杜邦公司的丙烯酸酯\乙烯\羟基的共聚物HP741的情况下，所生产的PVC电缆只能满足在零下40低温到105度高温的环境下使用。通过结合美国杜邦公司新开发的丙烯酸酯\乙烯\羟基的共聚物HP741进行研发，并不断进行调试，形成改性PVC材料，同时制作成品电缆并进行测试，成品电缆样品送美国UL实验室测试，通过了零下50低温和105度的环境测试，以及通过耐候性测试，故改性PVC材料制成的电缆生产速度快、成本降低，且产品外观光亮，加工性能好。
本发明提供的改性PVC材料以及电缆，能满足耐超低温(零下50℃)以及耐高温的特性，具有耐候性可满足户外使用。改性PVC材料的原料中采用耐高低温的固体增塑剂，配入适当比例的各种助剂，使得由改性PVC材料制成的电缆能够达零下50超低温到105℃高温环境下的使用要求，相对目前使用的氯乙烯树脂PVC电缆料，具有使用环境温度低，增塑剂不易析出，表面光亮，挤出速度快，成本低等特点。同时，由改性PVC材料制成的电缆具有优良防水性能以及电绝缘性、机械性能，可抗UV，全天耐候户外使用，环保高阻燃性。此外，实施例提供的电缆能够承载载流量大的电线，具体地，电缆能够承载的电线的额定电压可达到2KV。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性PVC材料，其特征在于：所述改性PVC材料包括如下重量份的原料：
PVC树脂：100份，
增塑剂：40-55份，
填充料：30-50份，
抗氧剂：0.2-0.5份，
稳定剂：4-6份，
抗UV剂：0.3-0.6份，
阻燃剂：4-6份，
所述PVC树脂的聚合度为1300。
2.如权利要求1所述的改性PVC材料，其特征在于：所述增塑剂以重量份计包括：
丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物：5-10份，
癸二酸二辛酯：15-20份，以及
偏苯三酸三辛酯：20-25份，
其中，所述增塑剂的总和为40-55份。
3.如权利要求2所述的改性PVC材料，其特征在于：所述丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物为固体增塑剂。
4.如权利要求3所述的改性PVC材料，其特征在于：所述丙烯酸酯乙烯羟基三元共聚物为丙烯酸酯/乙烯/羟基的共聚物HP741。
5.如权利要求4所述的改性PVC材料，其特征在于：所述填充料以重量份计包括：
重质碳酸钙：15-25份，以及
纳米碳酸钙：15-25份，
其中，填充料的总和为30-50份。
6.如权利要求5所述的改性PVC材料，其特征在于：所述重质碳酸钙为2500目。
7.如权利要求6所述的改性PVC材料，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化二锑。
8.如权利要求7所述的改性PVC材料，其特征在于：所述稳定剂为钙锌稳定剂。
9.如权利要求8所述的改性PVC材料，其特征在于：
所述PVC树脂：100份
所述丙烯酸酯/乙烯/羟基的共聚物HP741：10份，
所述癸二酸二辛酯：20份，
所述偏苯三酸三辛酯：25份，
所述重质碳酸钙：25份，
所述纳米碳酸钙：25份，
所述抗氧剂：0.5份，
所述钙锌稳定剂：6份，
所述抗UV剂：0.6份，
所述三氧化二锑：6份。
10.一种电缆，其特征在于：所述电缆的护套由权利要求1-9任一项所述的改性PVC材料制成。
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