CN111378236A - 可提高pvc电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可提高PVC管道耐候及阻燃性的钙锌稳定剂：硬脂酸锌85‑95份，硬脂酸钙40‑50份，大豆油6‑10份，活钙45‑55份，内润滑剂10‑20份，水滑石粉25‑35份，β‑二铜3‑6份，赛40‑50份，三维多孔碳‑谷胱甘肽‑铬‑阻燃剂复合助剂10‑15份。本申请人基于谷胱甘肽的抗氧化性能、铬被氧化后耐光耐热的属性，构建一种三维多孔的三维多孔碳‑谷胱甘肽‑铬‑阻燃剂复合助剂，均匀分布于钙锌稳定剂中，起到改善耐候性的作用，谷胱甘肽可以抗氧化，避免电线电缆发光发暗，另外，部分铬被氧化后呈致密的铬氧化层，起到深度保护的作用，即便电线电缆表面磨损，但由于三维多孔碳‑谷胱甘肽‑铬‑阻燃剂复合助剂的“立体负载”效果，会持续不断的释放谷胱甘肽、铬元素和阻燃剂，不断地形成保护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂及其制备方法，属于复合钙锌稳定剂加工技术领域。
背景技术
PVC是五大通用塑料之一，广泛应用于工业、建筑、农业等领域。而其本身也存在一些难以克服的缺点，即热稳定性极差，其热分解导致产品颜色变深，各项指标下降，需要使用热稳定剂改善其热稳定性。
钙锌复合稳定剂是以钙、锌等金属皂类和盐类为主体，配以亚磷酸酯等其他助剂而生成的复合稳定剂，是一种环保稳定剂，是PVC环保型材主要采用的稳定剂，其以硬脂酸钙和硬脂酸锌为主体，在PVC型材生成中，存在如下缺点：耐候性差，容易变色，对电线电缆等阻燃性能要求高的应用领域，同时需要考虑改善阻燃性。因此，有必要开发一种具有良好耐候性的钙锌稳定剂用于PVC电线电缆。
发明内容
本发明的目的之一在于解决现有技术的不足，提供一种可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
本发明的目的之二在于解决现有技术的不足，提供一种可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的加工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌85-95份，硬脂酸钙40-50份，大豆油6-10份，活钙45-55份，内润滑剂10-20份，水滑石粉25-35份，β-二铜3-6份，赛40-50份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂10-15份。
优选的，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌90份，硬脂酸钙45份，大豆油8份，活钙50份，内润滑剂15份，水滑石粉30份，β-二铜5份，赛克45份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂12份。
优选的，所述三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的制备方法如下：
S1、将面包酵母接种于YPD培养基培养；随后，将YPD培养基上的面包酵母转移至培养液中继续扩大培养至菌群数量达到OD600≥0.4；
S2、以三维多孔碳材料作为载体，将其浸泡于S1制备得到的YPD培养液中，所述YPD培养液中均匀混有阻燃剂，静置吸附，使面包酵母和阻燃剂充分附着在三维多孔碳载体上；
S3、向S2中的培养液添加含甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、铬酸钠的溶液，放置36～72h，利用面包酵母的生物代谢作用，在三维多孔碳载体的孔道内部原位形成谷胱甘肽-有机铬；
S4、取出S3制备得到的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂，漂洗1-3次后，置于真空烘箱中，在120～180℃条件下保温3-4h，然后经纳米粉碎得到三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂。
优选的，所述三维多孔碳材料采用磁性有序介孔碳和/或者聚合物经碳化而成的多孔碳材料。
优选的，甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的质量比为2:2:1，总质量分数为1-1.5％，铬元素的质量分数为0.5-0.6％，阻燃剂的质量分数为2-3％。
PVC电线电缆户外使用时，经常受到风吹、日晒、雨淋和环境污染等因素的影响，对其耐候性的要求越来越重要，另外还需要兼顾阻燃性，避免火灾发生时，通信通电受到破坏性影响。其中PVC电线电缆耐候性主要是指老化问题，外因主要包括光、放射线、热、作用力以及空气、活性气体、氧、臭氧、有机溶剂等，其中光、热和氧产生的老化是主要因素，通常会加入一些紫外线吸收剂及抗氧剂，但这两种措施都未能从本质上显著的解决耐候性的问题，本申请考虑添加一种具有较好光、热稳定性的体系，不仅具有良好的热稳定作用，而且具有良好的紫外线屏蔽和阻燃作用，兼具有抗氧剂的功能，不需要额外添加紫外线吸收剂剂抗氧剂。
本申请人基于谷胱甘肽的抗氧化性能、铬被氧化后耐光耐热的属性，构建一种三维多孔的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，均匀分布于钙锌稳定剂中，起到改善耐候性的作用，其中谷胱甘肽可以抗氧化，避免电线电缆发光发暗，另外，部分铬被氧化后呈致密的铬氧化层，起到深度保护的作用，即便电线电缆表面磨损，但由于三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的“立体负载”效果，会持续不断的释放谷胱甘肽、铬元素和阻燃剂，不断地形成保护层。
一种可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的制备方法，将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在55-65℃条件下搅拌5min-10min；
b、然后继续加入配方量的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，在55-65℃条件下搅拌10min-20min，冷却后得到可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
本发明的有益效果是：本申请人基于谷胱甘肽的抗氧化性能、铬被氧化后耐光耐热的属性，构建一种三维多孔的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，均匀分布于钙锌稳定剂中，起到改善耐候性的作用，其中谷胱甘肽可以抗氧化，避免电线电缆发光发暗，另外，部分铬被氧化后呈致密的铬氧化层，起到深度保护的作用，即便电线电缆表面磨损，但由于三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的“立体负载”效果，会持续不断的释放谷胱甘肽和铬元素，不断地形成保护层。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1-3的β-二铜分别为：乙酰丙酮、苯甲酰丙酮及二者等比例的混合物。
实施例1：
可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌85份，硬脂酸钙40份，大豆油6份，活钙45份，内润滑剂10份，水滑石粉25份，β-二铜3份，赛克40份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂10份，所述三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的制备方法如下：
S1、将面包酵母接种于YPD培养基培养；随后，将YPD培养基上的面包酵母转移至培养液中继续扩大培养至菌群数量达到OD600≥0.4；
S2、以三维多孔碳材料作为载体，将其浸泡于S1制备得到的YPD培养液中，所述YPD培养液中均匀混有阻燃剂，静置吸附，使面包酵母和阻燃剂充分附着在三维多孔碳载体上；
S3、向S2中的培养液添加含甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、铬酸钠的溶液，放置36h，利用面包酵母的生物代谢作用，在三维多孔碳载体的孔道内部原位形成谷胱甘肽-有机铬；
S4、取出S3制备得到的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂，漂洗1次后，置于真空烘箱中，在120℃条件下保温3-4h，然后经纳米粉碎得到三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，所述三维多孔碳材料采用磁性有序介孔碳和/或者聚合物经碳化而成的多孔碳材料，甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的质量比为2:2:1，总质量分数为1％，铬元素的质量分数为0.5％，阻燃剂的质量分数为2％。
本发明的可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的制备方法，将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在55℃条件下搅拌10min；
b、然后继续加入配方量的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，在55℃条件下搅拌20min，冷却后得到可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
实施例2
可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌95份，硬脂酸钙50份，大豆油10份，活钙55份，内润滑剂20份，水滑石粉35份，β-二铜6份，赛50份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂15份，所述三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的制备方法如下：
S1、将面包酵母接种于YPD培养基培养；随后，将YPD培养基上的面包酵母转移至培养液中继续扩大培养至菌群数量达到OD600≥0.4；
S2、以三维多孔碳材料作为载体，将其浸泡于S1制备得到的YPD培养液中，所述YPD培养液中均匀混有阻燃剂，静置吸附，使面包酵母和阻燃剂充分附着在三维多孔碳载体上；
S3、向S2中的培养液添加含甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、铬酸钠的溶液，放置72h，利用面包酵母的生物代谢作用，在三维多孔碳载体的孔道内部原位形成谷胱甘肽-有机铬；
S4、取出S3制备得到的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂，漂洗3次后，置于真空烘箱中，在180℃条件下保温3h，然后经纳米粉碎得到三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，所述三维多孔碳材料采用磁性有序介孔碳，甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的质量比为2:2:1，总质量分数为1.5％，铬元素的质量分数为0.6％，阻燃剂的质量分数为3％。
本发明可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的制备方法，将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在65℃条件下搅拌5minmin；
b、然后继续加入配方量的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，在65℃条件下搅拌10minmin，冷却后得到可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
实施例3
可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌90份，硬脂酸钙45份，大豆油8份，活钙50份，内润滑剂15份，水滑石粉30份，β-二铜5份，赛克45份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂12份，所述三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的制备方法如下：
S1、将面包酵母接种于YPD培养基培养；随后，将YPD培养基上的面包酵母转移至培养液中继续扩大培养至菌群数量达到OD600≥0.4；
S2、以三维多孔碳材料作为载体，将其浸泡于S1制备得到的YPD培养液中，所述YPD培养液中均匀混有阻燃剂，静置吸附，使面包酵母和阻燃剂充分附着在三维多孔碳载体上；
S3、向S2中的培养液添加含甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、铬酸钠的溶液，放置48h，利用面包酵母的生物代谢作用，在三维多孔碳载体的孔道内部原位形成谷胱甘肽-有机铬；
S4、取出S3制备得到的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂，漂洗1-3次后，置于真空烘箱中，在150℃条件下保温3.5h，然后经纳米粉碎得到三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，所述三维多孔碳材料采用磁性有序介孔碳，甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的质量比为2:2:1，总质量分数为1.2％，铬元素的质量分数为0.55％，阻燃剂的质量分数为2.5％。
本发明可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的制备方法，将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在60℃条件下搅拌8min；
b、然后继续加入配方量的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，在60℃条件下搅拌15min，冷却后得到可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
对比例1
PVC电缆电线用钙锌稳定剂，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌90份，硬脂酸钙45份，大豆油8份，活钙50份，内润滑剂15份，水滑石粉30份，β-二铜5份，赛克45份，抗氧剂3份，阻燃剂3份。
制备方法：将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在60℃条件下搅拌8min；然后继续加入配方量的抗氧剂和阻燃剂，在60℃条件下搅拌15min，冷却后得到钙锌稳定剂。
试验例
实施例1-3和对比例1的钙锌稳定剂以及市售的通用钙锌稳定剂用于耐候性好的PVC电缆的加工，添加量均为4.3份，其它原料的份数为：PVC 125份，碳酸钙，25份，二氧化钛2.8份，ACR 1.2份，CPE 7.0份，混料时间5-6分钟，按常规工艺加工成PVC电缆，进行电缆的色差检测(紫外灯功率100w)和阻燃性能检测。结果如下：
表1色差测试结果
2.阻燃性测试
长60cm的PVC电缆试样垂直固定与前壁开通的金属箱内，火焰长度175mm的丙烷燃烧器从距试验的上部固定端450mm的位置上火焰锥与电缆以45度角接触，评估燃烧损坏部分距离固定端下部的距离D，＜50mm，阻燃性能优良。
综上，本发明的钙锌复合热稳定剂优于对比例的以及市售通用的钙锌热稳定剂，性能满足PVC电缆加工的需求。产品的色差值均显著小于对比例，阻燃性能优于对比例。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (6)
1.可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，其特征在于，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌85-95份，硬脂酸钙40-50份，大豆油6-10份，活钙45-55份，内润滑剂10-20份，水滑石粉25-35份，β-二铜3-6份，赛克40-50份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂10-15份。
2.根据权利要求1所述可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，其特征在于，由如下重量份的组分加工而成：
硬脂酸锌90份，硬脂酸钙45份，大豆油8份，活钙50份，内润滑剂15份，水滑石粉30份，β-二铜5份，赛克45份，三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂12份。
3.根据权利要求1或2所述可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，其特征在于，所述三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂的制备方法如下：
S1、将面包酵母接种于YPD培养基培养；随后，将YPD培养基上的面包酵母转移至培养液中继续扩大培养至菌群数量达到OD600≥0.4；
S2、以三维多孔碳材料作为载体，将其浸泡于S1制备得到的YPD培养液中，所述YPD培养液中均匀混有阻燃剂，静置吸附，使面包酵母和阻燃剂充分附着在三维多孔碳载体上；
S3、向S2中的培养液添加含甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、铬酸钠的溶液，放置36～72h，利用面包酵母的生物代谢作用，在三维多孔碳载体的孔道内部原位形成谷胱甘肽-有机铬；
S4、取出S3制备得到的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂，漂洗1-3次后，置于真空烘箱中，在120～180℃条件下保温3-4h，然后经纳米粉碎得到三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂。
4.根据权利要求3所述可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，其特征在于，所述三维多孔碳材料采用磁性有序介孔碳和/或者聚合物经碳化而成的多孔碳材料。
5.根据权利要求3所述可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂，其特征在于，甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的质量比为2:2:1，总质量分数为1-1.5％，铬元素的质量分数为0.5-0.6％，阻燃剂的质量分数为2-3％。
6.一种权利要求1-5任意一项所述可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂的制备方法，其特征在于，将配方量的硬脂酸锌、硬脂酸钙、大豆油、活钙、内润滑剂、水滑石粉、β-二铜和赛克置于高速搅拌机中，在55-65℃条件下搅拌5min-10min；
然后继续加入配方量的三维多孔碳-谷胱甘肽-铬-阻燃剂复合助剂，在55-65℃条件下搅拌10min-20min，冷却后得到可提高PVC电线电缆耐候及阻燃性的钙锌稳定剂。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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