CN112409713B - Pvc车用电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PVC车用电缆料及其制备方法。本发明所述的PVC车用电缆料，由以下质量份数的原料组成：PVC树脂100份，钙锌稳定剂5份，增塑剂50～60份，润滑剂0.4～0.6份，抗氧剂1.2～1.5份，多元醇5～6份，轻质活性碳酸钙10份，煅烧高岭土20份；所述增塑剂为聚酯类增塑剂；所述多元醇为具有中空腔体和刚性表面的多元醇。本发明的PVC车用电缆料，大大改善了PVC电缆料的增塑剂表面迁移问题，降低了材料的VOCs排放量，并且提高了材料的刚果红热稳定时间；本发明还提供其制备方法。

Description

PVC车用电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PVC车用电缆料及其制备方法。
背景技术
汽车用线缆有别于一般的电线电缆，是专门为汽车的需要而设计的，在性能上要求汽车线缆具有耐热、耐寒、耐磨、耐油和抗干扰等各种功能。聚氯乙烯(PVC)材料的硬度随增塑剂用量可任意调整，同时具有较好的电绝缘性和阻燃性能，但是其增塑剂容易迁移到线缆的表面，长期受热容易分解，目前，只能生产GB/T 25085—2010(《道路车辆60V和600V单芯电线》)规定的A、B和C三个温度等级要求的线缆。
为了减少增塑剂的迁移风险，目前所采取的方法主要有以下两种：一种是使用相对分子质量较大的增塑剂，如偏苯三酸三辛酯、均苯四酸四辛酯等，但是这些增塑剂的增塑效率较低，要达到相同材料的硬度，其用量较大，而且本身被PVC树脂吸收完全所需的时间较长；另一种是进行交联处理，交联能够提高材料的耐热性能，减少增塑剂析出，但是加工时要求的工艺较苛刻，同时交联后的下脚料无法做回料继续使用。
专利CN2016106748462中公开了一种汽车线用105°高线速无味聚氯乙烯绝缘料，在聚氯乙烯树脂中加入混合的耐寒固体增塑剂和液体增塑剂、除味剂，使得聚氯乙烯绝缘料具有良好的耐刮磨性能、耐温等级、挤出速度良好并达到完全除味效果。该技术方案主要是提高了聚氯乙烯料的耐刮磨性能，并减少了气味的逸出，并未解决增塑剂迁移的问题。
专利CN2016107812998中公开了一种无刺激味道生物耐寒耐油阻燃聚氯乙烯电缆料，利用聚乙二醇的无刺激性和相溶性，消除制备过程中产生的异味和材料本身所带的一些异味，并在制备过程中加入增塑剂、Elvaloy(醋酸乙烯、乙烯和羟基的三元共聚物)和丁腈橡胶粉，利用丁腈橡胶粉协助Elvaloy防止增塑剂析出，提高材料的耐油性能和耐寒性。但是其加入的增塑剂用量较大，影响材料本身的优良性能。
专利CN2016107782193中公开了一种改性凹凸棒土抑制增塑剂抽出的复合电缆料，采用环氧大豆油替代邻苯二甲酸二辛脂作为增塑剂，并添加改性凹凸棒土，利用改性凹凸棒土具有分布均匀的孔隙，吸附一定的环氧大豆油，对其在聚合物中的抽出呈现一定的阻挡作用，抑制其向外部环境中迁移。该技术方案主要针对热塑性聚氨酯弹性体和聚氯乙烯复合电缆料，并不适用于聚氯乙烯电缆料，且环氧大豆油的增塑效果明显低于常规增塑剂。
发明内容
本发明所述的PVC车用电缆料，由以下质量份数的原料组成：
Figure BDA0002173199560000021
增塑剂为聚酯类增塑剂，聚酯类增塑剂为己二酸与乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一种经过酯化反应所得，优选为己二酸与丁二醇经过酯化反应所得，相对分子质量为3500～4500。
多元醇为具有中空腔体，极性、刚性外表面和疏水性内表面的多元醇，优选爱特恩公司的Bemance B-02。
多元醇为中空腔体，聚酯增塑剂分子为长链结构，两者之间不仅能够产生氢键，而且部分聚酯增塑剂还能够进入到多元醇的腔体中，使两者之间产生交联结构，多元醇相当于交联点，从而使得聚酯增塑剂不容易迁移，起到降低材料VOCs排放量的作用；此外，采用具有中空腔体结构的多元醇有辅助稳定作用，和聚酯增塑剂复配使用，在一定程度上提高了材料的刚果红热稳定时间。
PVC树脂的聚合度为1000～2500。优选齐鲁石化公司生产的聚氯乙烯树脂PVC S-1300。
钙锌稳定剂为105℃线缆专用钙锌稳定剂，优选熊牌稳定剂9700。
润滑剂为氧化聚乙烯蜡类润滑剂，优选霍尼韦尔生产的润滑剂AC-316。
抗氧剂为酚类抗氧剂或磷系抗氧剂，优选酚类抗氧剂四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯(抗氧剂1010)。
轻质活性碳酸钙为碳酸钙经过表面活化处理得到，粒度大小为1200目。
本发明所述的PVC车用电缆料的制备方法，步骤如下：
(1)将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂、多元醇加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入轻质活性碳酸钙和煅烧高岭土，继续搅拌升温至125℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；
(2)将混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度140℃-160℃。
步骤(2)中双螺杆造粒的挤出机温度设置为：1区110℃，2区120℃，3区130℃，4区140℃，5区150℃，机头150℃。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
(1)本发明采用具有中空腔体结构的多元醇和聚酯类增塑剂，多元醇的腔体内部可将聚酯类增塑剂锁定在空腔内，防止其迁移及挥发，大大改善了PVC电缆料的表面迁移问题，降低了材料的VOCs排放量；
(2)本发明采用的具有中空腔体结构的多元醇有辅助稳定作用，和聚酯增塑剂复配使用，在一定程度上提高了材料的刚果红热稳定时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1-10和对比例1-5
实施例1-10和对比例1-5的PVC车用电缆料的原料组成如表1、表2、表3所示，其中原料比例按质量份数计，原料来源如下：
PVC S-1300为齐鲁石化公司生产；
钙锌稳定剂为熊牌稳定剂9700；
聚酯类增塑剂为己二酸与丁二醇经酯化反应所得，相对分子质量为4000；
润滑剂为霍尼韦尔国际公司生产的润滑剂AC-316；
抗氧剂为市售酚类抗氧剂1010；
多元醇为爱特恩公司的Bemance B-02；
轻质活性碳酸钙和煅烧高岭土均为市售常规产品。
表1实施例1-5的PVC车用电缆料的原料组成
Figure BDA0002173199560000031
Figure BDA0002173199560000041
表2实施例6-10的PVC车用电缆料的原料组成
原料 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
PVC S-1300 100 100 100 100 100
钙锌稳定剂 5 5 5 5 5
聚酯类增塑剂 55 50 60 52 57
润滑剂 0.5 0.6 0.6 0.5 0.4
抗氧剂 1.5 1.5 1.5 1.4 1.3
多元醇 6 5 6 6 6
轻质活性碳酸钙 10 10 10 10 10
煅烧高岭土 20 20 20 20 20
表3对比例1-5的PVC车用电缆料的原料组成
配方组分 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
PVC S-1300 100 100 100 100 100
钙锌稳定剂 5 5 5 5 5
偏苯三酸三辛酯(TOTM) 55 0 0 0 0
邻苯二甲酸二辛脂(DOP) 0 55 0 0 0
聚酯类增塑剂 0 0 55 55 55
润滑剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
抗氧剂 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
多元醇 5 5 0 0 0
季戊四醇 0 0 5 0 0
甘露醇 0 0 0 5 0
轻质活性碳酸钙 10 10 10 10 10
煅烧高岭土 20 20 20 20 20
实施例1-10和对比例1-5的PVC车用电缆料制备方法如下：
(1)原料配混：将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂、多元醇加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入聚酯增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入活性轻质碳酸钙和煅烧高岭土，继续搅拌升温至125℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；
(2)造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆造粒，即得PVC车用电缆料，挤出机温度设置为：1区110℃，2区120℃，3区130℃，4区140℃，5区150℃，机头150℃。
将实施例1-10和对比例1-5制备的PVC车用电缆料在双辊塑化后，压机模压成1mm厚的样片，再制成哑铃型试样进行性能检测，测试结果如表4、表5、表6所示。
表4实施例1-5制备的PVC车用电缆料的性能测试结果
Figure BDA0002173199560000051
表5实施例6-10制备的PVC车用电缆料的性能测试结果
Figure BDA0002173199560000052
表6对比例1-5制备的PVC车用电缆料的性能测试结果
Figure BDA0002173199560000061
从表5和表6可以看出：与相对应的实施例相比，对比例1使用了耐热增塑剂TOTM，材料的力学性能与使用聚酯增塑剂相差不大，但热失重较大，也就是TOTM和多元醇配合使用，迁移较明显，同时刚果红时间较短；对比例2使用常用的DOP做增塑剂，虽然也添加了多元醇，但力学性能较差，尤其是耐热和电绝缘性都明显较差了；对比例3和对比例4使用了常用的多元醇，这类低分子醇类不耐热，热失重量较大。对比例5只使用了聚酯类增塑剂而不使用多元醇，这是材料的力学性能较差，同时刚果红稳定时间也较短。

Claims (10)

1.一种PVC车用电缆料，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：
Figure FDA0002173199550000011
所述增塑剂为聚酯类增塑剂；
所述多元醇为具有中空腔体，极性、刚性外表面和疏水性内表面的多元醇。
2.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：PVC树脂的聚合度为1000～2500。
3.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：钙锌稳定剂为105℃线缆专用钙锌稳定剂。
4.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：聚酯类增塑剂为己二酸与乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一种经过酯化反应所得，相对分子质量为3500～4500。
5.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：聚酯类增塑剂为己二酸与丁二醇经过酯化反应所得，相对分子质量为3500～4500。
6.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：润滑剂为氧化聚乙烯蜡类润滑剂。
7.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：抗氧剂为酚类抗氧剂或磷系抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：轻质活性碳酸钙为碳酸钙经过表面活化处理得到，粒度大小为1200目。
9.一种权利要求1-8任一项所述的PVC车用电缆料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、抗氧剂、多元醇加入高低速混合机组混合，至混合温度80℃时，加入增塑剂，继续搅拌升温至105℃，加入轻质活性碳酸钙和煅烧高岭土，继续搅拌升温至125℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；
(2)将混合好的物料采用双螺杆造粒，即得PVC车用电缆料。
10.根据权利要求1所述的PVC车用电缆料，其特征在于：步骤(2)中双螺杆造粒工艺的挤出机温度设置为：1区110℃，2区120℃，3区130℃，4区140℃，5区150℃，机头150℃。
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