CN113527824B - 一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法，电缆料的原料组分及重量份为：聚氯乙烯树脂100份、增塑剂A 3～8份、增塑剂B 3～8份、增塑剂C 3～8份、碳酸钙10～20份、稳定剂6～10份、低温冲击改性剂A 3～6份、低温冲击改性剂B 6～12份、增韧剂5～10份、润滑剂0.5～1份。本发明制得的电缆料邵氏硬度提高到65D以上，其他性能满足GB/T8815‑2008中HⅠ‑90，用该产品制成的电缆防蚁可达到JB/T10696.9‑2011群体法2级，制备方法属于物理法，制备工艺简单，设备投资小且效率高，防蚁环保无毒。

Description

一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，具体涉及一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
白蚁是世界性的害虫，特别是在热带亚热带地区，白蚁危害极为严重。据有关部门统计，我国南方地区白蚁危害引起的电缆故障约占总故障的60％～70％。目前电缆防白蚁主要有化学法和物理法，化学法通常在电缆中加入防蚁剂，初期效果明显，但数年后随着塑料老化及药物逐渐释放，就无法再达到防蚁的作用。另外，防蚁剂有很强的刺激性气味，在生产敷设时对人体有一定危害，部分化学防蚁剂还对环境有害，不符合环保REACH标准。物理法防蚁则是采用超高硬度材料(邵氏硬度在65D以上)，制成的电缆白蚁啃咬不动，该方法防蚁效果明显，并不会随着时间流逝而失去防蚁效果，且环保对人体无害。
目前物理法防白蚁材料主要是尼龙12和硬质聚乙烯，尼龙12是目前最有效的防白蚁电缆材料，但其价格十分昂贵，通常每公斤尼龙12的价格在100元以上。而且尼龙12由于自身特性，挤出温度范围窄，在挤塑过程中工艺难以控制，一次性成品合格率低，限制了其使用。硬质聚乙烯加工温度相对较高，在230℃左右，但电缆加工成型后存在收缩问题，另外硬质聚乙烯每公斤价格在20元以上，相对尼龙12比较便宜，但是相对普通聚氯乙烯电缆材料还是成本较高。因此研发一款新的防白蚁电缆料代替现有尼龙12和硬质聚乙烯，在保证防蚁效果的前提下大大降低成本，改善加工性能，有效解决收缩问题，显得尤为重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料及其制备方法，采用物理法把PVC电缆料邵氏硬度提高到65D以上，环保无毒，防蚁效果长期有效，成本便宜、性价比高，可以很好的保护电缆不被白蚁啃咬。
本发明采用如下技术方案：
一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003193012560000021
所述聚氯乙烯树脂为SG-5型树脂；
所述增塑剂A为癸二酸二辛酯；
所述增塑剂B为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯；
所述增塑剂C为六甲基磷酰三胺；
所述碳酸钙为纳米碳酸钙；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述低温冲击改性剂A为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述低温冲击改性剂B为氯化聚乙烯；
所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
所述润滑剂为低密度聚乙烯蜡。
优选地，所述聚氯乙烯树脂为平均聚合度1000～1100，鱼眼个数＜12个/400cm2，残留聚氯乙烯单体含量≤5ug/g，表观密度≤0.48g/ml的SG-5型树脂；
优选地，所述增塑剂A为密度0.912～0.918g/cm3，闪点＞205℃，含水量＜0.10％的癸二酸二辛酯；
优选地，所述增塑剂B为密度0.942～0.948g/cm3，酸度(以异丁酸计算)≤0.05％，含水量＜0.10％的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯；
优选地，所述增塑剂C为密度1.025g/cm3，含水量＜0.10％的六甲基磷酰三胺；
优选地，所述碳酸钙为亨特白度≥98％，粒径60～80nm，水分≤0.5％的纳米碳酸钙；
优选地，所述稳定剂为密度1.108～1.120g/cm3，加热减量＜3.0％的钙锌复合稳定剂；
优选地，所述低温冲击改性剂A为粒径为100～200nm的有机硅改性丙烯酸树脂；
优选地，所述低温冲击改性剂B为氯含量35±2％，亨特白度≥85，挥发物含量≤0.4％，筛余物(0.9mm)≤2.0％的氯化聚乙烯；
优选地，所述稳定剂为密度为1.108～1.120g/cm3，加热减量＜3.0％的钙锌复合稳定剂；
优选地，所述增韧剂为密度0.975-0.987g/cm3，熔融指数(190℃/2.16kg)7-9g/10min，熔点59±2℃的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
优选地，所述润滑剂为密度0.915-0.928g/cm3，粘度(120℃)1.1±0.1g/cm3的低密度聚乙烯蜡。
所述有机硅改性丙烯酸树脂是以八甲基四硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为原料，按照质量配比2:1:5:8，采用乳液聚合法制备出的聚硅氧烷-丙烯酸酯复合纳米弹性体树脂。
一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次加入高速捏合机，加热进行搅拌并捏合，得到混合料；
S2、将捏合后混合料挤出造粒、烘干，即得所需电缆料。
所述步骤S1中原料在高速捏合机中的捏合温度为80～100℃，捏合时间为6-10min，高速捏合机的转速为700～900r/min。
所述步骤S2中捏合后混合料采用双螺杆造料机进行挤出造粒，造料机的加热温度为112～153℃。
所述步骤S2中混合料在双螺杆挤出机中要经过八个加热区，每个区的工作温度为：第一区112～118℃，第二区116～123℃，第三区116～123℃，第四区122～128℃，第五区132～138℃，第六区137～143℃，第七区142～148℃，第八区147～153℃。
优选地，混合料在双螺杆挤出机中每个区的工作温度为：第一区114～117℃，第二区117～120℃，第三区117～120℃，第四区124～126℃，第五区134～136℃，第六区139～142℃，第七区144～147℃，第八区148～151℃。
一种超硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料在制备超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明制得的电缆料邵氏硬度提高到65D以上，其他性能满足GB/T8815-2008中HⅠ-90，用该产品制成的电缆防蚁可达到JB/T10696.9-2011群体法2级，制备方法属于物理法，制备工艺简单，设备投资小且效率高，防蚁环保无毒，防蚁效果长期有效，成本便宜、性价比高，可以很好的保护电缆不被白蚁啃咬，延长聚氯乙烯电线电缆使用寿命，保证输电线路安全。
具体实施方式
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003193012560000051
其中，聚氯乙烯树脂为SG-5型树脂、增塑剂A为癸二酸二辛酯、增塑剂B为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯、增塑剂C为六甲基磷酰三胺、碳酸钙为纳米碳酸钙、稳定剂为钙锌复合稳定剂、低温冲击改性剂A为有机硅改性丙烯酸树脂、低温冲击改性剂B为氯化聚乙烯、增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、润滑剂为低密度聚乙烯蜡。
聚氯乙烯树脂优选平均聚合度1000～1100，鱼眼个数＜12个/400cm2，残留聚氯乙烯单体含量≤5ug/g，表观密度≤0.48g/ml的SG-5型树脂；
增塑剂A优选密度0.912～0.918g/cm3，闪点＞205℃，含水量＜0.10％的癸二酸二辛酯；
增塑剂B优选密度0.942～0.948g/cm3，酸度(以异丁酸计算)≤0.05％，含水量＜0.10％的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯；
增塑剂C优选密度1.025g/cm3，含水量＜0.10％的六甲基磷酰三胺；
碳酸钙优选亨特白度≥98％，粒径60～80nm，水分≤0.5％的纳米碳酸钙；
稳定剂优选密度1.108～1.120g/cm3，加热减量＜3.0％的钙锌复合稳定剂；
低温冲击改性剂A优选粒径为100～200nm的有机硅改性丙烯酸树脂；
低温冲击改性剂B优选氯含量35±2％，亨特白度≥85，挥发物含量≤0.4％，筛余物(0.9mm)≤2.0％的氯化聚乙烯；
稳定剂优选密度为1.108～1.120g/cm3，加热减量＜3.0％的钙锌复合稳定剂；
增韧剂为密度0.975-0.987g/cm3，熔融指数(190℃/2.16kg)7-9g/10min，熔点59±2℃的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
润滑剂为密度0.915-0.928g/cm3，粘度(120℃)1.1±0.1g/cm3的低密度聚乙烯蜡。
有机硅改性丙烯酸树脂是以八甲基四硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为原料，按照质量配比2:1:5:8，采用乳液聚合法制备出的聚硅氧烷-丙烯酸酯复合纳米弹性体树脂。
本发明还提供了一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次加入高速捏合机，加热进行搅拌并捏合，得到混合料，其中原料在高速捏合机中的捏合温度为80～100℃，捏合时间为6-10min，高速捏合机的转速为700～900r/min；
S2、将捏合后混合料采用双螺杆造料机在加热温度112～153℃下进行挤出造粒、烘干，即得所需电缆料。
具体而言，步骤S2中混合料在双螺杆挤出机中要经过八个加热区，每个区的工作温度为：
第一区温度：112～118℃，优选114～117℃；
第二区温度：116～123℃，优选117～120℃；
第三区温度：116～123℃，优选117～120℃；
第四区温度：122～128℃，优选124～126℃；
第五区温度：132～138℃，优选134～136℃；
第六区温度：137～143℃，优选139～142℃；
第七区温度：142～148℃，优选144～147℃；
第八区温度：147～153℃，优选148～151℃。
本发明所选择的原料聚氯乙烯(PVC)是世界上使用最广泛的塑料之一，PVC电缆料力学性能优越，耐化学腐蚀，不延燃，耐候性好，有足够的电绝缘性以及加工容易，成本低，因此在电线电缆绝缘护套材料中长期占有重要地位。PVC制品分为硬质、半硬质和软质，GB/T8815-2008电线电缆用软聚氯乙烯塑料对PVC性能有具体规定，PVC电缆料作为典型的软质品，通过调整增塑剂的含量来调节材料的柔软性，邵氏硬度一般在40D左右。如在保证PVC电缆料满足GB/T8815-2008中HⅠ-90的前提下把邵氏硬度提高到65D以上，则可制成超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料。
本发明的难点在于超高硬度与低温性能、断裂伸长率等性能之间的平衡。增塑剂能在聚氯乙烯分子结构的极性基团之间起溶剂化作用，将PVC分子间的距离拉大，所以能增加塑性。调整增塑剂的含量可以调节材料的柔软性，增塑剂含量越高硬度越软，低温性能越好，断裂伸长率越高，反之亦然。硬度做到65D以上，增塑剂的量只能添加到20份左右，如何保证低温性能和断裂伸长率是关键，选择合适的树脂、增塑剂、改性助剂体系是关键。
本发明能使制得的电缆料邵氏硬度提高到65D以上，其他性能满足GB/T8815-2008中HⅠ-90，制备方法属于物理法防蚁环保无毒，防蚁效果长期有效，成本便宜、性价比高，可以很好的保护电缆不被白蚁啃咬，延长聚氯乙烯电线电缆使用寿命，保证输电线路安全。
实施例1：
本实施例提供一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，在电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数配比如下：
Figure BDA0003193012560000081
制备方法如下：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次置入高速捏合机中加热并进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在100℃，捏合时间为6分钟，得到混合料；
S2、将搅拌均匀的混合料直接进入双螺杆造料机进行造粒，造粒机分为8个加热区，每区加热温度为114～116℃、119～121℃、119～121℃、124～126℃、134～136℃、139～141℃、144～146℃、149～151℃，烘干，即得所需电缆料。
实施例2：
本实施例提供一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，在电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数配比如下：
Figure BDA0003193012560000091
制备方法如下：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次置入高速捏合机中加热并进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在90℃，捏合时间为8分钟，得到混合料；
S2、将搅拌均匀的混合料直接进入双螺杆造料机进行造粒，造粒机分为8个加热区，每区加热温度为112～115℃、117～122℃、117～122℃、122～127℃、134～136℃、138～148℃、142～146℃、148～152℃，烘干，即得所需电缆料。
实施例3：
本实施例提供一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，在电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数配比如下：
Figure BDA0003193012560000101
制备方法如下：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次置入高速捏合机中加热并进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在90℃，捏合时间为10分钟，得到混合料；
S2、将搅拌均匀的混合料直接进入双螺杆造料机进行造粒，造粒机分为8个加热区，每区加热温度为114～118℃、118～123℃、118～123℃、125～128℃、134～138℃、138～143℃、143～148℃、149～153℃，烘干，即得所需电缆料。
实施例4：
本实施例提供一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，在电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数配比如下：
Figure BDA0003193012560000111
制备方法如下：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次置入高速捏合机中加热并进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在85℃，捏合时间为7分钟，得到混合料；
S2、将搅拌均匀的混合料直接进入双螺杆造料机进行造粒，造粒机分为8个加热区，每区加热温度为112～116℃、118～122℃、118～122℃、123～127℃、132～136℃、137～142℃、143～146℃、147～151℃，烘干，即得所需电缆料。
实施例5：
本实施例提供一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，在电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数配比如下：
Figure BDA0003193012560000112
Figure BDA0003193012560000121
制备方法如下：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次置入高速捏合机中加热并进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在80℃，捏合时间为10分钟，得到混合料；
S2、将搅拌均匀的混合料直接进入双螺杆造料机进行造粒，造粒机分为8个加热区，每区加热温度为114～116℃、119～121℃、119～121℃、124～126℃、134～136℃、139～141℃、144～146℃、149～151℃，烘干，即得所需电缆料。
对比例1：
电缆料配方中，各组分名称及各组分重量份数如下配比如下：
Figure BDA0003193012560000122
对比例为市场上现有GB/T8815-2008中HⅠ-90的配方，按照上述相同方法，制备聚乙烯电缆料，作为对比例，混合及挤出造粒等工艺同实施例1。
性能测试：
将按照实施例1-5及对比例1中配比制得的聚乙烯电缆料分别按照GB/T8815-2008标准进行性能测试，硬度按照GB/T 2411-2008测试，防白蚁性能按照GB/T34016-2017群体法测试，所制备的电缆料的相关性能结果见表1。
表1聚氯乙烯电缆料性能测试结果
Figure BDA0003193012560000131
Figure BDA0003193012560000141
由上述表1中的数据可知，与对比例相比较，本发明的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料在满足GB/T8815-2008中HⅠ-90聚氯乙烯料的所有要求基础上，硬度显著提高，通过本发明制得的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料防白蚁性能可以通过GB/T34016-2017群体法2级，而对比例没有通过。本发明方法属于物理法，防蚁环保无毒，防蚁效果长期有效，成本便宜、性价比高，特别适用于南方白蚁危害严重的地区，可以很好的保护电缆不被白蚁啃咬，延长聚氯乙烯电线电缆使用寿命，保证输电线路安全。
综上所述，本发明制得的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料具有良好的综合性能，有效克服了现有技术中的种种缺陷，且制备工艺简单，设备投资小、效率高、成本低，具较高产业利用价值。
本发明未述之处适用于现有技术。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
聚氯乙烯树脂 100份
增塑剂A 3~8份
增塑剂B 3~8份
增塑剂C 3~8份
碳酸钙 10~20份
稳定剂 6~10份
低温冲击改性剂A 3~6份
低温冲击改性剂B 6~12份
增韧剂 5~10份
润滑剂 0.5~1份；
所述聚氯乙烯树脂为SG-5型树脂；
所述增塑剂A为癸二酸二辛酯；
所述增塑剂B为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯；
所述增塑剂C为六甲基磷酰三胺；
所述低温冲击改性剂A为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述低温冲击改性剂B为氯化聚乙烯；
所述有机硅改性丙烯酸树脂是以八甲基四硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为原料按照质量配比2:1:5:8，采用乳液聚合法制备出的聚硅氧烷-丙烯酸酯复合纳米弹性体树脂。
2.根据权利要求1所述的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，其特征在于，
所述碳酸钙为纳米碳酸钙；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
所述润滑剂为低密度聚乙烯蜡。
3.根据权利要求1所述的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述聚氯乙烯树脂为平均聚合度1000~1100，鱼眼个数＜12个/400cm2，残留聚氯乙烯单体含量≤5ug/g，表观密度≤0.48g/ml的SG-5型树脂；
所述增塑剂A为密度0.912~0.918g/cm3，闪点＞205℃，含水量＜0.10%的癸二酸二辛酯；
所述增塑剂B为密度0.942~0.948g/cm3，以异丁酸计算的酸度≤0.05%，含水量＜0.10%的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯；
所述增塑剂C为密度1.025g/cm3，含水量＜0.10%的六甲基磷酰三胺；
所述碳酸钙为亨特白度≥98%，粒径60~80nm，水分≤0.5%的纳米碳酸钙；
所述稳定剂为密度1.108~1.120g/cm3，加热减量＜3.0%的钙锌复合稳定剂；
所述低温冲击改性剂A为粒径为100~200nm的有机硅改性丙烯酸树脂；
所述低温冲击改性剂B为氯含量35±2%，亨特白度≥85，挥发物含量≤0.4%，0.9mm的筛余物≤2.0%的氯化聚乙烯；
所述稳定剂为密度为1.108~1.120g/cm3，加热减量＜3.0%的钙锌复合稳定剂；
所述增韧剂为密度0.975-0.987g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数7-9g/10min，熔点59±2℃的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
所述润滑剂为密度0.915-0.928g/cm3，120℃下的粘度1.1±0.1g/cm3的低密度聚乙烯蜡。
4.一种权利要求1~3任一项所述的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将按配方重量称量的各原料组分依次加入高速捏合机，加热进行搅拌并捏合，得到混合料；
S2、将捏合后混合料挤出造粒、烘干，即得所需电缆料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中原料在高速捏合机中的捏合温度为80~100℃，捏合时间为6-10min，高速捏合机的转速为700~900r/min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中捏合后混合料采用双螺杆造粒机进行挤出造粒，造粒机的加热温度为112~153℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中混合料在双螺杆挤出机中要经过八个加热区，每个区的工作温度为：第一区112~118℃，第二区116~123℃，第三区116~123℃，第四区122~128℃，第五区132~138℃，第六区137~143℃，第七区142~148℃，第八区147~153℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，混合料在双螺杆挤出机中每个区的工作温度为：第一区114~117℃，第二区117~120℃，第三区117~120℃，第四区124~126℃，第五区134~136℃，第六区139~142℃，第七区144~147℃，第八区148~151℃。
9.一种权利要求1~3任一项所述的超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆料在制备超高硬度防白蚁聚氯乙烯电缆中的应用。
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