CN114133680A - 一种pvc材料及其用于电线或电缆的制备方法、用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了PVC材料及其用于电线或电缆的制备方法、用途，PVC材料包括如下原料：PVC，钙锌稳定剂，邻苯二甲酸辛酯，碳酸钙，硬脂酸，抗氧剂，酸性木质素，三氧化二锑；电线或电缆的制备方法，所述制备方法采用上述材料制备，包括如下步骤：将酸性木质素与三氧化二锑球磨2‑12小时，球磨后酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径为2‑8微米；将PVC、球磨后的酸性木质素与三氧化二锑混合物与其他组分按比例混合得到前驱物；将所述前驱物经熔融共混挤出、造粒，即得；所述用途为上述PVC材料用于制备电线或电缆的用途。本发明得到的耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料拉伸强度高，耐紫外辐射老化能力强，阻燃性好，制备工艺简单，低碳环保，易于实现工业化。

Description

一种PVC材料及其用于电线或电缆的制备方法、用途
技术领域
本发明涉及材料科学领域，特别是涉及一种PVC材料及其用于电线或电缆的制备方法、用途。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)价格相对低廉，因具有高含量的氯，其含量可高达56%，故具有较高的耐热性和氧指数，不易燃烧，且综合性能较好，因此在电缆中、特别是作为护套应用最为广泛。但PVC在燃烧时会产生HCl气体，具有很大的毒性和腐蚀性，且浓烟较多；而且现有PVC电线电缆材料中由于加入了大量增塑剂使得其阻燃性降低，耐紫外老化能力下降。因此，开发耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料是PVC电线电缆未来发展趋势。
工业木质素是造纸副产物，价格低廉，来源广泛。木质素是一种燃烧剩炭量高的具有芳香结构的天然有机物，具有较好的阻燃性能、抗紫外光性及刚性；又因分子中含诸如羟基、醚键、不饱和双键等极性基团，所以与极性高分子材料具有很好的相容性，与强吸电子原子能够产生作用力。将木质素与其他阻燃剂复配后再与PVC材料进行共混可制得机械性能优异的绿色耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。
因此，将酸性木质素与三氧化二锑在球磨机中高速球磨后，与将PVC、热稳定剂、增塑剂及填料进行复合，制得的耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料拉伸强度高，耐紫外辐射老化能力强，阻燃性好，制备工艺简单，低碳环保，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料，其可以解决现有技术中涉及的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种PVC材料，包括如下重量份的原料：PVC 100份，钙锌稳定剂5-8份，邻苯二甲酸辛酯30-40份，碳酸钙50-70份，硬脂酸2-5份，抗氧剂2份，酸性木质素1-10份，三氧化二锑0.5-1份。
本发明的具体实施方式中，所述酸性木质素的用量为1份或/和5份或/和10份。
本发明中，所述材料，所述酸性木质素的含水量0~0.5%（不包括端点0）。
本发明中所述材料为一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。
在研究材料的基础上，本发明提出了一种电线或电缆的制备方法，所述制备方法采用上面所述材料制备，包括如下步骤：将酸性木质素与三氧化二锑球磨2-12小时，球磨后酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径为2-8微米；将PVC、球磨后的酸性木质素与三氧化二锑混合物与其他原料：钙锌稳定剂、邻苯二甲酸辛酯、碳酸钙、硬脂酸、抗氧剂混合得到前驱物；将所述前驱物经熔融共混挤出、造粒，即得。
本发明的具体实施方式中，所述制备方法，所述酸性木质素与三氧化二锑球磨2小时或/和4小时或/和6小时或/和12小时。
本发明的具体实施方式中，所述制备方法，所述酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径为2.6微米或/和4.3微米或/和5.1微米或/和7.8微米。
本发明中，所述制备方法，所述挤出温度为110-180℃。
本发明中，所述制备方法，所述挤出所用挤出机的螺杆转速为50rpm-250rpm,优选为100rpm-200rpm。
在研究材料的基础上，本发明还提出了一种电线或电缆的用途，所述用途为，上述的PVC材料，用于制备电线或电缆的用途
所述钙锌稳定剂制备方法，将氢氧化钙和氢氧化锌的混合物70重量份(钙与锌的重量比为0.114:1)与硬脂酸30 重量份进行皂化反应获得复合物，然后在复合物中添加5wt％(基于复合物的重量)硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷进行混合，获得硅烷改性后的复合物(钙锌稳定剂)，其中钙含量 为0.8wt％和锌含量为7wt％(基于硅烷改性后的复合物的重量)。
所述抗氧化剂为抗氧1010、抗氧2246、抗氧1076、TBP、DPD等。
本发明制备方法，所述混合的时间为低速混合3分钟，高速混合1分钟
与相关技术相比，本发明提供的一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料具有如下优点：
本发明中引入了木质素，是因为木质素是含有大量的芳香结构，对紫外光具有很好的吸收作用，能够起到耐紫外老化作用；木质素的燃烧成炭能力强，能够起到与三氧化锑协同阻燃的作用；木质素含有大量的羟基，能够与邻苯二甲酸辛酯形成氢键，起到抑制邻苯二甲酸辛酯迁移的作用。
本发明中要求酸性木质素含水量≤0.5%，是为了避免球磨过程发生板结及PVC电线电缆材料的抗电击穿性能下降。
本发明中要求酸性木质素与三氧化二锑混合在一起球磨，是为了让酸性木质素分子中的羟基与三氧化二锑分子中的养间形成氢键，又因为酸性木质素分子中含众多诸如羟基、醚键、不饱和双键等极性基团，能够增加三氧化二锑与PVC的相容性及有利于三氧化二锑在PVC中的分散，进而保持PVC电线电缆材料具有较高的机械性能。
本发明中要求酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径控制在2-8微米范围，是为了避免因它们的颗粒太小而发生再团聚，或因粒径太大而难分散给PVC电线电缆材料的性能带来消极影响。当它们的粒径控制在2-8微米范围内时，其尺寸适中，不仅能够在PVC基材中分散均匀，还能表现出小尺寸效应，增加材料的拉伸强度。
由于本发明所使用的酸性木质素来源于造纸工业废弃物，来源广泛、价格低廉。所以，将其引入，即可以降低PVC电线电缆材料的成本，又能实现木质素的高值化应用，具有很好社会经济效应。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
将5份酸性木质素与0.5份三氧化二锑在球磨机中高速球磨6小时，得到D50为4.3微米的酸性木质素与三氧化二锑混合物；再将以上混合物与100份PVC、5份钙锌稳定剂，40份邻苯二甲酸辛酯，50份碳酸钙，2份硬脂酸，2份抗氧剂，加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区150℃，四区160℃，五区170℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速100rpm。
实施例2
将10份酸性木质素与1份三氧化二锑在球磨机中高速球磨4小时，得到D50为5.1微米的酸性木质素与三氧化二锑混合物；再将以上混合物与100份PVC、6份钙锌稳定剂，30份邻苯二甲酸辛酯，60份碳酸钙，3份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区110℃，二区130℃，三区150℃，四区170℃，五区180℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速120rpm。
实施例3
将1份酸性木质素与0.5份三氧化二锑在球磨机中高速球磨12小时，得到D50为2.6微米的酸性木质素与三氧化二锑混合物；再将以上混合物与100份PVC、8份钙锌稳定剂，40份邻苯二甲酸辛酯，50份碳酸钙，5份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区160℃，四区170℃，五区180℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速200rpm。
实施例4
将5份酸性木质素与1份三氧化二锑在球磨机中高速球磨2小时，得到D50为7.8微米的酸性木质素与三氧化二锑混合物；再将以上混合物与100份PVC、7份钙锌稳定剂，40份邻苯二甲酸辛酯，50份碳酸钙，2份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区150℃，四区160℃，五区170℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速150rpm。
对比例1
将100份PVC、6份钙锌稳定剂，30份邻苯二甲酸辛酯，50份碳酸钙，3份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区150℃，四区160℃，五区170℃，六区170℃，机头165℃，螺杆转速150rpm。
对比例2
将1份三氧化二锑与100份PVC、5份钙锌稳定剂，40份邻苯二甲酸辛酯，60份碳酸钙，3份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区150℃，四区160℃，五区170℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速200rpm。
对比例3
将0.5份三氧化二锑在球磨机中高速球磨12小时，得到D50为2.8微米的三氧化二锑；再将其与100份PVC、6份钙锌稳定剂，35份邻苯二甲酸辛酯，60份碳酸钙，4份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区120℃，二区140℃，三区160℃，四区170℃，五区180℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速150rpm。
对比例4
将5份酸性木质素、0.5份三氧化二锑与100份PVC、8份钙锌稳定剂，40份邻苯二甲酸辛酯，50份碳酸钙，3份硬脂酸、2份抗氧剂加入到高混机中进行混合得到前驱物；将所述前驱物经双螺杆挤出机熔融共混挤出、造粒得一种PVC电线电缆材料。双螺杆挤出机一区110℃，二区130℃，三区150℃，四区170℃，五区170℃，六区180℃，机头175℃，螺杆转速50rpm。
对实施例和对比例所制得的PVC电线电缆材料进行拉伸（GB/T 1040-2006标准）、氧指数（GB/T2406-93标准）、紫外光老化（GB/T 16422.3-2014标准）及电压击穿（GB1408.1-2006标准）测试，结果如下表所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，实施例相较于对比例，除了能保持较好的击穿强度，还具有更高的拉伸强度、断裂伸长率、氧指数，紫外光辐射后强度下降率更低，说明本发明的一种耐紫外老化阻燃PVC电线电缆材料很好地解决了现有PVC电线电缆材料拉易燃、紫外光吸收能力柔、力学强度弱的问题。
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 (9)

1.一种PVC材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：PVC 100份，钙锌稳定剂5-8份，邻苯二甲酸辛酯30-40份，碳酸钙50-70份，硬脂酸2-5份，抗氧剂2份，酸性木质素1-10份，三氧化二锑0.5-1份。
2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述酸性木质素的用量为1份或/和5份或/和10份。
3.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述酸性木质素的含水量0-0.5%（不包括端点0）。
4.一种电线或电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-3任一权利要求所述材料制备，包括如下步骤：将酸性木质素与三氧化二锑球磨2-12小时，球磨后酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径为2-8微米；将PVC、球磨后的酸性木质素与三氧化二锑混合物与其他原料：钙锌稳定剂、邻苯二甲酸辛酯、碳酸钙、硬脂酸、抗氧剂混合得到前驱物；将所述前驱物经熔融共混挤出、造粒，即得。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述酸性木质素与三氧化二锑球磨2小时或/和4小时或/和6小时或/和12小时。
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述酸性木质素与三氧化二锑混合物的粒径为2.6微米或/和4.3微米或/和5.1微米或/和7.8微米。
7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述挤出温度为110-180℃。
8.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述挤出所用挤出机的螺杆转速为50rpm-250rpm,优选为100rpm-200rpm。
9.一种电线或电缆的用途，其特征在于，所述用途为权利要求1-3中任何一项权利要求所述的PVC材料用于制备电线或电缆的用途。
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