聚氯乙烯电缆复合材料及其制造方法、电缆

摘要

本发明公开了一种高性能环保无毒耐热耐油耐低温聚氯乙烯电缆材料及其制造方法和一种电缆。本发明聚氯乙烯电缆材料包括以下重量份数的配方组份：聚氯乙烯树脂100份；填充剂10‑30份；增塑剂20‑25份；环保稳定剂10‑18份；改性剂6‑15份；绝缘抵抗剂5‑10份；环保阻燃剂4‑10份；着色剂1‑3份。其制备方法包括获取聚氯乙烯组分原料和将称取的各组分进行混料处理以及对混合物料进行熔融挤出塑化的步骤。本发明电缆包括本发明聚氯乙烯电缆材料。本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料同时具有优异的耐高温、耐低温性，高绝缘性，耐油，耐候，环保无毒。其制备备方法生成的聚氯乙烯电缆复合材料性能稳定，降低了成本。

权利要求

1.一种聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的配方组份：其中，所述增塑剂选W-797-ZH、C810、UN380中的至少一种；所述绝缘抵抗剂选用SP-33、PVC-Y特中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述环保稳定剂选RUP-110C、A290中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述聚氯乙烯树脂选用聚合度≥2500的聚氯乙烯树脂。

4.根据权利要求1-3任一所述的复合材料，其特征在于：所述改性剂选用IM812、E920中的至少一种。

5.根据权利要求1-3任一所述的复合材料，其特征在于：所述填充剂包括重质碳酸钙和纳米级碳化钙；其中，所述重质碳酸钙与纳米级碳化钙的重量比为(0.5-2):1；和/或所述环保阻燃剂选用三氧化二锑、氢氧化镁中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于：所述重质碳酸钙的粒径为2800目。

7.一种聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照权利要求1-6任一所述的聚氯乙烯电缆复合材料配方分别称取各组分；

将称取的所述各组分进行混料处理，获得混合物料；

将所述混合物进行熔融挤出。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述熔融挤出的温度为160℃-200℃。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：所述混合物料按照如下方法混料处理：将称取的增塑剂呈流动态，并将其分成两部分，一部分与称取的聚氯乙烯树脂进行混料处理，形成第一混合物；

将另一部分流动态的所述增塑剂和称取的除绝缘抵抗剂之外的其他组分与所述第一混合物进行混料处理，形成第二混合物；

待所述第二混合物料温度达到105℃-115℃后，与所述缘抵抗剂进行混料处理，形成所述混合物。

10.一种电缆，包括导体和包覆在所述导体的绝缘层，其特征在于：所述绝缘层材料为权利要求1-6聚氯乙烯电缆复合材料或由权利要求8-9任一所述的制备方法制备的聚氯乙烯电缆复合材料。

说明书

聚氯乙烯电缆复合材料及其制造方法、电缆

技术领域

[0001] 本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法和含有聚氯乙烯电缆复合材料的电缆。

背景技术

[0002] 目前，从公开的技术标准，聚氯乙烯电缆材料，在美国UL758/1581标准中最高耐温等级为105℃，而加速老化的条件是136℃/168小时加速恒温，中国GB8815标准中，最高耐温等级为90℃，其加速老化条件是135℃/240小时，欧洲VDE0218标准中，最高耐温等级为90℃，其加速老化条件是135℃/336小时。然而，耐温等级为125℃及以上耐温等级材料，基本都是使用交联聚乙烯材料，硅橡胶材料，氟材料等，但这些材料生产过程相对复杂，成本相对高昂，且难以回收使用。

[0003] 目前，聚氯乙烯电缆材料被广泛用于汽车中，如作为在汽车电线绝缘材料以及汽车充电桩专用电缆绝缘护套材料，但是这类电线绝缘材料通常要求耐高温，耐各类油腐蚀，良好的耐低温性能及良好的耐磨性和机械性能。但是目前的聚氯乙烯电缆材料不能同时具有耐高温、耐低温、耐油腐蚀等性能。因此，当前聚氯乙烯电缆材料的使用受到一定的限制。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种聚氯乙烯电缆复合材料及其制备，以解决现有聚氯乙烯电缆复合材料不同时具有耐热性、耐油性、耐低温的技术问题。

[0005] 本发明的另一目的是提供一种电缆，以解决现有聚氯乙烯电缆由于不同时具有耐热性、耐油性、耐低温而导致其使用受限的技术问题。

[0006] 为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种聚氯乙烯电缆复合材料。所述聚氯乙烯电缆复合材料包括以下重量份数的配方组份：

[0007]

[0008] 本发明另一方面，提供了一种聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：

[0009] 按照本发明聚氯乙烯电缆复合材料配方分别称取各组分；

[0010] 将称取的所述各组分进行混料处理，获得混合物料；

[0011] 将所述混合物进行熔融挤出。

[0012] 本发明实施例又一方面，提供了一种电缆。所述电缆包括导体和包覆在所述导体的绝缘层，所述绝缘层材料为本发明聚氯乙烯电缆复合材料或由本发明制备方法制备的聚氯乙烯电缆复合材料。

[0013] 与现有的技术相比，本发明聚氯乙烯电缆复合材料以聚氯乙烯树脂为基体树脂，在所含的添加剂的协同作用下，赋予本发明聚氯乙烯电缆复合材料优异的耐高温、耐低温性(-40℃)，高绝缘性，且耐油，环保无毒，可以回收使用。

[0014] 本发明聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法将配方组分进行混料处理，从而使得各组分能够混料均匀，在将混合物料进行熔融挤出塑炼处理过程中，使得添加剂之间产生增效作用对聚氯乙烯基体树脂进行改性，赋予本发明聚氯乙烯电缆复合材料优异的耐高温、耐低温性，高绝缘性，且耐油，环保无毒。另外，本发明制备方法工艺易控，使得生产的聚氯乙烯电缆复合材料性能稳定，相对同耐温等级的材料成本低廉。

[0015] 本发明电缆由于采用本发明聚氯乙烯电缆复合材料作为绝缘层，因此，赋予本发明电缆优异的耐高温、耐低温性，高绝缘性，且耐油，环保无毒，而且成本低。

具体实施方式

[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0017] 本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

[0018] 一方面，本发明实施例提供一种聚氯乙烯电缆复合材料，包括以下重量份数的配方组份：

[0019]

[0020]

[0021] 这样，该实施例的聚氯乙烯复合材料在高聚合度聚氯乙烯的基础上引入合适的填充剂、增塑剂、环保稳定剂、改性剂、绝缘抵抗剂、环保阻燃剂及着色剂，从而设计出一种满足在125℃温度下长期使用，且各项力学性能和物理机械性能也优异的聚氯乙烯电缆复合材料，其相关性能参数请参见下文表1中的数据。

[0022] 具体的，上述实施例中，所述聚氯乙烯树脂作为基体树脂。在一实施例中，所述聚氯乙烯树脂的聚合度≥2500，也即是该聚氯乙烯树脂选用聚合度≥2500的聚氯乙烯树脂。选用聚合度≥2500的聚氯乙烯树脂为基体树脂，相对于目前传统的聚氯乙烯树脂如聚合度为1000或1300的聚氯乙烯树脂具有更好的耐热性能，更好的耐刮磨和机械性能。

[0023] 所述填充剂能够起到不强的作用，同时能够改善材料表面性能，并降低复合材料的成本，在一实施例中，所述填充剂包括重质碳酸钙和纳米级碳化钙；其中，所述重质碳酸钙与纳米级碳化钙的重量比为(0.5-1):1，具体的可以但不仅仅为1:1、1:2、2:1等。其中，重质碳酸钙为物理法生产超细碳酸钙粉(2800目)，纳米级碳化钙为化学法生产的纳米级碳酸钙。这样搭配使用在生产电线绝缘过程中使其外观更加光滑细腻，同时又避免全部使用纳米级碳酸钙产生彩色材料加工中容易黄变的问题。

[0024] 所述增塑剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的耐油性能、耐低温性能、耐高温性能等性能。在一实施例中，所述增塑剂选W-797-ZH、C810、UN380中的至少一种。在具体实施例中，所选用的W-797-ZH为日本DIC公司生产的W-797-ZH，所选用的C810为日本ADK公司生产的C810，所选用的UN380为台湾联成公司生产的UN380。所选用的该些增塑剂在其他添加剂的协同作用下赋予本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料优良的耐油性能，耐低温性能，耐高温性能，能在长时间的高温(如150℃)环境下不易挥发，保持良好的柔软性。

[0025] 所述稳定剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的抗老化和热稳定性等性能。在一实施例中，所述稳定剂选RUP-110C、A290中的至少一种。在具体施例中，所述RUP-110C可选用日本ADK公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂环保RUP-110C，A290可选用熊牌公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂环保A290。

[0026] 所述绝缘抵抗剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的绝缘性等性能。在一实施例中，所述绝缘抵抗剂选用SP-33、PVC-Y特中的至少一种。在具体施例中，所述SP-33为巴斯夫化学生产的SP-33，PVC-Y特为广西联壮公司生产的PVC-Y，其作为绝缘抵抗剂添加至聚氯乙烯电缆复合材料中，能够提高复合材料的绝缘性，同时也可以作为填充剂使用，降低成本。

[0027] 所述改性剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的整体的加工性等性能。在一实施例中，所述改性剂选自IM812、E920、中的至少一种。在具体施例中，所述IM812为韩国LG化学生产的IM812；所述E920为法国阿科玛公司生产的E920。选用这两类改性剂具有在低温下良好的抗冲击强度，也可以改善材料整体的加工性，解决本发明实施例聚合度聚氯乙烯树脂粉难加工成型的问题，同时，又可以改善材料外观，使其更加光滑细腻。

[0028] 在一所述中，所述环保阻燃剂选用三氧化二锑、氢氧化镁中的至少一种。其中，所选用的三氧化二锑在燃烧初期，首先是熔融，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度，并且在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。

[0029] 对于本发明实施例，所含的着色剂没有太大要求，可选择色粉，使得聚氯乙烯电缆复合材料具有耐高温有机环保颜料。

[0030] 因此，本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料选用填充剂、增塑剂、稳定剂、改性剂、阻燃剂、着色剂、绝缘抵抗剂对基体树脂进行改性，从而赋予本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料同时具有优异的耐高温(实现聚氯乙烯电缆复合材料在125℃温度下长期使用)、耐低温性(-40℃)，高绝缘性，且耐油，环保无毒。另外，通过对相应添加剂种类的选用和基体树脂特性的控制，能够显著提高本发明聚氯乙烯电缆复合材料耐高温、耐低温性和耐油性，同时赋予了本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料优异的耐磨性和相关机械性能，基于其该些性能，有效扩宽了聚氯乙烯电缆复合材料的应用范围。

[0031] 另一方面，本发明实施例提供了上述实施例中聚氯乙烯电缆复合材料的一种制备方法。在一实施例中，所述聚氯乙烯电缆复合材料制备方法包括如下步骤：

[0032] 步骤S01.获取聚氯乙烯组分原料：按照上文本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料配方分别称取各组分；

[0033] 步骤S02.将称取的各组分进行混料处理：将称取的所述各组分进行混料处理，获得混合物料；

[0034] 步骤S03.对混合物料进行熔融挤出塑化：将步骤S02中获得的所述混合物进行熔融挤出塑化。

[0035] 其中，上述步骤S01中称取的各组分的含量和所选用的成分均如上文本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料中所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

[0036] 上述步骤S02中混料处理是为了使得各组分能够混合均匀，形成高度分散的混合物料，以保证制备的聚氯乙烯电缆复合材料性能稳定。

[0037] 在一实施例中，该混料处理可以按照如下方法进行，也即是混合物料按照如下方法混料处理：

[0038] 步骤S021：将称取的增塑剂呈流动态，并将其分成两部分，一部分与称取的聚氯乙烯树脂进行混料处理，形成第一混合物；

[0039] 步骤S022：将另一部分流动态的所述增塑剂和称取的除绝缘抵抗剂之外的其他组分与所述第一混合物进行混料处理，形成第二混合物；

[0040] 步骤S023：待所述第二混合物料温度达到105℃-115℃后，与所述缘抵抗剂进行混料处理，形成所述混合物。

[0041] 其中，步骤S021中，将增塑剂控制呈流动态，以增加其流动性，从而提高其与其他组分混合效果提高其他组分对其吸收性。在一实施例中，该呈流动态的增塑剂的温度控制为50℃-70℃。具体的如，在环境温度低于30℃时，需要对增塑剂W-797-ZH进行加热处理，加热温度为50℃-70℃。

[0042] 在另一实施例中，呈流动态的增塑剂分成两部分，在具体实施例中，其中一份占总增塑剂的70％，则另一份转总增塑剂的30％，且将该70％的该份增塑剂与聚氯乙烯树脂进行混料处理，优选的是将70％的该份增塑剂若干批次逐步加入聚氯乙烯树脂进行混料处理。

[0043] 在该步骤S021中的混料处理只要是能够使得两者能够充分混合均匀，使得基体树脂对增塑剂充分吸收的混料方式均可，如采用搅拌处理。

[0044] 在一实施例中，步骤S022中的混料处理是分阶段混料处理，如先低速搅拌混合，混合5～8分钟后，进行高速混合5～8分钟。其中低速搅拌的转速为小于1000转/分钟，高速搅拌的转速为大于3000转/分钟。该分阶段进行混料处理，能够使得各组分充分混合均匀。

[0045] 在一实施例中，步骤S023中的混料处理采用低速搅拌混合，如混合2～3分钟分钟。其中低速搅拌的转速为小于1000转/分钟。该混料处理以保证缘抵抗剂能够与第二混合物充分混合至均匀。

[0046] 上述步骤S03中，将混合物料进行熔融挤出过程中，各组分在高压高温的环境对基体树脂发生作用，进行塑化，从而形成本发明上述聚氯乙烯电缆复合材料。在一实施例中，所述熔融挤出的温度为160℃-200℃，优选170℃-200℃。该温度使得各组分在熔融状态下充分混合均匀且充分作用，使得塑化后形成的聚氯乙烯电缆复合材料性能更优，且更稳定。

[0047] 在具体实施例中，该熔融挤出可以采用但不仅仅采用双螺杆挤出机来实现。

[0048] 待熔融挤出塑化处理后，还可以包括对塑化处理后的复合材料进行切粒冷却等后续步骤。

[0049] 因此，本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法将配方组分进行混料处理，优选的是先分批次的将增塑剂与高聚合度的聚氯乙烯树脂进行混料处理，使得从而使得增塑剂与树脂充分混合并被吸收，随后，加入剩余的增塑剂、稳定剂、填充剂、阻燃剂、抗冲改性剂、着色剂使物料混合均匀，加入绝缘抵抗剂，以使得各组分能够均匀混合，赋予本发明聚氯乙烯电缆复合材料优异的耐高温、耐低温性，高绝缘性，且耐油，环保无毒以及相应的机械性能。另外，本发明实施例制备方法工艺易控，对设备要求低的特点，且生成的聚氯乙烯电缆复合材料性能稳定，相对同耐温等级的材料成本低廉。

[0050] 又一方面，基于上文所述的聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法的基础上，本发明实施例还提供了一种电缆。所述电缆的结构可以是现有电缆的常规结构，也可以是在现有电缆结构的基础上进行改进后的结构，在一实施例中，该电缆包括导体和包覆在所述导体的绝缘层，其中，所述绝缘层材料为上文所述的聚氯乙烯电缆复合材料或本发明实施例制备方法制备的聚氯乙烯电缆复合材料。

[0051] 以下结合具体实施例对上述聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法进行详细阐述。

[0052] 实施例1：

[0053] 本实施例提供了一种聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法。其中，所述聚氯乙烯电缆复合材料包括下述重量份数的组分：

[0054]

[0055]

[0056] 其中，所用聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂粉，选择聚合度为≥2500；所用增塑剂材料为日本DIC公司生产的W-797-ZH；所用稳定剂为日本ADK公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂RUP-110C；所用改性剂为韩国LG化学生产的IM812；所述绝缘抵抗剂为巴斯夫化学生产的SP-33；填充剂I为重质碳酸钙2800目，填充剂II为纳米级碳酸钙CCR。

[0057] 该聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法如下：

[0058] S11.按照上文所述的聚氯乙烯所含的组分分别称取相对应的重量分数；

[0059] S12.将上述称量好的聚氯乙烯树脂加入到搅拌混料机中，然后分批次加入增塑剂，首次加入增塑剂70％左右；

[0060] S13.加入剩余的增塑剂、稳定剂、填充剂、阻燃剂、抗冲改性剂，使物料均匀混合；

[0061] S14.提高混料温度后，加入绝缘抵抗剂SP-33,使其混合均匀；

[0062] S15.将混合均匀的物料加入双螺旋杆造粒机中，于170℃-200℃高温塑化，最后切粒冷却，得到成品。

[0063] 实施例2

[0064] 本实施例提供了一种聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法。其中，所述聚氯乙烯电缆复合材料包括下述重量份数的组分：

[0065]

[0066]

[0067] 其中，各组分具体所选用的组分如同实施例1.

[0068] 本实施例聚氯乙烯电缆复合材料制备方法按照实施例1的制备方法制备。

[0069] 实施例3

[0070] 本实施例提供了一种聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法。其中，所述聚氯乙烯电缆复合材料包括下述重量份数的组分：

[0071]

[0072] 其中，所用聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂粉，选择聚合度为≥2500；所用增塑剂材料为C810；所用稳定剂为A290；所用改性剂为韩国LG化学生产的IM812或者法国阿科玛公司生产的E920；所述绝缘抵抗剂为PVC-Y特；填充剂I为重质碳酸钙2800目，填充剂II为纳米级碳酸钙CCR。

[0073] 本实施例聚氯乙烯电缆复合材料制备方法按照实施例1的制备方法制备。

[0074] 相应性能的测试

[0075] 将上述实施例1至实施例3提供的按上述配方制成聚氯乙烯电缆复合材料，热空气老化试验按GB/T3515-2001测试，具体数据见下表1：

[0076] 表1聚氯乙烯力学性能

[0077]

[0078]

[0079] 注：老化条件I：150℃*240h恒温，老化条件II：标准902#实验用油*60℃*168h，老化条件III：125℃*3000h恒温

[0080] 由表1数据可知，本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料同时具有优异的耐高温、耐低温性(-40℃)，高绝缘性，且耐油，耐候，环保无毒，机械性能稳定。

[0081] 以上是对本发明所提供的聚氯乙烯电缆材料复合材料及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。