CN105255045A - 一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙10-20份、马来酸酐接枝聚苯醚2-5份、硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份、邻苯二甲酸二丁酯5-15份、硬脂酸0.2-1份、磷酸三异丙基苯酯1-8份、纳米二氧化钛2-8份、纳米碳酸钙10-18份、马来酸改性水滑石3-10份、改性碳纳米管5-15份、聚丙烯腈纤维3-10份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.1-0.5份、己二酸钙0.1-1.5份、甘油锌0.1-0.8份、β-二酮0.2-0.5份、丙烯酸酯共聚物2-3.5份、抗氧剂0.5-2份。本发明提出的耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其护套强度高，耐热性能好，使用寿命长。

Description

一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆

技术领域

本发明涉及控制电缆技术领域，尤其涉及一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆。

背景技术

聚氯乙烯具有价格低廉，阻燃性好，加工设备、工艺简单，硬度可调范围广，电绝缘性好，耐油、耐化学试剂等优点，可通过添加各种添加剂和运用多种成型方法制得性能各异、用途广泛的制品，在电线电缆的绝缘和护套材料中使用较多。但是，通用聚氯乙烯材料的热稳定性差，加工过程中易受热发生由活性部位引发的自催化脱氯化氢反应，形成共轭多烯链，并进而发生断链、交联等反应而变色、降解，致使塑料制品质量变差，性能下降，进而影响其加工和使用性能。为了拓宽聚氯乙烯的使用范围，人们致力于对通用聚氯乙烯进行耐热改性。但是，随着电线电缆应用场合的扩展，对聚氯乙烯电缆料的要求的不断提高，现有的聚氯乙烯材料其耐热性仍不能满足有高温要求的电缆的使用要求，需要进行改性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其护套强度高，耐热性能好，用于电缆中使用寿命长。

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙10-20份、马来酸酐接枝聚苯醚2-5份、硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份、邻苯二甲酸二丁酯5-15份、硬脂酸0.2-1份、磷酸三异丙基苯酯1-8份、纳米二氧化钛2-8份、纳米碳酸钙10-18份、马来酸改性水滑石3-10份、改性碳纳米管5-15份、聚丙烯腈纤维3-10份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.1-0.5份、己二酸钙0.1-1.5份、甘油锌0.1-0.8份、β-二酮0.2-0.5份、丙烯酸酯共聚物2-3.5份、抗氧剂0.5-2份。

在具体实施例中，本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其原料中，聚氯乙烯的重量份为100份；尼龙的重量份可以为10、11、12、13、13.5、14、14.6、15、15.6、17、18.6、19、20份；马来酸酐接枝聚苯醚的重量份可以为2、2.3、2.8、3、3.5、3.8、4、4.5、4.8、5份；硬脂酸季戊四醇酯的重量份可以为0.1、0.2、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5份；邻苯二甲酸二丁酯的重量份可以为5、6、7、8、8.5、9、9.3、10、11、12、13.5、14、14.6、15份；硬脂酸的重量份可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.95、1份；、磷酸三异丙基苯酯的重量份可以为1、2、3、4、5、5.6、6、6.5、7、7.6、8份；纳米二氧化钛的重量份可以为2、3、4、5、5.3、5.6、6、6.2、7、7.5、8份；纳米碳酸钙的重量份可以为10、11、12、13.4、14、14.6、15、15.3、16、16.5、17、17.3、18份；马来酸改性水滑石的重量份可以为3、4、5、5.8、6、6.3、7、7.8、8、8.6、9、9.3、10份；改性碳纳米管的重量份可以为5、6、7、8、9、9.3、10、12、13、13.4、14、14.6、15份；聚丙烯腈纤维的重量份可以为3、4、5、5.8、6、6.2、6.5、7、8、8.6、9、9.3、10份；二乙基二硫代氨基甲酸镧的重量份可以为0.1、0.2、0.3、0.35、0.4、0.46、0.5份；己二酸钙的重量份可以为0.1、0.2、0.3、0.5、0.6、0.78、0.9、1、1.2、1.35、1.4、1.46、1.5份；甘油锌的重量份可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.75、0.8份；β-二酮的重量份可以为0.2、0.3、0.35、0.38、0.4、0.46、0.5份；丙烯酸酯共聚物的重量份可以为2、2.3、2.9、3、3.2、3.4、3.5份；抗氧剂的重量份可以为0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.5、1.6、1.8、2份。

优选地，其原料中，二乙基二硫代氨基甲酸镧、己二酸钙、甘油锌、β-二酮的重量比为0.2-0.4：0.5-1.2：0.3-0.7：0.3-0.5。

优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙13-17份、马来酸酐接枝聚苯醚3.5-4份、硬脂酸季戊四醇酯0.3-0.4份、邻苯二甲酸二丁酯8-11份、硬脂酸0.5-0.8份、磷酸三异丙基苯酯5.6-6.5份、纳米二氧化钛5.3-6.2份、纳米碳酸钙14-16.5份、马来酸改性水滑石5.8-7份、改性碳纳米管9-13份、聚丙烯腈纤维5.8-6.5份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.3-0.4份、己二酸钙0.9-1.2份、甘油锌0.5-0.7份、β-二酮0.35-0.4份、丙烯酸酯共聚物2.9-3.2份、抗氧剂1.2-1.6份。

优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙14份、马来酸酐接枝聚苯醚3.8份、硬脂酸季戊四醇酯0.35份、邻苯二甲酸二丁酯10份、硬脂酸0.7份、磷酸三异丙基苯酯6份、纳米二氧化钛5.6份、纳米碳酸钙15份、马来酸改性水滑石6份、改性碳纳米管10份、聚丙烯腈纤维6.2份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.35份、己二酸钙1份、甘油锌0.6份、β-二酮0.38份、丙烯酸酯共聚物3份、抗氧剂1.5份。

优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份聚氯乙烯与5-20份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀5-10h，然后加入10-30份水，在85-100℃下反应5-8h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将5-10份改性聚氯乙烯加入20-35份乙醇中，然后加入10-20份酸化碳纳米管，在35-45℃下搅拌2-5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将30份聚氯乙烯与15份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀7h，然后加入20份水，在98℃下反应7h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将8份改性聚氯乙烯加入25份乙醇中，然后加入15份酸化碳纳米管，在40℃下搅拌3.5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管；改性碳纳米管中，首先选择了聚氯乙烯与γ-氨基丙基三乙氧基硅烷进行反应，在反应的过程中，聚氯乙烯中的氯能与γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的氨基进行了反应，将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷引入到了聚氯乙烯分子中，与酸化碳纳米管混合后，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷水解产生的羟基可以与酸化碳纳米管表面的活性基团反应，从而将聚氯乙烯、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管结合为一体得到改性碳纳米管，将改性碳纳米管加入体系中，因含有聚氯乙烯分子，与体系的相容性好，在体系中分散均匀，与纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、马来酸改性水滑石、聚丙烯腈纤维配合后改善了电缆料的耐热性和力学性能。

优选地，所述聚氯乙烯的氯含量为40-60％。

优选地，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为35-70nm。

本发明所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆可以按照常规的聚氯乙烯复合材料制备工艺制备而成。

本发明中选择了聚氯乙烯为主料，并配合添加了尼龙对其进行改性，两者共混后具有更好的耐臭氧性、耐热性和耐空气老化性，但是拉伸永久变形以及压缩永久变形较大，加入的马来酸酐接枝聚苯醚克服了拉伸永久变形以及压缩永久变形大的缺陷；硬脂酸季戊四醇酯、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂酸、磷酸三异丙基苯酯配合加入体系中，兼具内外润滑的效果，减小了电缆料的塑化扭矩和平衡扭矩，改善了电缆料的加工性能；纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、马来酸改性水滑石、改性碳纳米管、聚丙烯腈纤维加入体系中具有协同作用，一方面改善了电缆料的力学性能，另一方面改善了电缆料的耐热性，其中，马来酸改性水滑石中，马来酸根已***了水滑石层间，促进了水滑石在体系中的均匀分散，在聚氯乙烯高温降解的过程中，抑制了苯类衍生物的释放，提高了电缆料的稳定性，并起到了抑烟的作用，另外，马来酸根分子中的双键能与聚氯乙烯降解产生的共轭双键发生加成反应，抑制了聚氯乙烯的降解，进一步提高了电缆料的稳定性；二乙基二硫代氨基甲酸镧加入体系中，一方面，其中的镧能与聚氯乙烯分解过程中产生的氯进行配位，与己二酸钙、甘油锌、β-二酮以及马来酸改性水滑石协同后，赋予电缆料优异的耐热性，另一方面，在体系中具有优异的增塑作用，能减少聚氯乙烯分子链间的作用力，增强聚氯乙烯的运动能力，改善了电缆护套的冲击强度，且其有机部分在体系中相容性好，促进了其在体系中的分散，稳性效果好。

对本发明所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆进行性能检测，电缆护套的拉伸强度为22-35MPa，断裂伸长率为450-580％；158℃老化168h后，拉伸强度变化率为8-12％，断裂伸长率变化率为3-8％。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙14份、马来酸酐接枝聚苯醚3.8份、硬脂酸季戊四醇酯0.35份、邻苯二甲酸二丁酯10份、硬脂酸0.7份、磷酸三异丙基苯酯6份、纳米二氧化钛5.6份、纳米碳酸钙15份、马来酸改性水滑石6份、改性碳纳米管10份、聚丙烯腈纤维6.2份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.35份、己二酸钙1份、甘油锌0.6份、β-二酮0.38份、丙烯酸酯共聚物3份、抗氧剂1.5份；

其中，所述聚氯乙烯的氯含量为50％；所述纳米二氧化钛的平均粒径为60nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为55nm；

所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将30份聚氯乙烯与15份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀7h，然后加入20份水，在98℃下反应7h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将8份改性聚氯乙烯加入25份乙醇中，然后加入15份酸化碳纳米管，在40℃下搅拌3.5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

实施例2

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙10份、马来酸酐接枝聚苯醚5份、硬脂酸季戊四醇酯0.1份、邻苯二甲酸二丁酯15份、硬脂酸0.2份、磷酸三异丙基苯酯8份、纳米二氧化钛2份、纳米碳酸钙18份、马来酸改性水滑石3份、改性碳纳米管15份、聚丙烯腈纤维3份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.5份、己二酸钙0.1份、甘油锌0.8份、β-二酮0.2份、丙烯酸酯共聚物3.5份、抗氧剂0.5份；

其中，所述聚氯乙烯的氯含量为40％；所述纳米二氧化钛的平均粒径为80nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为35nm；

所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将35份聚氯乙烯与5份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀10h，然后加入10份水，在100℃下反应5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将10份改性聚氯乙烯加入20份乙醇中，然后加入20份酸化碳纳米管，在35℃下搅拌5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

实施例3

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙20份、马来酸酐接枝聚苯醚2份、硬脂酸季戊四醇酯0.5份、邻苯二甲酸二丁酯5份、硬脂酸1份、磷酸三异丙基苯酯1份、纳米二氧化钛8份、纳米碳酸钙10份、马来酸改性水滑石10份、改性碳纳米管5份、聚丙烯腈纤维10份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.1份、己二酸钙1.5份、甘油锌0.1份、β-二酮0.5份、丙烯酸酯共聚物2份、抗氧剂2份；

其中，所述聚氯乙烯的氯含量为60％；所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为70nm；

所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将26份聚氯乙烯与18份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀6.5h，然后加入26份水，在90℃下反应7.2h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将6.8份改性聚氯乙烯加入32份乙醇中，然后加入14份酸化碳纳米管，在42℃下搅拌3.2h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

实施例4

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙13份、马来酸酐接枝聚苯醚4份、硬脂酸季戊四醇酯0.3份、邻苯二甲酸二丁酯11份、硬脂酸0.5份、磷酸三异丙基苯酯6.5份、纳米二氧化钛5.3份、纳米碳酸钙16.5份、马来酸改性水滑石5.8份、改性碳纳米管13份、聚丙烯腈纤维5.8份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.4份、己二酸钙0.9份、甘油锌0.7份、β-二酮0.35份、丙烯酸酯共聚物3.2份、抗氧剂1.2份；

其中，所述聚氯乙烯的氯含量为46％；所述纳米二氧化钛的平均粒径为70nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为40nm；

所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将32份聚氯乙烯与11份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀8.7h，然后加入18份水，在96℃下反应6.5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将9.2份改性聚氯乙烯加入26份乙醇中，然后加入18份酸化碳纳米管，在38℃下搅拌4.6h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

实施例5

本发明提出的一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙17份、马来酸酐接枝聚苯醚3.5份、硬脂酸季戊四醇酯0.4份、邻苯二甲酸二丁酯8份、硬脂酸0.8份、磷酸三异丙基苯酯5.6份、纳米二氧化钛6.2份、纳米碳酸钙14份、马来酸改性水滑石7份、改性碳纳米管9份、聚丙烯腈纤维6.5份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.3份、己二酸钙1.2份、甘油锌0.5份、β-二酮0.4份、丙烯酸酯共聚物2.9份、抗氧剂1.6份；

其中，所述聚氯乙烯的氯含量为55％；所述纳米二氧化钛的平均粒径为62nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为48nm；

所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将20份聚氯乙烯与20份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀5h，然后加入30份水，在85℃下反应8h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将5份改性聚氯乙烯加入35份乙醇中，然后加入10份酸化碳纳米管，在45℃下搅拌2h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，电缆护套的原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙10-20份、马来酸酐接枝聚苯醚2-5份、硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份、邻苯二甲酸二丁酯5-15份、硬脂酸0.2-1份、磷酸三异丙基苯酯1-8份、纳米二氧化钛2-8份、纳米碳酸钙10-18份、马来酸改性水滑石3-10份、改性碳纳米管5-15份、聚丙烯腈纤维3-10份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.1-0.5份、己二酸钙0.1-1.5份、甘油锌0.1-0.8份、β-二酮0.2-0.5份、丙烯酸酯共聚物2-3.5份、抗氧剂0.5-2份。

2.根据权利要求1所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，其原料中，二乙基二硫代氨基甲酸镧、己二酸钙、甘油锌、β-二酮的重量比为0.2-0.4：0.5-1.2：0.3-0.7：0.3-0.5。

3.根据权利要求1或2所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙13-17份、马来酸酐接枝聚苯醚3.5-4份、硬脂酸季戊四醇酯0.3-0.4份、邻苯二甲酸二丁酯8-11份、硬脂酸0.5-0.8份、磷酸三异丙基苯酯5.6-6.5份、纳米二氧化钛5.3-6.2份、纳米碳酸钙14-16.5份、马来酸改性水滑石5.8-7份、改性碳纳米管9-13份、聚丙烯腈纤维5.8-6.5份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.3-0.4份、己二酸钙0.9-1.2份、甘油锌0.5-0.7份、β-二酮0.35-0.4份、丙烯酸酯共聚物2.9-3.2份、抗氧剂1.2-1.6份。

4.根据权利要求1-3中任一项所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：聚氯乙烯100份、尼龙14份、马来酸酐接枝聚苯醚3.8份、硬脂酸季戊四醇酯0.35份、邻苯二甲酸二丁酯10份、硬脂酸0.7份、磷酸三异丙基苯酯6份、纳米二氧化钛5.6份、纳米碳酸钙15份、马来酸改性水滑石6份、改性碳纳米管10份、聚丙烯腈纤维6.2份、二乙基二硫代氨基甲酸镧0.35份、己二酸钙1份、甘油锌0.6份、β-二酮0.38份、丙烯酸酯共聚物3份、抗氧剂1.5份。

5.根据权利要求1-4中任一项所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份聚氯乙烯与5-20份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀5-10h，然后加入10-30份水，在85-100℃下反应5-8h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将5-10份改性聚氯乙烯加入20-35份乙醇中，然后加入10-20份酸化碳纳米管，在35-45℃下搅拌2-5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

6.根据权利要求1-5中任一项所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：按重量份将30份聚氯乙烯与15份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀后溶胀7h，然后加入20份水，在98℃下反应7h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性聚氯乙烯；按重量份将8份改性聚氯乙烯加入25份乙醇中，然后加入15份酸化碳纳米管，在40℃下搅拌3.5h，然后经过滤、洗涤、干燥得到改性碳纳米管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，所述聚氯乙烯的氯含量为40-60％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述耐热聚氯乙烯护套控制电缆，其特征在于，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为35-70nm。