CN109111656B - 一种pvc电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新型材料领域,具体涉及一种PVC电缆料及其制备方法,所述PVC电缆料由下列重量份的原料组成:PVC 100份、增塑剂40‑60份、液体钙锌稳定剂1‑5份、环氧大豆油5‑10份、硬脂酸钠20‑50份、紫外线吸收剂0.5‑3份、氢氧化铝5‑10份、二氧化硅5‑20份。本发明所述的PVC电缆料通过将原料混炼制备得到。本发明提供的一种PVC电缆料,具有良好的阻燃性能,同时保持了良好的机械强度。
Description
技术领域
本发明属于新型材料领域,具体涉及一种PVC电缆料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展,电线电缆的需求量日益增加,尤其在高层建筑、电子产品、电器、汽车、计算机和航天工业产品等领域,对电缆料的要求也越来越高。电线电缆大量采用聚氯乙烯。聚氯乙烯(PVC)是一类历史悠久的热塑性塑料,具有机械物理性能好、电性能优良、耐光性、耐化学药品性、耐寒性、耐油性良好等一系列优点,是一种比较理想的工业电线电缆材料。
但PVC本身的含氯量高达56%,氧指数(LOI)高达45%~49%,但是,由于增塑剂的使用使其氧指数降低,有时甚至降低至21%以下。并且PVC的热稳定性差,燃烧时降解释放出HCl、CO和苯等低分子化合物,这使得PVC在火灾中燃烧时产生大量的黑烟和腐蚀性气体,造成二次危害,严重影响着人们的生命和财产安全,污染人们的生存环境。火灾事故中的人员致死原因80%以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关。因此,提高PVC的阻燃性能与降低燃烧过程的发烟量对PVC电缆材料的应用推广、提高PVC产品的安全性具有重要意义。
目前应用于PVC的阻燃剂主要包括有机阻燃剂和无机阻燃剂,有机阻燃剂在PVC中应用较少,一般PVC基体选用的都是无机阻燃剂。无机阻燃剂不产生有毒和腐蚀性气体,属生理无害物质,安全性较高,对环境友好,且效果持久,价格低廉,是阻燃材料的主要发展方向,在发达国家中无机阻燃剂已占阻燃剂消费量的50%以上。
目前,国内外消烟剂产品主要材料是三氧化钼、钼酸盐(如八钼酸氨)、锡酸盐(锡酸锌)等,其特点是消烟效果良好,但阻燃效果差,需用户另外添加阻燃剂,一般用户都添加三氧化二锑或氯化石腊等,这样使产品的毒性指数上升,另外价格非常昂贵,每吨在18-25万元不等,市场难以接受。国内有些生产阻燃消烟剂的厂家为了降低成本,使用七水硼酸锌或硼砂,但其阻燃效果和抑烟能力都不理想,且添加量每百份产品都要超过10份才能起作用。
发明内容
为了解决现有技术中的问题与不足,本发明提供一种PVC电缆料,具有良好的阻燃抑烟性能,同时保持了良好的机械强度。
本发明所述的PVC电缆料由下列重量份的原料制成:
PVC 100份、增塑剂40-60份、液体钙锌稳定剂1-5份、环氧大豆油5-10份、硬脂酸钠20-50份、紫外线吸收剂0.5-3份、氢氧化铝5-10份、二氧化硅5-20份。
所述的增塑剂选自:邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯;
所述的紫外线吸收剂选自:2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。
所述钙锌稳定剂中钙-锌的比例为(1-3):1。
优选地,氢氧化铝与二氧化硅的重量比为1:2。
本发明中选择液体钙锌稳定剂作为热稳定剂,与常规的碳酸钙、滑石粉等稳定剂相比,其与环氧大豆油的相容性更好,能够提高改性PVC材料的热稳定性。
此外,本发明中选择氢氧化铝和二氧化硅作为阻燃剂,氢氧化铝为脱水阻燃机理:当加热到热解温度时分解,释放出结晶水,吸收大量的热量,从而降低聚合物表面的温度,延缓高聚物的热降解速度,减缓或抑制高聚物的燃烧,并促进炭化,并且释放出的水蒸汽可稀释可燃物浓度,降低可燃物对燃烧的贡献,致使***放热量和发烟量减少,使燃烧中断。但单独使用氢氧化铝作为阻燃剂时,使用量较大。而二氧化硅是较稳定的酸性氧化物,其阻燃抑烟的效果很差,几乎没有作用。但其与氢氧化铝组成氢氧化铝/二氧化硅复合阻燃剂时,产生了协同作用,大大增加了氢氧化铝的阻燃效果,同时降低了氢氧化铝的使用量。
本发明还提供了一种PVC电缆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)阻燃剂的制备:将二氧化硅和氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
步骤(2)PVC电缆料的制备:将PVC、增塑剂、液体钙锌稳定剂、环氧大豆油、硬脂酸钠、紫外线吸收剂与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明所述的PVC电缆料的阻燃抑烟效果增强,且无毒环保;
(2)本发明提供的PVC电缆料的长期热稳定好;
(3)本发明提供的PVC电缆料的机械强度良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但它们不是对本发明的限定。
实施例1
(1)阻燃剂的制备:将10份二氧化硅和5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二辛酯50份、液体钙锌稳定剂3份(钙:锌=2:1)、环氧大豆油5份、硬脂酸钠30份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实施例2
(1)阻燃剂的制备:将20份二氧化硅和10份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二丁酯50份、液体钙锌稳定剂1份(钙:锌=2:1)、环氧大豆油7份、硬脂酸钠40份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实施例3
(1)阻燃剂的制备:将15份二氧化硅和7.5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份(钙:锌=2:1)、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例1
将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与22.5份氢氧化铝混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例2
(1)阻燃剂的制备:将15份二氧化硅和7.5份氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
(2)将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、固体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
对比例3
将PVC 100份、邻苯二甲酸二异丁酯50份、液体钙锌稳定剂5份、环氧大豆油10份、硬脂酸钠50份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮3份与20份三氧化二锑混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
实验例
性能测试:
对实施例1-3及对比例1-3中的PVC电缆料进行测试,分别测定材料的拉伸强度、断裂伸长率、氧指数、老化白度。
其中,力学性能测试标准(GB 1040-79);氧指数(OI)值测试标准(GB2406-80);老化白度测试标准(GB/T15595-2008)。
表1电缆性能
拉伸强度/MPa | 断裂伸长度/% | 氧指数(OI)/% | 老化白度(160℃,10min)/% | |
实施例1 | 16.5 | 305.4 | 34.8 | 88.9 |
实施例2 | 16.7 | 312.7 | 39.6 | 85.4 |
实施例3 | 16.2 | 310.2 | 37.3 | 86.3 |
对比例1 | 15.8 | 300.4 | 14.7 | 83.2 |
对比例2 | 16.0 | 301.9 | 30.5 | 75.4 |
对比例3 | 14.2 | 285.3 | 33.2 | 83.6 |
通过表1中的实验数据可知,与阻燃剂三氧化二锑相比,本发明所述的复合阻燃剂的效果相当,但本申请所述的阻燃剂无毒,更为环保,且成本较低,大大降低了生产PVC电缆的成本;其次,与单独使用氢氧化铝的材料相比,本申请所述的材料的阻燃效果更好;再次,使用液体钙锌稳定剂相较于固体钙锌稳定剂,得到的材料的热稳定性略好。
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 (2)
1.一种PVC电缆料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:
PVC 100份、增塑剂40-60份、液体钙锌稳定剂1-5份、环氧大豆油5-10份、硬脂酸钠20-50份、紫外线吸收剂0.5-3份、氢氧化铝5-10份、二氧化硅5-20份;
其中,所述增塑剂选自:邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯;所述钙锌稳定剂中钙-锌的比例为(1-3):1;
所述的氢氧化铝与二氧化硅的重量比为1:2;
紫外线吸收剂选自:2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。
2.一种权利要求1所述的PVC电缆料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1)阻燃剂的制备:将二氧化硅和氢氧化铝按照比例称取,混合均匀后放入马福炉中,在300℃下恒温2h后降至室温放入干燥器中备用;
步骤(2)PVC电缆料的制备:将PVC、增塑剂、液体钙锌稳定剂、环氧大豆油、硬脂酸钠、紫外线吸收剂与步骤(1)中得到的阻燃剂混合均匀后,用混炼机在170℃~175℃下混炼5~10min,后移入平板硫化机上在170℃~175℃之间,在100MPa~120MPa压力下热压,取出再冷压,得到PVC电缆料。
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