CN111019269B - 一种pvc电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PVC电缆材料及其制备方法。所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂90‑110份、对苯二甲酸二辛酯30‑50份、环氧大豆油5‑20份、填料10‑20份、有机阻燃剂1‑10份、无机阻燃剂1‑10份、主抗氧剂3‑6份、辅助抗氧剂3‑6份、润滑剂1‑5份和稳定剂1‑5份。所述PVC电缆材料中各组分相互配合，协同增效，不仅有效提高了电缆材料的抑烟阻燃性，而且还可以提高电缆材料的机械强度，有效地减少机械损伤，有助于延长电缆的使用寿命。

Description

一种PVC电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆材料技术领域，具体涉及一种PVC电缆材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆产品给人类的生活、工作带来了巨大的方便和改善，其中PVC电缆因价格低廉、性能优异，在电线电缆绝缘保护材料中长期占有重要地位。但PVC电线电缆的阻燃性能一直困扰大家，目前电线电缆的阻燃材料多含卤素，当电线电缆着火时，存在延燃、滴落及产生大量的毒烟等问题，如何减轻塑料燃烧的烟毒与滴燃产生的二次伤害极为重要，目前国内电线电缆护套材料阻燃性能研究主要集中在有机磷氮类、无机水合物类，但目前的研究成果仍存在阻燃效果及隔热隔温效果差等问题。
CN107619560A公开了一种耐高温阻燃PVC电缆料，所述耐高温阻燃PVC电缆料由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯120-150份，镁铝合金5-10份，阻燃剂50-100份，分散剂20-50份和复合阻燃协效剂5.2-10份。该阻燃剂高达50-100份，占原料的百分比为25-31％，通过增大阻燃剂用量来提高材料阻燃性能，但是增大阻燃剂添加量会引起材料力学性能、耐低温等性能的下降等问题。
CN102911460A公开了一种无卤阻燃聚氯乙烯管材及其制备工艺，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.1-10.0份、增韧剂1-20份、金属氢氧化物阻燃剂10-80份、金属化合物阻燃协效剂1-20份、加工助剂0.5-3.0份、润滑剂1.1-5份、抗氧剂0.01-5份、着色剂0.03-5份、紫外线吸收剂0.1-5份。该种聚氯乙烯管材同样是通过增大阻燃剂用量来提高材料阻燃性能，虽然阻燃性能较好，但耐腐蚀性差，且聚氯乙烯管道的耐冲击性能较差，脆性较大。
CN105482296A的公开了一种轻质耐热阻燃改性PVC树脂复混电缆料，该电缆料由以下重量份的原料制成：PVC树脂55-65份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30-40份、拖玛琳0.01-0.02、可膨胀石墨10-15份、聚四亚甲基乙二醇醚5-8份、硅酸铝15-22份、桐油酸3-4份、六甲基二氮硅烷3-4份等；该电缆料虽然阻燃性能较好，但其中添加了较多的可膨胀石墨，由于可膨胀石墨为导电体，将其作为填料加入电缆料中会大幅降低其绝缘性能，导致漏电触电等危险的发生，具有很大的安全隐患。
因此，开发一种阻燃剂添加量小，并且阻燃效果好的PVC电缆材料是本领域目前研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PVC电缆材料及其制备方法，所述PVC电缆材料中各组分相互配合，协同增效，不仅有效提高了电缆材料的抑烟阻燃性，而且还可以提高电缆材料的机械强度，有效地减少机械损伤，有助于延长电缆的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明公开了一种PVC电缆材料，所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂90-110份、对苯二甲酸二辛酯30-50份、环氧大豆油5-20份、填料10-20份、有机阻燃剂1-10份、无机阻燃剂1-10份、主抗氧剂5-10份、辅助抗氧剂5-10份、润滑剂1-5份和稳定剂1-5份。
本发明中，所述PVC树脂的重量份数为90-110份，例如可以是90份、92份、94份、96份、98份、99份、100份、112份、114份、116份、118份、120份。
在本发明中，所述对苯二甲酸二辛酯的重量份数为30-50份，例如可以是30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份。
在本发明中，所述环氧大豆油的重量份数为5-20份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。
本发明中，所述复合填料的重量份数为10-20份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。
本发明中，所述有机阻燃剂的重量份数为1-10份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。
本发明中，所述无机阻燃剂的重量份数为1-10份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。
本发明中，所述主抗氧剂的重量份数为3-6份，例如可以是3份、4份、5份、6份。
本发明中，所述辅助抗氧剂的重量份数为3-6份，例如可以是3份、4份、5份、6份。
本发明中，所述润滑剂的重量份数为1-5份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份。
本发明中，所述稳定剂的重量份数为1-5份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份。
本发明中，对苯二甲酸二辛酯(DOTP)和环氧大豆油，协同配合，共同作为PVC树脂的增塑剂，以氢键或者范德华力与PVC分子相结合，在加工成型时增加其可塑性能、流动性能，并进一步增加成品的柔韧性。在经过DOTP和环氧大豆油的增塑之后，使得PVC树脂层状结构分开，在PVC树脂层间存在较多游离的DOTP和环氧大豆油区域，在PVC树脂内存在有比较完整的网状结构，正是由于这些网状结构的存在，使得由DOTP增塑的PVC树脂具有较高的硬度，也使得由DOTP增塑的PVC树脂具有较大的断裂伸长率、抗拉伸能力和柔软度。
本发明中，PVC电缆材料受热后，所述复合填料、复合阻燃剂、主抗氧剂和辅助抗氧剂相互配合，具有协同增效作用，在PVC树脂表面熔融形成覆盖层，成为凝聚相和火焰之间的一个屏障，这样既可隔绝氧气，阻止可燃性气体的扩散，又可阻挡热传导和热辐射，减少反馈给PVC树脂的热量，从而抑制热裂解和燃烧反应，降低了PVC树脂材料表面和火焰区的温度，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体和烟雾的生成。在本发明中，抗氧剂分为主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂能够与自由基反应，中断活性链的增长，辅助抗氧剂能够抑制、延缓引发过程中自由基的生成，分解氢过氧化物，钝化残存于树脂中的金属离子。
优选地，所述PVC树脂的聚合度为1700-1800，例如可以是1700、1710、1720、1730、1740、1750、1760、1780、1790、1800。
本发明中，PVC树脂的聚合度为1700-1800，此范围内PVC树脂分子链长且卷曲性大，分子链间的缠结点增多，结晶度高，分子链间的作用力增强，分子链间的滑移困难；同时，又由于能吸收更多的增塑剂，可使增塑剂的作用发挥到最大。若PVC树脂的聚合度过小，分子链间的作用力较小，导致其制品强度、耐热性、回弹性、耐磨、耐寒等性能均有所下降，若PVC树脂的聚合度过大，PVC大分子间的间距增过大，会致使加工流变性能降低。
优选地，所述填料包括有机改性蒙脱土、介孔二氧化硅、纳米活性碳酸钙、埃洛石纳米管、膨润土或硅藻土中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，优选利用有机改性蒙脱土和介孔二氧化硅作为复合填料与PVC树脂共混，均匀地分布在PVC树脂母料中，不仅能够有效改善PVC树脂的热稳定性，延滞PVC树脂的降解作用，达到协效阻燃的目的，还能使PVC树脂的强度、刚度、韧性获得明显提高。有机改性蒙脱土因其结构上用于极高的表面积和高的长宽比，可以赋予PVC树脂良好的阻隔性能，且由于PVC树脂分子进入介孔二氧化硅粒子之间，因此有机改性蒙脱土和介孔二氧化硅共同作用使PVC树脂分子链段的运动受到了限制，从而显著提高了本发明所述PVC电缆材料的耐热性及材料的尺寸稳定性。
优选地，所述有机改性蒙脱土包括甲基丙烯酸缩水甘油酯改性蒙脱土、甜菜碱改性的蒙脱土、十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土、十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土；
优选地，所述介孔二氧化硅的粒径为80-100μm，例如可以是80μm、82μm、84μm、86μm、88μm、90μm、92μm、94μm、96μm、98μm、100μm。
优选地，所述介孔二氧化硅的比表面积为500-600m2/g，例如可以是500m2/g、510m2/g、520m2/g、530m2/g、540m2/g、550m2/g、560m2/g、570m2/g、580m2/g、590m2/g、600m2/g、。
优选地，所述有机阻燃剂和无机阻燃剂的质量比为(2-4):1，例如可以是2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1。
本发明中，有机阻燃剂和无机阻燃剂在特定比例下相互配合，协同增效，既能保证阻燃剂在PVC树脂中的分散性，又能保障复合阻燃剂在高温下能快速形成稳定的覆盖层，隔绝氧气，阻止可燃气体向外逸出的作用，产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层，同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，从而达到高效阻燃的作用。
优选地，所述有机阻燃剂包括亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸三(壬基苯酯)、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯或三(二氯丙基)磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述无机阻燃剂为磷酸盐阻燃剂。
优选地，所述磷酸盐包括磷酸氢二铵、焦磷酸铵、次磷酸铝或聚磷酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧化剂。
优选地，所述受阻酚类抗氧剂包括2,6-三丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三丁基-4-羟基苯基)硫醚或四[β-(3,5-三丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或至少两种的混合物。
优选地，辅助抗氧剂为硫酯类抗氧剂的组合。
优选地，所述硫酯类抗氧剂包括硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸月桂十八酯、硫代二丙酸二(十三酯)或硫代二丙酸二(十四酯)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、蒙旦蜡或石蜡中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述稳定剂包括二月桂酸二丁基锡、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、甲基硫醇锡、丁基硫醇锡、双丁基二氯化锡或辛基硫醇锡中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述PVC电缆材料还包括紫外线吸收剂。
优选地，所述紫外线吸收剂在所述PVC电缆材料中的重量份数为0.5-2份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份。
优选地，所述紫外线吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并***中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述PVC电缆材料还包括着色剂。
优选地，所述着色剂在所述PVC电缆材料中的重量份数为0.5-1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
优选地，所述着色剂包括钛白粉、炭黑或色粉中的的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述PVC电缆材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将PVC树脂、对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油混合搅拌，得到混合浆；
(2)向步骤(1)得到的混合浆中加入复合填料、复合阻燃剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂和稳定剂，混合搅拌，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料挤出、切粒，得到所述PVC电缆材料。
优选地，步骤(1)中混合搅拌在高速混合机中进行。
优选地，步骤(1)所述混合搅拌在通入0.15-0.25MPa的蒸气压下进行，例如蒸气压压力可以是0.15MPa、0.16MPa、0.17MPa、0.18MPa、0.19MPa、0.2MPa、0.21MPa、0.22MPa、0.23MPa、0.24MPa、0.25MPa。
优选地，步骤(1)所述混合搅拌的温度为70-80℃，例如可以是70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃。
优选地，步骤(1)所述混合搅拌的时间为3-5min，例如可以是3min、3.2min、3.4min、3.6min、3.8min、4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min。
优选地，步骤(1)所述混合搅拌的转速为600-800r/min，例如可以是600r/min、620r/min、640r/min、680r/min、700r/min、720r/min、740r/min、760r/min、780r/min、800r/min。
优选地，步骤(2)中所述混合搅拌为：先进行高速搅拌再进行低速搅拌。
优选地，所述高速搅拌的温度为110-120℃，例如可以是110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃。
优选地，所述高速搅拌的时间为5-10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min。
优选地，所述高速搅拌的转速为1500-2000r/min，例如可以是1500r/min、1600r/min、1700r/min、1800r/min、1900r/min、2000r/min。
优选地，所述低速搅拌的温度为40-50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃。
优选地，所述低速搅拌的时间为10-20min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min。
优选地，所述低速搅拌的转速为100-200r/min，例如可以是100r/min、110r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min、170r/min、180r/min、190r/min、200r/min。
优选地，步骤(3)所述挤出在一阶双螺杆挤出机中进行。
优选地，所述一阶双螺杆挤出机的上阶双螺杆加工温度140-175℃，例如可以是140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃。
优选地，所述一阶双螺杆挤出机的下阶单螺杆温度130-165℃，例如可以是130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃。
优选地，所述一阶双螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区和机头模具。
优选地，所述第一区的工作温度为175-185℃(例如可以是175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃)，第二区的工作温度为180-190℃(例如可以是180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃)，第三区的工作温度为185-195℃(例如可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃、195℃)，第四区的工作温度为185-195℃(例如可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃、195℃)，机头模具的工作温度为185-195℃(例如可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃、195℃)。
优选地，步骤(3)所述切粒采用风冷磨面热切粒方式
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述PVC电缆材料中各组分相互配合，协同增效，不仅有效提高了电缆材料的抑烟阻燃性，而且还能使电缆材料具有良好的机械强度、热老化性能、耐磨性能和耐牵引性能，提高了电缆在恶劣环境下的使用寿命。
(2)本发明提供的建筑线电缆材料的抗张强度在16MPa以上，断裂伸长率在200％以上，氧指数在32％以上，电解质强度在20MV/m以上，单根垂直燃烧均通过。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种PVC电缆材料，所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂(聚合度为1700)100份、对苯二甲酸二辛酯40份、环氧大豆油10份、十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土10份、介孔二氧化硅(粒径为80μm、比表面积为600m2/g)5份、亚磷酸二苯异辛酯6份、磷酸氢二铵2份、2,6-三丁基-4-甲基苯酚6份、硫代二丙酸二月桂酯5份、硬脂酸钙2份、二月桂酸二丁基锡1份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份、炭黑0.5份。
本实施例所述PVC电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将PVC树脂、对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油加入高速混合机中，通入0.15MPa的蒸气压加热至70℃，以800r/min的转速，混合搅拌3min，得到混合浆；
(2)向步骤(1)得到的混合浆中加入十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土、介孔二氧化硅、亚磷酸二苯异辛酯、磷酸氢二铵、2,6-三丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、硬脂酸钙、二月桂酸二丁基锡、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、炭黑，先以1500r/min的速度在120℃下高速搅拌5min，再以100r/min的速度在50℃下低速搅拌10min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料加入一阶双螺杆挤出机中挤出，所述一阶双螺杆挤出机的上阶双螺杆加工温度140℃，所述一阶双螺杆挤出机的下阶单螺杆温度130℃，所述第一区的工作温度为175℃，第二区的工作温度为180℃，第三区的工作温度为185℃，第四区的工作温度为185℃，机头模具的工作温度为185℃；采用风冷磨面热切粒方式，粒料经旋风分离器、振动筛进入料仓，得到所述PVC电缆材料。
实施例2
本实施例提供一种PVC电缆材料，所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂(聚合度为1800)110份、对苯二甲酸二辛酯50份、环氧大豆油20份、十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土7.5份、介孔二氧化硅(粒径为100μm、比表面积为500m2/g)2.5份、亚磷酸三(壬基苯酯)8份、聚磷酸铵2份、2,6-三丁基-4-甲基苯酚5份、硫代二丙酸月桂十八酯6份、硬脂酸锌4份、二月桂酸二丁基锡2份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1份和钛白粉1份。
本实施例所述PVC电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将PVC树脂、对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油加入高速混合机中，通入0.2MPa的蒸气压加热至80℃，以600r/min的转速，混合搅拌5min，得到混合浆；
(2)向步骤(1)得到的混合浆中加入十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土、介孔二氧化硅、亚磷酸三(壬基苯酯)、磷酸氢二铵、2,6-三丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸月桂十八酯、硬脂酸锌、二月桂酸二丁基锡、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和钛白粉，先以2000r/min的速度在110℃下高速搅拌10min，再以200r/min的速度在40℃下低速搅拌20min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料加入一阶双螺杆挤出机中挤出，所述一阶双螺杆挤出机的上阶双螺杆加工温度175℃，所述一阶双螺杆挤出机的下阶单螺杆温度165℃，所述第一区的工作温度为185℃，第二区的工作温度为190℃，第三区的工作温度为195℃，第四区的工作温度为195℃，机头模具的工作温度为195℃；采用风冷磨面热切粒方式，粒料经旋风分离器、振动筛进入料仓，得到所述PVC电缆材料。
实施例3
本实施例提供一种PVC电缆材料，所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂(聚合度为1750)80份、对苯二甲酸二辛酯30份、环氧大豆油10份、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性蒙脱土5份、介孔二氧化硅(粒径为100μm、比表面积为500m2/g)5份、亚磷酸三(壬基苯酯)6份、焦磷酸铵3份、双(3,5-三丁基-4-羟基苯基)硫醚5份、硫代二丙酸月桂十八酯5份、石蜡2份、甲基硫醇锡2份。
本实施例所述PVC电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将PVC树脂、对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油加入高速混合机中，通入0.25MPa的蒸气压加热至80℃，以600r/min的转速，混合搅拌3min，得到混合浆；
(2)向步骤(1)得到的混合浆中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯改性蒙脱土、介孔二氧化硅、亚磷酸三(壬基苯酯、磷酸氢二铵、双(3,5-三丁基-4-羟基苯基)硫醚、硫代二丙酸月桂十八酯、石蜡、甲基硫醇锡，先以2000r/min的速度在110℃下高速搅拌10min，再以200r/min的速度在40℃下低速搅拌20min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料加入一阶双螺杆挤出机中挤出，所述一阶双螺杆挤出机的上阶双螺杆加工温度175℃，所述一阶双螺杆挤出机的下阶单螺杆温度165℃，所述第一区的工作温度为185℃，第二区的工作温度为190℃，第三区的工作温度为195℃，第四区的工作温度为195℃，机头模具的工作温度为195℃；采用风冷磨面热切粒方式，粒料经旋风分离器、振动筛进入料仓，得到所述PVC电缆材料。
实施例4
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于，所述亚磷酸二苯异辛酯4份、磷酸氢二铵4份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于，所述亚磷酸二苯异辛酯7份、磷酸氢二铵1份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：填料不含十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土，仅含介孔二氧化硅15份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：填料不含介孔二氧化硅，仅含十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土15份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC树脂的聚合度为1500，其他组分含量及制备方法同实施例1。
实施例9
本实施例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC树脂的聚合度为2000，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC电缆材料不含对苯二甲酸二辛酯，环氧大豆油添加至50份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC电缆材料不含环氧大豆油，对苯二甲酸二辛酯添加至50份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述对苯二甲酸二辛酯为10份，环氧大豆油为30份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例4
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC电缆材料不含硫代二丙酸二月桂酯(辅助抗氧剂)，2,6-三丁基-4-甲基苯酚(主抗氧剂)添加至11份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例5
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于：所述PVC电缆材料不含2,6-三丁基-4-甲基苯酚(主抗氧剂)，硫代二丙酸二月桂酯(辅助抗氧剂)添加至11份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例6
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于阻燃剂不含有机阻燃剂亚磷酸二苯异辛酯，仅含磷酸氢二铵8份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
对比例7
本对比例提供一种PVC电缆材料，与实施例1相比，区别仅在于阻燃剂不含无机阻燃剂磷酸氢二铵，仅含亚磷酸二苯异辛酯8份，其他组分含量及制备方法同实施例1。
试验例1
对上述实施例1-9和对比例1-7提供的电缆材料的性能进行测试，测试标准包括：抗张强度、断裂伸长率：GB/T2951；氧指数(氧指数是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度，以氧所占的体积百分数的数值来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧)：ISO 4586，单根垂直燃烧：GB/T18380-2008，电解质强度，通过电解质分析仪测定(PL1000A)，具体测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002342965700000151
由上述测试结果可知，本实施例1-9制备的PVC电缆材料的抗张强度在16MPa以上，断裂伸长率在200％以上，氧指数在32％以上，电解质强度在20MV/m以上，这充分说明了本发明所述PVC电缆材料中各组分相互配合，协同增效，不仅有效提高了电缆材料的抑烟阻燃性，而且还能使电缆材料具有良好的机械强度和电气性能。
试验例2
依照JB/T10436标准，对上述实施例1-9和对比例1-7提供的电缆材料的耐温性性能进行测试，热老化测试方法为加热至(135±2)℃并维持240h后，分别测试绝缘及护套抗张强度、断裂伸长率、老化后的质量，并计算绝缘及护套抗张变化率，绝缘及护套断裂伸长变化率；老化后的质量损失：低温弯曲试验方法：冷却温度(-40±2)℃，时间16h，试棒直径为电缆外径的4～5倍，绕3～4圈，试验后表面不应有目力可见裂纹，具体测试结果间表2。
表2
Figure BDA0002342965700000161
由上述测试结果可知，本实施例1-9制备的PVC电缆材料经热老化试验后的抗张变化率在20％以下，断裂伸长变化率在20％以下，老化后质量损失率造18％以下，这充分说明了本发明所述PVC电缆材料中各组分相互配合，协同增效，不仅有效提高了电缆材料的抑烟阻燃性，而且可以提高电缆的强度，有效地减少机械损伤，延长电缆使用寿命。本发明电缆料还具有优良的耐磨性、耐腐蚀性、耐热老化性和低温性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明所述的PVC电缆材料及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (38)

1.一种PVC电缆材料，其特征在于，所述PVC电缆材料按重量份数计包括：PVC树脂90-110份、对苯二甲酸二辛酯30-50份、环氧大豆油5-20份、填料10-20份、有机阻燃剂1-10份、无机阻燃剂1-10份、主抗氧剂3-6份、辅助抗氧剂3-6份、润滑剂1-5份和稳定剂1-5份；
所述填料为有机改性蒙脱土和介孔二氧化硅；
所述有机改性蒙脱土包括甲基丙烯酸缩水甘油酯改性蒙脱土、甜菜碱改性的蒙脱土、十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的蒙脱土、十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土；
所述有机阻燃剂和无机阻燃剂的质量比为(2-4):1。
2.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述PVC树脂的聚合度为1700-1800。
3.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述介孔二氧化硅的粒径为80-100μm。
4.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述介孔二氧化硅的比表面积为500-600m2/g。
5.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，
所述有机阻燃剂包括亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸三(壬基苯酯)、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯或三(二氯丙基)磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述无机阻燃剂为磷酸盐阻燃剂。
7.根据权利要求6所述PVC电缆材料，其特征在于，所述磷酸盐包括磷酸氢二铵、焦磷酸铵、次磷酸铝或聚磷酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧化剂。
9.根据权利要求8所述PVC电缆材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧化剂包括2,6-三丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三丁基-4-羟基苯基)硫醚或四[β-(3,5-三丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或至少两种的混合物。
10.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，辅助抗氧剂为硫酯类抗氧剂的组合。
11.根据权利要求10所述PVC电缆材料，其特征在于，所述硫酯类抗氧剂包括硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸月桂十八酯、硫代二丙酸二(十三酯)或硫代二丙酸二(十四酯)中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求1所述的PVC电缆材料，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、蒙旦蜡或石蜡中的任意一种或至少两种的组合。
13.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述稳定剂包括二月桂酸二丁基锡、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、甲基硫醇锡、丁基硫醇锡、双丁基二氯化锡或辛基硫醇锡中的任意一种或至少两种的组合。
14.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述PVC电缆材料还包括紫外线吸收剂。
15.根据权利要求14所述PVC电缆材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂在所述PVC电缆材料中的重量份数为0.5-2份。
16.根据权利要求14所述PVC电缆材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并***中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求1所述PVC电缆材料，其特征在于，所述PVC电缆材料还包括着色剂。
18.根据权利要求17所述PVC电缆材料，其特征在于，所述着色剂在所述PVC电缆材料中的重量份数为0.5-1份。
19.根据权利要求17所述PVC电缆材料，其特征在于，所述着色剂包括钛白粉、炭黑或色粉中的任意一种或至少两种的组合。
20.根据权利要求1-19中任一项所述PVC电缆材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将PVC树脂、对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油混合搅拌，得到混合浆；
(2)向步骤(1)得到的混合浆中加入填料、有机阻燃剂、无机阻燃剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂和稳定剂，混合搅拌，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料挤出、切粒，得到所述PVC电缆材料。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合搅拌在高速混合机中进行。
22.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合搅拌在通入0.15-0.25MPa的蒸气压下进行。
23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合搅拌的温度为70-80℃。
24.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合搅拌的时间为3-5min。
25.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合搅拌的转速为600-800r/min。
26.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合搅拌为：先进行高速搅拌再进行低速搅拌。
27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的温度为110-120℃。
28.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的时间为5-10min。
29.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的转速为1500-2000r/min。
30.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌的温度为40-50℃。
31.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌的时间为10-20min。
32.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌的转速为100-200r/min。
33.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述挤出在一阶双螺杆挤出机中进行。
34.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，所述一阶双螺杆挤出机的上阶双螺杆加工温度140-175℃。
35.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，所述一阶双螺杆挤出机的下阶单螺杆温度130-165℃。
36.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，所述一阶双螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区和机头模具。
37.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述第一区的工作温度为175-185℃，第二区的工作温度为180-190℃，第三区的工作温度为185-195℃，第四区的工作温度为185-195℃，机头模具的工作温度为185-195℃。
38.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述切粒采用风冷磨面热切粒方式。
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