CN1341681A - 用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料 - Google Patents

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李静
陆耀明
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Abstract

一种用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料,其特征在于:它的重量配比包括聚氯乙烯100份;主增塑剂30～90份;钙锌复合稳定剂3～10份;辅增塑剂2～15份;填料5～50份。其200℃条件下的热稳定时间可达100－120分钟,具有无铅、无污染的优点。

Description

                      用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料
本发明涉及一种软聚氯乙烯塑料材料，属于工业用高分子材料领域。
现有技术中，聚氯乙烯的分子的极性很强，它主要是由单体氯乙烯聚合而成的线形高分子，由于分子间的作用力大，因而其软化温度和熔融温度高，玻璃化温度高(Tg＝80～82℃)。因此，一般需加热至150～160℃以上才能使其塑化加工，故通常加工温度在150～210℃之间。但一般市售聚氯乙烯树脂在加热条件下极不稳定，当其受热时温度超过90℃就开始分解，温度高于120℃便明显分解，结果是放出大量氯化氢(HCL)气体，随逸出氯化氢(HCL)量的增加，聚氯乙烯塑料颜色逐渐变深。因此不加入稳定剂的纯聚氯乙烯树脂是无法进行加工和应用的。随着对聚氯乙烯研究的深入，在塑料中添加铅盐稳定剂后，聚氯乙烯才凭借着优良的物理性能和阻燃性能而稳居各大塑料的前列。在不交联的情况下，普通的软聚氯乙烯塑料拉伸强度可达20Mpa左右，断裂伸长率为300％左右，并且它还能与普通填料很好地结合，耐温可达105℃，纯聚氯乙烯的氧指数可达41％。另外，它还具有优异的电器绝缘性能，因而在电线电缆行业独领风骚，特别是在低压电线电缆方面，占有极大的优势。但这些软聚氯乙烯塑料都含有重金属铅盐或其它的重金属。虽然，铅盐稳定剂有着极佳的稳定性能，但它随着软聚氯乙烯的老化或其它方式进入人类的生活，直接影响到人类的生活，也给环境造成了严重的负面影响。对于软聚氯乙烯塑料的无铅化研究，国内外科研机构做了大量的工作，也找到了一些途径。其中一种是：含有机锡的聚氯乙烯。有机锡稳定剂具有稳定效果好，用量少的优点，主要用于高透明的硬质和软质塑料制品中，但有机锡大多具有毒性，大部分还有特殊臭味，虽加工初期色相好，但后期会较快变色，出现黑斑。另外一种则是用：硬脂酸钙和硬脂酸锌配合螯合剂，中国专利公开号CN1032014C公开了“新型输血或输液用软聚氯乙烯塑料组合物”，就是采用该体系，但遗撼的是它的热稳定时间太短，热稳定性无法满足电线电缆行业的要求。
本发明的目的在于提供一种具有无铅、热稳定性好的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料。
本发明的技术方案是：一种用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，它的重量配比包括
聚氯乙烯       100份；
主增塑剂       30～90份；
钙锌复合稳定剂 3～10份；
辅增塑剂       2～15份；
填料           5～50份。
所述的钙锌复合稳定剂由氢氧化钙和氢氧化锌的混合物与高级脂肪酸(如：十八酸(也称硬脂酸)、顺十八碳-9-烯酸等)进行皂化反应后，再经提纯浓缩，然后配合其它助剂，如抗氧剂，填料，润滑剂等而制成的一种用于电线电缆行业的软聚氯乙烯塑料的高效无毒稳定剂它的主要成份为有机钙盐和有机锌盐，在整个钙锌复合稳定剂中，钙含量占0.05～0.5％，锌含量占8～10％。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
经测试本发明的各项性能，它完全符合电线电缆用软聚氯乙烯塑料的要求，其热稳定性和耐侯性都显著提高。依据GB8815-88标准测试，老的无铅软聚氯乙烯的热稳定时间为30分钟，本发明的热稳定时间为100-120分钟。测试条件为温度：200℃，介质：甘油，试纸：刚果红。而在GB8815-88标准中，最高的一种软聚氯乙烯(H-90)的热稳定时间为：80分钟。
由以上结果可以看出，本发明完全能满足GB8815-88的热稳定的要求，从而突破了无铅软聚氯乙烯热稳定性的瓶颈。同时，该产品具有无气味，易加工等特点。所述的无气味指该产品在加工和二次加工过程中均无异味产生，这样大大改善了工人的工作环境。所述的易加工指该产品加工T艺简单、易操作，在造粒过程中经配料→高速捏合→加温挤出→切粒包装。挤出加工温度在：150℃～160℃。在拉线时无须专门特制螺杆，温度控制在170℃左右。
实施例：一种用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，它的重量配比包括
聚氯乙烯        100份；
主增塑剂        30～90份；
钙锌复合稳定剂  3～10份；
辅增塑剂        2～15份；
填料            5～50份。
润滑剂          0～2.5份。
所述的钙锌复合稳定剂由氢氧化钙和氢氧化锌的混合物与高级脂肪酸(如：十八酸(也称硬脂酸)、顺十八碳-9-烯酸等)进行皂化反应后，再经提纯浓缩，然后配合其它助剂，如抗氧剂，填料，润滑剂等而制成的一种用于电线电缆行业的软聚氯乙烯塑料的高效无毒稳定剂。它的主要成份为有机钙盐和有机锌盐，在整个钙锌复合稳定剂中，钙含量占0.05～0.5％，锌含量占8～10％。
  视塑料的工作温度不同，可选用不同的主增塑剂，当所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏70度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用邻苯二甲酸类增塑剂或对苯二甲酸类增塑剂或偏苯三酸类增塑剂或其混合物；当所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏80度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用偏苯三酸类增塑剂或邻苯二甲酸类增塑剂中的邻苯二甲酸二异癸酯或对苯二甲酸类增塑剂或其混合物；当所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏90度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用对苯二甲酸类增塑剂或邻苯二甲酸类增塑剂中的邻苯二甲酸二异癸酯或偏苯三酸类增塑剂或其混合物；当所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏105度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用偏苯三酸类增塑剂或其混合物。
所述的邻苯二甲酸类增塑剂可以是邻苯二甲酸二(2-乙基)已酯或邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二异癸酯等；所述的对苯二甲酸类增塑剂可以是对苯二甲酸二(2-乙基)己酯等；所述的偏苯三酸类增塑剂可以是偏苯三酸三辛酯等。所述的辅增塑剂为环氧化大豆油或环氧化油酸丁酯或其混合物。所述的填料为碳酸钙或陶土或其混合物。所述的润滑剂是硬脂酸或石蜡或聚乙烯蜡或其混合物。
具体实例1：
耐温等级                     70℃   80℃   90℃   105℃
(1)聚氯乙烯                  100    100    100    100
(2)邻苯二甲酸一二(2-7基)己酯 30～40
(3)邻苯二甲酸二异癸酯               30～80 30～80
(4)对苯二甲酸二(2-乙基)己酯  30～40 10～20 10～20
(5)偏苯三酸三辛酯                                  30～90
(6)钙锌复合稳定剂            3～10   3～10  3～10  3～10
(7)辅增塑剂                  2～15   2～15  2～15  2～15
(8)填料                      5～50   5～50  5～50   5～50
(9)润滑剂                    0～2.5  0～2.5 0～2.5 0～2.5
以上份数均为重量份数，主增塑剂也只列举常用的几种。
具体实例2，以70℃材料为例具体配方如下：
70℃绝缘料         70℃护套料
(1)聚氯乙烯        100份(重量)      100份(重量)
(2)主增塑剂        30～90份(重量)   30～90份(重量)
(3)钙锌复合稳定剂  3～10份(重量)    3～10份(重量)
(4)辅增塑剂        2～15份(重量)    2～15份(重量)
(5)碳酸钙        5～40份(重量)    5～50份(重量)
(6)陶土          5～15份(重量)     ——
(7)润滑剂        0～2.5份(重量)   0～2.5份(重量)
具体实例3：
聚氯乙烯疏松型K值60～75  100份(重量)
偏苯三酸酯类             10～40份(重量)
邻苯二甲二异癸酯         10～40份(重量)
环氧大豆油                2～10份(重量)
碳酸钙                    5～50份(重量)
陶土                      0～30份(重量)
聚乙烯蜡                  0.3～0.5份(重量)
二氧化钛(颜料)            0.2～0.5份(重量)
本发明的加工方法是：配料→高速捏合→双螺杆挤出→切粒包装。捏合粉的温度在100℃左右，捏合时间为：6分钟左右；挤出加工温度：双螺杆控制在150℃～160℃。造粒后，经过在170℃左右螺杆拉线，制成的薄壁线能够满足J1128标准和JASO D611-94标准对绝缘材料的要求。
本发明的主要物理性能测试如下：
性能   单位 指标 典型值     试验方法
拉伸强度 Mpa ≥19.5  23.88  GB1040
断裂伸长率 ％ ≥250  327.56  GB1040
热老化实验条件           121℃×168h                        GB8815-88
拉伸强度残率 ％ ≥80  98.4  GB1040
断裂伸长率残率 ％ ≥75  88.4  GB1040
 20℃体积电阻系数 Ω.M ≥1.0×1012  2.0×1012  GB1410
 80℃时体积电阻系数 Ω.M ≥1.0×1010  5.0×1011  GB1410
 200℃热稳定时间 Min ≥90  120.5  GB/T2917-89
冲击脆化温度 ℃ ≥-20 通过  GB5470
热变形 ％ ≤30  15
介电强度 MV/m ≥20  25  GB1408
比重 g/cm3 1.27-1.33  1.31  GB1033-1034-86
硬度(shore D) 43-51  49
外观     塑化良好，色泽，无明显机械杂质均匀。

Claims (8)

1、一种用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：它的重量配比包括
聚氯乙烯        100份；
主增塑剂        30～90份；
钙锌复合稳定剂  3～10份；
辅增塑剂        2～15份；
填料            5～50份。
所述的钙锌复合稳定剂主要为氢氧化钙和氢氧化锌的混合物与高级脂肪酸进行皂化反应后的生成物，它的主要成份为有机钙盐和有机锌盐，在整个钙锌复合稳定剂中，钙含量占0.05～0.5％，锌含量占8～10％。
2、根据权利要求1所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：它还包括少于或等于2.5份的润滑剂。
3、根据权利要求1所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏70度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用邻苯二甲酸类增塑剂或对苯二甲酸类增塑剂或偏苯三酸类增塑剂或其混合物；所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏80度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用偏苯三酸类增塑剂或邻苯二甲酸类增塑剂中的邻苯二甲酸二异癸酯或对苯二甲酸类增塑剂或其混合物；所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏90度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用对苯二甲酸类增塑剂或邻苯二甲酸类增塑剂中的邻苯二甲酸二异癸酯或偏苯三酸类增塑剂或其混合物；所述的软聚氯乙烯塑料为摄氏105度的额定工作温度时，所述的主增塑剂采用偏苯三酸类增塑剂或其混合物。
4、根据权利要求3所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的邻苯二甲酸类增塑剂是邻苯二甲酸二(2-乙基)已酯或邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二异癸酯；所述的对苯二甲酸类增塑剂是对苯二甲酸二(2-乙基)已酯；所述的偏苯三酸类增塑剂是偏苯三酸三辛酯。
5、根据权利要求1所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的辅增塑剂为环氧化大豆油或环氧化油酸丁酯或其混合物。
6、根据权利要求1所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的填料为碳酸钙或陶土或其混合物。
7、根据权利要求2所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的润滑剂是硬脂酸或石蜡或聚乙烯蜡或其混合物。
8、根据权利要求1所述的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述的高级脂肪酸包括：十八酸或顺十八碳-9-烯酸或其组合物。
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