本發(fā)明涉及電纜料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料。
背景技術(shù)：
在已知的電線或電纜絕緣或護(hù)套材料通常采用聚烯烴或聚氯乙烯等不可降解的石油資源為原料的樹脂作為絕緣體，具有優(yōu)異使用性能和較長的使用時間。但由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等原因，基本不能降解或需要數(shù)百年時間才能分解。一旦廢棄將造成嚴(yán)重的環(huán)境影響——如果將其焚燒會產(chǎn)生大量CO2甚至有毒有害氣體，危害環(huán)境安全；填埋則占用土地資源，并且土壤存在有機(jī)物析出的巨大環(huán)境風(fēng)險；即使回收利用也僅能回收部分體積大，易回收，尚未老化和交聯(lián)的材料，大部分電線、電纜不能回收而造成環(huán)境風(fēng)險。
為此，人們想到利用環(huán)境友好材料——生物基高分子材料和可降解高分子材料，用以制作電線或電纜的絕緣材料。尤其是聚乳酸，作為一種使用生物資源得到的生物可降解材料，其具有突出的環(huán)境友好性能。聚乳酸在常規(guī)使用環(huán)境下非常穩(wěn)定，電氣性能與常規(guī)聚合物絕緣材料類似。
但聚乳酸在常溫下是一種硬而脆的材料，柔韌性差而不適宜直接制成電線電纜絕緣材料。
目前，關(guān)于聚乳酸絕緣材料的資料較少。
中國專利公開號 CN 101423654公開了一種可降解電纜用塑料絕緣和護(hù)套材料及電纜，該專利通過聚乳酸與補(bǔ)強(qiáng)劑、無機(jī)阻燃劑、抗氧劑、抑銅劑等共混制造電纜用絕緣材料和護(hù)套材料，該材料通過填充大量無機(jī)阻燃劑和填料，而沒有進(jìn)行增韌改性，其機(jī)械性能極差，仍然是一種硬而脆的材料，成型性能差，完全沒有專利所述的實(shí)用價值。
中國專利公開號 CN 104356620A公開了一種可降解的電力絕緣材料，該專利通過聚乳酸與細(xì)菌纖維素、交聯(lián)聚乙烯、聚碳酸酯、乙丙橡膠、玻璃纖維等共混制備，其具有部分的降解性能，但聚乳酸與交聯(lián)聚乙烯、聚碳酸酯、乙丙橡膠相容性很差，機(jī)械性能不佳，同時采用含鹵阻燃劑制備，造成變相的環(huán)境污染的同時不符合當(dāng)今的無鹵阻燃的發(fā)展趨勢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料，該電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料具有耐熱性、耐久性能和可降解性，使用過程中穩(wěn)定，同時具有天然抑菌性能，廢棄后又可生物降解，碳足跡非常低，將對環(huán)境的影響降至最低。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料，由以下重量份的組分組成：
L-聚乳酸 65~85份，
D-聚乳酸 20~30份，
異山梨醇二酯 15~25份，
己二酸二丁基二甘酯 5~10份，
N-水楊酰氨基鄰苯二酰亞胺 1~2份，
N,N'-雙[β(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼 0.02~0.05份，
碳二亞胺 2~5份，
異氰酸鹽 0.1~0.8份，
阻燃劑 30~50份，
三烯丙基以三聚氰酸酯 5~8份，
三甲代烯丙基硬氰酸酯 1~3份，
填料 2~20份。
上述技術(shù)方案進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下：
1. 上述方案中，所述阻燃劑為縮聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、環(huán)狀磷酸酯、磷氰阻燃劑、三聚氰胺氰尿酸鹽、氫氧化鋁中的至少2種。
2. 上述方案中，所述L-聚乳酸和D-聚乳酸的重均分子量為100000~400000。
3. 上述方案中，所述填料為納米二氧化硅、納米滑石粉、納米層狀硅酸鹽、納米碳酸鈣、氧化鋅和高嶺土中的至少2種。
由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料，其采用L-聚乳酸、D-聚乳酸與異山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯協(xié)同作用，聚乳酸樹脂的拉伸強(qiáng)度從55MPa降低至10~30MPa，斷裂伸長率從5~10%大幅增加至200~350%，使其物理機(jī)械性能大大改善；其次，其在L-聚乳酸、D-聚乳酸中進(jìn)一步添加碳二亞胺2~5份、異氰酸鹽0.1~0.8份，對聚乳酸羧基的封端，抑制活潑氫的聚乳酸的催化水解，使聚乳酸較長時間內(nèi)保持原有性能，提高耐久性能；再次，其進(jìn)一步添加N-水楊酰氨基鄰苯二酰亞胺1~2份、N,N'-雙[β(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼0.02~0.05份抑制重金屬離子對聚乳酸樹脂的催化老化作用，提高其耐久性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
實(shí)施例1~4：一種電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料，由以下重量份的組分組成：
表1
上述L-聚乳酸和D-聚乳酸的重均分子量為100000~400000。
實(shí)施例1阻燃劑為縮聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯按照重量份1：1混合；所述填料為納米二氧化硅、納米滑石粉形成的混合物。
實(shí)施例2阻燃劑為環(huán)狀磷酸酯、磷氰阻燃劑形成混合物；所述填料為納米層狀硅酸鹽、納米碳酸鈣按照重量份1：2混合。
實(shí)施例3阻燃劑為磷酸三苯酯、環(huán)狀磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸鹽形成的混合物；所述填料為納米滑石粉、氧化鋅按照重量份1：1混合。
實(shí)施例4阻燃劑為環(huán)狀磷酸酯、磷氰阻燃劑按照重量份1：2形成的混合物；所述填料為納米層狀硅酸鹽、納米碳酸鈣、氧化鋅按照重量份1：1混合。
本實(shí)施例的電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料的制造方法，如下：
將L-聚乳酸、D-聚乳酸、異山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯、N-水楊酰氨基鄰苯二酰亞胺、N,N'-雙[β(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼、碳二亞胺、異氰酸鹽、阻燃劑、三烯丙基以三聚氰酸酯、三甲代烯丙基硬氰酸酯、填料，混合均勻，在160-210℃條件下熔融共混擠出造粒。將干燥后的粒子用Φ25mm實(shí)驗(yàn)室擠出機(jī)擠出電線，擠出溫度180℃～200℃，電線擠出后通過水槽急劇冷卻。將試制的電線進(jìn)行電子束輻照交聯(lián)，輻照劑量為3M rad。
比較例1 將干燥的100質(zhì)量份聚乳酸樹脂，10質(zhì)量份檸檬酸三丁酯，0.4質(zhì)量份抗氧劑1010和168混合物，0.02質(zhì)量份 抗銅劑N-水楊酰胺基鄰苯二酰亞胺混合均勻，5質(zhì)量份納米碳酸鈣，在160-210℃條件下熔融共混擠出造粒。將干燥后的粒子用Φ25mm實(shí)驗(yàn)室擠出機(jī)擠出電線，擠出溫度180℃～200℃，電線擠出后通過水槽急劇冷卻。
比較例2 將干燥的100質(zhì)量份聚乳酸樹脂，10質(zhì)量份增塑劑環(huán)己烷1,2二甲酸二異壬基酯（DINCH）,0.4質(zhì)量份抗氧劑1010和168混合物，0.02質(zhì)量份 抗銅劑N-水楊酰胺基鄰苯二酰亞胺，5質(zhì)量份改性高嶺土混合均勻，在160-210℃條件下熔融共混擠出造粒。將干燥后的粒子用Φ25mm實(shí)驗(yàn)室擠出機(jī)擠出電線，擠出溫度180℃～200℃，電線擠出后通過水槽急劇冷卻。
實(shí)施例1~4所制得的電線電纜用耐熱性可降解絕緣材料的性能測試數(shù)據(jù)，如表2所示：
表2
從實(shí)施例1~4與比較例1、2可以看出，本發(fā)明采用L-聚乳酸、D-聚乳酸與異山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯協(xié)同作用，具有良好的增韌效果，使其具有高的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度，滿足電線電纜的性能要求；通過輻照交聯(lián)的方式，使改性材料具有了120℃耐熱性；復(fù)配的阻燃體系良好的阻燃性能；水解抑制劑封端和輻照交聯(lián)共同作用，使改性材料具有良好的耐久性能。本發(fā)明中的L-聚乳酸、D-聚乳酸、異山梨醇二酯、己二酸二丁基二甘酯和阻燃劑等組分在生物堆肥條件下都可以實(shí)現(xiàn)生物降解，解決了廢棄物的環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)了可降解材料在電線電纜領(lǐng)域的應(yīng)用，為解決石油基絕緣材料廢棄物對環(huán)境造成的污染提供了一種思路。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。