高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氯乙烯因?yàn)榱己玫碾姎饨^緣性能、優(yōu)異的加工性能和低廉的成本，已廣泛應(yīng)用于電線電纜的絕緣材料。但由于應(yīng)用環(huán)境不同，對(duì)聚氯乙烯絕緣電纜料的性能要求也不一樣。目前，市場(chǎng)上的聚氯乙烯絕緣電纜料大多不能很好適于高阻燃、高抗沖、耐低溫的使用條件，限制其的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高阻燃、高抗沖、耐低溫和適應(yīng)范圍廣的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚氯乙烯40%?65%、改性碳纖維8%?12%、納米碳酸鈣5%?10%、氫化丁腈橡膠粉5%?8%、ACR 2%?4%、鈣鋅穩(wěn)定劑0.5%?1.5%、增塑劑5%?10%、阻燃劑6%?9%、抗靜電劑1%?3%、光穩(wěn)定劑0.5%?2%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤(rùn)滑劑0.5% ?1%。
[0005]所述聚氯乙烯的平均聚合度在800?1200、重均分子量在50000?120000、粒度在100?300目范圍。
[0006]所述改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)高氯酸溶液改性氧化處理、且直徑在3?30 μ m、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙稀腈碳纖維。
[0007]所述氫化丁腈橡膠粉中的丙烯腈含量在25wt%?40wt%。
[0008]所述納米碳酸鈣為表面經(jīng)過(guò)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑活化處理、且粒徑在I?10nm的輕質(zhì)碳酸鈣納米粒子。
[0009]所述ACR為具有核-殼結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸甲酯聚合物。
[0010]所述增塑劑為質(zhì)量比I?2:1的環(huán)己烷1，2_ 二甲酸二異壬基酯與癸二酸二辛酯的復(fù)配物。
[0011]所述阻燃劑為質(zhì)量比為2?4:1的聚苯基膦酸二苯砜酯與聚二甲基硅氧烷的復(fù)配物。
[0012]所述抗靜電劑為質(zhì)量比1:1的硬脂酸單甘酯與烷基苯磺酸鈉的復(fù)配物。
[0013]所述光穩(wěn)定劑為質(zhì)量比1:1的受阻胺類高分子量光穩(wěn)定劑GW-944Z與GW-622的復(fù)配物。
[0014]所述復(fù)合抗氧劑為質(zhì)量比1:1的受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
[0015]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、乙撐雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一種。
[0016]上述高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料的制備方法，包括以下步驟:
(I)、將直徑在3?30 μm、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙烯腈碳纖維加入質(zhì)量濃度為98%的高氯酸溶液中，在60°C?90°C溫度下超聲處理30?120min，然后用去離子水沖洗至中性，再通過(guò)真空烘箱在80°C?150°C溫度下干燥24?48h，即得所述的改性碳纖維；
(2 )、按重量配比稱取各組分，包括步驟(I)得到的改性碳纖維；
(3)、將聚氯乙烯、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和抗靜電劑依次加入混合機(jī)中，加熱攪拌至60°C?80°C后，加入步驟(I)得到的改性碳纖維，并加入其它組分，加熱攪拌至90°C?115°C后，保持?jǐn)嚢?0?40min，然后停止加熱，待物料自然冷卻至45°C以下時(shí)，出料；
(4)、將步驟(3)得到的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑化風(fēng)冷造粒，控制雙螺桿擠出機(jī)溫度在155°C?185°C、螺桿轉(zhuǎn)速在20?40r/min范圍，即得所述的高性能低成本聚氯乙稀絕緣電纜料。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有優(yōu)異的阻燃性、耐低溫性、抗沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、良好電絕緣性能和耐候性能等優(yōu)點(diǎn)，而且加工性能好，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019]實(shí)施例1:
一種高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚氯乙烯40%、改性碳纖維12%、納米碳酸鈣10%、氫化丁腈橡膠粉8%、ACR 4%、鈣鋅穩(wěn)定劑1.5%、增塑劑10%、阻燃劑9%、抗靜電劑2%、光穩(wěn)定劑2%、抗氧劑0.5%、硬脂酸鈣1%，所述改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)高氯酸溶液改性氧化處理、且直徑在3?30 μ m、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙烯腈碳纖維，所述納米碳酸鈣為表面經(jīng)過(guò)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑活化處理、且粒徑在I?10nm的輕質(zhì)碳酸鈣納米粒子，所述增塑劑為質(zhì)量比1:1的環(huán)己烷1，2_二甲酸二異壬基酯與癸二酸二辛酯的復(fù)配物，所述阻燃劑為質(zhì)量比為2:1的聚苯基膦酸二苯砜酯與聚二甲基硅氧烷的復(fù)配物，所述抗靜電劑為質(zhì)量比1:1的硬脂酸單甘酯與烷基苯磺酸鈉的復(fù)配物，所述光穩(wěn)定劑為質(zhì)量比1:1的受阻胺類高分子量光穩(wěn)定劑GW-944Z與GW-622的復(fù)配物，所述復(fù)合抗氧劑為質(zhì)量比1:1的受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
[0020]制備方法:(I)、將直徑在3?30 μπκ長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙稀腈碳纖維加入質(zhì)量濃度為98%的高氯酸溶液中，在60°C?90°C溫度下超聲處理30?120min，然后用去離子水沖洗至中性，再通過(guò)真空烘箱在80°C?150°C溫度下干燥24?48h，即得所述的改性碳纖維；(2)、按重量配比稱取各組分，包括步驟(I)得到的改性碳纖維；(3)、將聚氯乙烯、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和抗靜電劑依次加入混合機(jī)中，加熱攪拌至60 °C?80 °C后，加入步驟(I)得到的改性碳纖維，并加入其它組分，加熱攪拌至90°C?115°C后，保持?jǐn)嚢?0?40min，然后停止加熱，待物料自然冷卻至45°C以下時(shí)，出料；(4)、將步驟(3)得到的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑化風(fēng)冷造粒，控制雙螺桿擠出機(jī)溫度在155°C?185°C、螺桿轉(zhuǎn)速在20?40r/min范圍，即得所述的高性能低成本聚氯乙稀絕緣電纜料。
[0021]實(shí)施例2:
一種高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚氯乙烯65%、改性碳纖維8%、納米碳酸鈣5%、氫化丁腈橡膠粉5%、ACR 2%、鈣鋅穩(wěn)定劑0.5%、增塑劑5%、阻燃劑6%、抗靜電劑2%、光穩(wěn)定劑0.5%、抗氧劑0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.9%，所述改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)高氯酸溶液改性氧化處理、且直徑在3?30 μ m、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙烯腈碳纖維，所述納米碳酸鈣為表面經(jīng)過(guò)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑活化處理、且粒徑在I?10nm的輕質(zhì)碳酸鈣納米粒子，所述增塑劑為質(zhì)量比2:1的環(huán)己烷1，2_ 二甲酸二異壬基酯與癸二酸二辛酯的復(fù)配物，所述阻燃劑為質(zhì)量比為4:1的聚苯基膦酸二苯砜酯與聚二甲基硅氧烷的復(fù)配物，所述抗靜電劑為質(zhì)量比1:1的硬脂酸單甘酯與烷基苯磺酸鈉的復(fù)配物，所述光穩(wěn)定劑為質(zhì)量比1:1的受阻胺類高分子量光穩(wěn)定劑GW-944Z與GW-622的復(fù)配物，所述復(fù)合抗氧劑為質(zhì)量比1:1的受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
[0022]制備方法:(I)、將直徑在3?30 μπκ長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙稀腈碳纖維加入質(zhì)量濃度為98%的高氯酸溶液中，在60°C?90°C溫度下超聲處理30?120min，然后用去離子水沖洗至中性，再通過(guò)真空烘箱在80°C?150°C溫度下干燥24?48h，即得所述的改性碳纖維；(2)、按重量配比稱取各組分，包括步驟(I)得到的改性碳纖維；(3)、將聚氯乙烯、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和抗靜電劑依次加入混合機(jī)中，加熱攪拌至60 °C?80 °C后，加入步驟(I)得到的改性碳纖維，并加入其它組分，加熱攪拌至90°C?115°C后，保持?jǐn)嚢?0?40min，然后停止加熱，待物料自然冷卻至45°C以下時(shí)，出料；(4)、將步驟(3)得到的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑化風(fēng)冷造粒，控制雙螺桿擠出機(jī)溫度在155°C?185°C、螺桿轉(zhuǎn)速在20?40r/min范圍，即得所述的高性能低成本聚氯乙稀絕緣電纜料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚氯乙烯40%?65%、改性碳纖維8%?12%、納米碳酸鈣5%?10%、氫化丁腈橡膠粉5%?8%、ACR 2%?4%、鈣鋅穩(wěn)定劑0.5%?1.5%、增塑劑5%?10%、阻燃劑6%?9%、抗靜電劑1%?3%、光穩(wěn)定劑0.5%?2%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤(rùn)滑劑0.5%?1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)高氯酸溶液改性氧化處理、且直徑在3?30 μ m、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙烯腈碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述納米碳酸鈣為表面經(jīng)過(guò)鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑活化處理、且粒徑在I?10nm的輕質(zhì)碳酸鈣納米粒子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述增塑劑為質(zhì)量比I?2:1的環(huán)己烷1，2-二甲酸二異壬基酯與癸二酸二辛酯的復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述阻燃劑為質(zhì)量比為2?4:1的聚苯基膦酸二苯砜酯與聚二甲基硅氧烷的復(fù)配物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述抗靜電劑為質(zhì)量比1:1的硬脂酸單甘酯與烷基苯磺酸鈉的復(fù)配物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑為質(zhì)量比1:1的受阻胺類高分子量光穩(wěn)定劑GW-944Z與GW-622的復(fù)配物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述復(fù)合抗氧劑為質(zhì)量比1:1的受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、乙撐雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)、將直徑在3?30 μm、長(zhǎng)度在10?75cm范圍的聚丙烯腈碳纖維加入質(zhì)量濃度為98%的高氯酸溶液中，在60°C?90°C溫度下超聲處理30?120min，然后用去離子水沖洗至中性，再通過(guò)真空烘箱在80°C?150°C溫度下干燥24?48h，即得所述的改性碳纖維； (2 )、按重量配比稱取各組分，包括步驟(I)得到的改性碳纖維； (3)、將聚氯乙烯、鈣鋅穩(wěn)定劑、增塑劑和抗靜電劑依次加入混合機(jī)中，加熱攪拌至60°C?80°C后，加入步驟(I)得到的改性碳纖維，并加入其它組分，加熱攪拌至90°C?115°C后，保持?jǐn)嚢?0?40min，然后停止加熱，待物料自然冷卻至45°C以下時(shí)，出料； (4)、將步驟(3)得到的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑化風(fēng)冷造粒，控制雙螺桿擠出機(jī)溫度在155°C?185°C、螺桿轉(zhuǎn)速在20?40r/min范圍，即得所述的高性能低成本聚氯乙稀絕緣電纜料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料及其制備方法。本發(fā)明的高性能低成本聚氯乙烯絕緣電纜料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：聚氯乙烯40%～65%、改性碳纖維8%～12%、納米碳酸鈣5%～10%、氫化丁腈橡膠粉5%～8%、ACR 2%～4%、鈣鋅穩(wěn)定劑0.5%～1.5%、增塑劑5%～10%、阻燃劑6%～9%、抗靜電劑1%～3%、光穩(wěn)定劑0.5%～2%、抗氧劑0.1%～0.5%、潤(rùn)滑劑0.5%～1%。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有優(yōu)異的阻燃性、耐低溫性、抗沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、良好電絕緣性能和耐候性能等優(yōu)點(diǎn)，而且加工性能好，成本低。
【IPC分類】C08K5-103, C08L83-04, C08L33-12, C08K9-04, C08K5-42, C08L15-00, C08K9-02, C08K7-06, C08K5-12, H01B3-44, C08K5-11, C08K13-06, C08L81-06, C08L27-06, C08K3-26
【公開號(hào)】CN104861338
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410826661
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】殷培花
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日