环保耐磨非交联聚氯乙烯材料及电缆的制作方法

环保耐磨非交联聚氯乙烯材料及电缆
【技术领域】
1.本发明涉及电缆技术领域，具体涉及环保耐磨非交联聚氯乙烯材料及电缆。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快和电力工业的发展，电力电缆以其故障率低、环境 友好、节约资源、传输容量大、传输距离长等优势已成为电力传输的基本形式 之一。交联聚乙烯(xlpe)绝缘电力电缆是一种典型的以交联聚乙烯为绝缘材料 的电缆。xlpe绝缘电力电缆因其良好的机械性能、耐腐蚀性能和优异的电气性 能，广泛应用于配电网、工业设备等领域，然而，xlpe制备过程复杂。在化学 交联过程中，聚乙烯会失去热塑性特性，导致电缆寿命到期后很难回收再利用。 且在交联过程中需要进行高温高压处理，会产生如甲烷、枯基醇、苯乙酮和水 等低沸点的小分子物质，对电缆绝缘性能产生持久消极影响，且这些缺陷将不 可避免地产生大量的能源、资源浪费与环境问题。聚氯乙烯电缆料价格低廉， 性能优良，不仅是常用塑料材料之一，也在电线电缆绝缘保护材料中长期占有 重要地位，但是这种材料在较苛刻环境大规模应用时，仍存在许多问题，如耐 磨性较差等。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于设计环保耐磨非交联聚氯乙烯材料，至少可以部分地解 决上述技术问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.环保耐磨非交联聚氯乙烯材料，按照原料重量份数包括以下组分：
6.均聚度1300的聚氯乙烯树脂40～50份
7.均聚度1500的聚氯乙烯树脂10～20份
8.马来酸酐接枝聚乙烯10～15份
9.苯乙烯4
‑
8份
[0010]3‑
(2
‑
呋喃基)丙烯酸4
‑
8份
[0011]
碳酸钙晶须3～5份
[0012]
硫酸钡晶须3～5份
[0013]
增塑剂20～40份
[0014]
月桂酸钡0.5～1.5份
[0015]
水滑石1～1.5份
[0016]
钙/锌复合物1～4份。
[0017]
作为优选，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯和对苯二甲酸二辛酯。
[0018]
作为优选，其制备包括如下步骤：
[0019]
步骤s1：将碳酸钙晶须和硫酸钡晶须按照设定重量份比配料，将配料后的 碳酸钙晶须、硫酸钡晶须加入氯化铵溶液中，加热至90℃后反应7h，过滤得到 滤渣，将滤渣水洗至中性后真空干燥至恒重，得到纯化碳酸钙晶须、硫酸钡晶 须的晶须混合物；
[0020]
步骤s2：将步骤s1中晶须混合物加入到无水乙醇溶剂中，再加入硅烷偶联 剂，超声分散，使晶须混合物和硅烷偶联剂均匀分散在溶剂中，得到混合液；
[0021]
步骤s3：将步骤s2中的混合液在75℃恒温箱中静置5h后，过滤，得到滤 渣；
[0022]
步骤s4：将步骤s3中得到的滤渣用45℃的去离子水洗涤3～5次，60℃下 真空干燥24h，得到物料1；
[0023]
步骤s5：将均聚度1300的聚氯乙烯树脂、均聚度1500的聚氯乙烯树脂、 马来酸酐接枝聚乙烯、苯乙烯、3
‑
(2
‑
呋喃基)丙烯酸、增塑剂、月桂酸钡、水滑 石、钙/锌复合物于60℃下真空干燥24h，得到物料2；
[0024]
步骤s6：将物料1和物料2混合，在80℃以200～250r/min的搅拌速度搅 拌30～50min，然后在双螺杆挤出机中熔融塑化，自模头挤出成型。
[0025]
作为优选，步骤s2中所述的硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基 三甲氧基硅烷和乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷。
[0026]
作为优选，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烷和乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷的重量份数比为2:3:2。
[0027]
作为优选，步骤s2中所述硅烷偶联剂和晶须混合物的重量份比为1:0.8。
[0028]
作为优选，步骤s6中双螺杆挤出机的料筒温度为170～200℃、所述双螺杆 转速为40～70r/min。
[0029]
采用本方案的有益效果：
[0030]
1、酸钙晶须与硅烷偶联剂采用超声分散，分散更均匀和细致，各种酸钙晶 须均匀接枝在硅烷偶联剂上，从而与物料2搅拌混合后，各种酸钙晶须均匀分 散在非交联聚氯乙烯原料中，从而将酸钙晶须作为补强材料均匀地引入聚氯乙 烯材料中，将酸钙晶须的刚性、尺寸稳定性、热稳定性、耐磨、耐热、阻燃性 能与聚氯乙烯材料的韧性相结合，并在增塑剂的助剂作用下，制备的环保耐磨 非交联聚氯乙烯材料具有良好的稳定性、绝缘性、阻燃、耐热、耐化学腐蚀、 抗拉、抗弯等性能的同时还具有较高的强度、优良耐磨性能，综合性能强，使 其更好地满足长期服役的电缆绝缘和护套材料的性能要求。
[0031]
2、本材料采用共混与参酸钙晶须的技术，合理配比原料，酸钙晶须先通过 硅烷偶联剂进行改性，克服了酸钙晶须由于自身较强极性及亲水疏水特性，造 成其在基料中难以均匀分散，相容性差的问题，提高了其与环保耐磨非交联聚 氯乙烯材料配方中其他原料的界面结合力，使其形成均相体系，提高了环保耐 磨非交联聚氯乙烯材料的玻璃化转化温度，使得该环保耐磨非交联聚氯乙烯材 料可在100～115℃以上工作温度下长时间正常服役，提高传输效率，进一步提 高了环保耐磨非交联聚氯乙烯材料的耐热变形性和耐热老化性能，通过硅烷偶 联剂对酸钙晶须的改性，形成长链分子桥，进一步提高环保耐磨非交联聚氯乙 烯材料的柔韧性能，断裂伸长率大、耐寒性能好，使得制备的环保耐磨非交联 聚氯乙烯材料在提高强度和耐磨性的同时兼顾韧性和耐寒性，综合性能更优， 使其能在更严苛的条件下服役。
[0032]
3、采用聚氯乙烯树脂与马来酸酐接枝聚乙烯共混体作为基体可以提高环保 耐磨非交联聚氯乙烯材料的机械性能以及综合性能，使其拥有更优异的相容性 与柔软性。
[0033]
4、采用上述非交联制备工艺，制备出的环保耐磨非交联聚氯乙烯材料综合 性能更优异，更符合环保耐磨非交联聚氯乙烯材料的使用要求，同时本制备工 艺对工艺简单，
对反应温度和反应条件要求较低，避免了传统电缆交联工艺的 高温高压工艺要求和复杂的工艺程序，减少了工艺消耗，节约制备成本，同时， 不产生副产物，避免对环境产生的危害，更符合环保要求。
[0034]
本发明采用的另一个技术方案如下：
[0035]
电缆，采用上述任一方案中所述的环保耐磨非交联聚氯乙烯材料。
[0036]
发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式中详细的揭露。
【具体实施方式】
[0037]
下面结合本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本 发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在 没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0038]
实施例：
[0039]
电缆，采用环保耐磨非交联聚氯乙烯材料，环保耐磨非交联聚氯乙烯材料 按照原料重量份数包括以下组分：40～50份均聚度1300的聚氯乙烯树脂、10～20 份均聚度1500的聚氯乙烯树脂、10～15份马来酸酐接枝聚乙烯、4
‑
8份苯乙烯、 4
‑
8份3
‑
(2
‑
呋喃基)丙烯酸、3～5份碳酸钙晶须、3～5份硫酸钡晶须、20～40份增 塑剂、0.5～1.5份月桂酸钡、1～1.5份水滑石、1～4份钙/锌复合物。
[0040]
其中，增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯和对苯二甲酸二辛酯。
[0041]
上述环保耐磨非交联聚氯乙烯材料的制备包括如下步骤：
[0042]
步骤s1：将碳酸钙晶须和硫酸钡晶须按照一定重量份比配料，将配料后的 碳酸钙晶须、硫酸钡晶须加入氯化铵溶液中，加热至90℃后反应7h，过滤得到 滤渣，将滤渣水洗至中性后真空干燥至恒重，得到纯化碳酸钙晶须、硫酸钡晶 须的晶须混合物；
[0043]
步骤s2：将步骤s1中晶须混合物加入到无水乙醇溶剂中，再加入硅烷偶联 剂，超声分散，使晶须混合物和硅烷偶联剂均匀分散在溶剂中，得到混合液；
[0044]
步骤s3：将步骤s2中的混合液在75℃恒温箱中静置5h后，过滤，得到滤 渣。
[0045]
步骤s4：将步骤s3中得到的滤渣用45℃～55℃的去离子水洗涤3～5次， 60℃下真空干燥24h，得到物料1。
[0046]
步骤s5：将均聚度1300的聚氯乙烯树脂、均聚度1500的聚氯乙烯树脂、 马来酸酐接枝聚乙烯、苯乙烯、3
‑
(2
‑
呋喃基)丙烯酸、增塑剂、月桂酸钡、水滑 石、钙/锌复合物于60℃下真空干燥24h，得到物料2。
[0047]
步骤s6：将物料1和物料2混合，在80℃以200～250r/min的搅拌速度搅 拌30～50min，然后在双螺杆挤出机中熔融塑化，自模头挤出成型。
[0048]
其中，步骤s1中所述碳酸钙晶须、硫酸钡晶须的重量份比为(1～1.5):(0.5～1)。
[0049]
其中，步骤s2中所述硅烷偶联剂和晶须混合物的重量份比为1:0.8。
[0050]
其中，步骤s2中所述的硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲 氧基硅烷和乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧 基硅烷和乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷的重量份数比为2:3:2。
[0051]
其中，步骤s6中双螺杆挤出机的料筒温度为170～200℃、所述双螺杆转速 为40～70r/min。
[0052]
各实施例中制备环保耐磨非交联聚氯乙烯材料的原料用量如表一所示：
[0053]
表一：
[0054][0055][0056]
各实施例中制备环保耐磨非交联聚氯乙烯材料步骤s4中去离子水洗涤次 数，如表二所示：
[0057]
表二：
[0058][0059]
各实施例中制备环保耐磨非交联聚氯乙烯材料步骤s6中料筒温度和双螺杆 转速如表三所示：
[0060]
表三：
[0061]
[0062]
各实施例中制备环保耐磨非交联聚氯乙烯材料步骤s6中搅拌速度和搅拌时 间如表四所示：
[0063]
表四：
[0064][0065]
对各实施例中制备的环保耐磨非交联聚氯乙烯材料进行了断裂伸长率和拉 伸屈服强度的性能检测，检测结果如表五所示：
[0066]
表五：
[0067][0068]
从上表可以看出，本发明中制备的环保耐磨非交联聚氯乙烯材料具有较好 的断裂伸长率和拉伸屈服强度，柔韧性较好。
[0069]
以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此， 熟悉该本领域的技术人员应该明白发明包括但不限于上面具体实施方式中描述 的内容。任何不偏离发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范 围中。