一种环保可回收聚氯乙烯电缆料及其制备方法与流程

文档序号：18556161发布日期：2019-08-30 22:37阅读：377来源：国知局

本发明涉及电缆料领域，具体涉及一种环保可回收聚氯乙烯电缆料及其制备方法。

背景技术：

随着社会的发展，电气化技术应用越来越普遍，很多行业都开始用到了电缆，这导致我国电缆料的需求日益增长，相关的生产企业得到了很大的发展，尤其是很多相关的民营企业，在电缆料产品结构调整、生产规模、及新产品开发上跟随着市场需求和国家的政策方针，均有很大的提高。电缆料使用面的扩展，使得新出现的某些使用环境比较特殊，不仅要求电缆具有安全、环保、无卤、低烟、耐高温等性能，甚至还要求高耐油、耐刮擦、高阻燃。随着科学的发展和研究的深入，使众多环保型的聚氯乙烯制品被研发出来，电线电缆也深受其益，与环保聚氯乙烯电线电缆配套的环保型聚氯乙烯电缆料在近几年的飞速发展就是一个证明。研究出既具有良好的阻燃性能、同时具有环保性能，良好的机械加工性、较好的绝缘性能的电缆料材料成为电缆料发展的方向，本发明通过添加改性硅胶和改性填料，以及相关的复配助剂，大大提高了材料间的相容性，提高了电缆料的机械加工性能的同时还保证了电缆料的阻燃性能，在特定的条件下可以多聚氯乙烯电缆料进行回收再利用，环保经济。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种环保可回收聚氯乙烯电缆料，该电缆料耐刮擦、高阻燃、低烟、无毒、良好的机械加工性、投入成本低，并且可以生产满足高耐油阻燃电缆料；同时提供一种用于上述环保可回收聚氯乙烯电缆料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：。

一种环保可回收聚氯乙烯电缆料，由下述按重量份计的组分组成：

进一步，上述的改性填料由下列重量份的原料制成：蒙脱土5-8份、膨润土8-12份、黄土3-8份、硅藻土2-4份、硬脂酸钙1-2份、氯化石蜡1-2份、聚乙二醇6003-5份、亚磷酸三苯酯5-8、抗氧剂10103-5份、硼酸锌4-6、聚磷酸铵3-6份、硅烷偶联剂kh5704-8份；

进一步，上述的改性填料的制备方法是将蒙脱土、膨润土、黄土、硅藻土在高速搅拌机中混合均匀，再在650-750℃下煅烧3-5h，取出后，加入5％的氢氧化钠溶液中研磨1-2h，然后，加入10％的盐酸溶液，调节ph值为4-5，陈化15h，再加滴加氨水溶液调节研磨液ph为中性，加入硬脂酸钙、氯化石蜡、聚乙二醇600、亚磷酸三苯酯、抗氧剂1010、硼酸锌和聚磷酸铵后研磨，研磨浆料至400-500目后喷雾干燥，得粉末；将所得粉末与硅烷偶联剂kh570喷雾在温度为60-70℃充分混合，混合均匀即得改性填料。

进一步，上述的聚氯乙烯树脂为聚合度为1700-1850的pvc树脂、聚合度为1350-1450的pvc树脂和聚合度为1050-1200的pvc树脂的按质量比为1:3:2组成。

进一步，上述的聚酰亚胺改性硅橡胶，其结构式如下：

其中，m＝70-150，1≤n≤10，1≤x≤10。

进一步，上述的一种聚酰亚胺改性硅橡胶的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将苯二胺1.0份和0.5-0.9份的均苯四甲酸酐加入到二甲基乙酰胺中，室温搅拌反应5-8h，加入马来酸酐0.5-0.1份，继续反应3-4h，加入三乙胺1.5-2.0份和乙酸酐1.5-2.0份，升温至60℃，反应8-10h。将反应液倒入石油醚中，出现大量固体沉淀，过滤，将获得的固体用5wt％碳酸氢钠水溶液洗涤3次，去离子水洗涤三次，干燥，制备获得产物i其结构式如下：

其中：1≤n≤10；

(2)将2份的二氯二甲基硅烷加入至溶剂乙酸乙酯中，4-6份的三乙胺做缚酸剂，置于冰浴条件下，然后边搅拌、边通过恒压滴液漏斗滴加双羟基封端聚硅氧烷硅油1份，滴加完后撤去冰浴再反应2-4h后升温至60℃继续反应0.5-1h后结束反应，过滤除去沉淀，将滤液旋蒸除去乙酸乙酯，再用环己烷洗涤2次，烘干，得双氯封端的聚硅氧烷硅油溶液，其结构式如下：

其中，m＝70-150；

(3)在冰浴条件下，边搅拌、边通过恒压滴液漏斗向双氯封端的聚硅氧烷硅油的乙酸乙酯溶液中滴加0.5份的糠醇，滴加完后撤去冰浴再反应2-4h后，升温至60℃反应0.5-1h后结束反应，停止搅拌，旋蒸除去溶剂，并用环己烷洗涤2次，烘干得到产物ii，其结构式如下：

(4)在氮气气体保护下，将产物i和产物ii按摩尔比为1:2-2.2加入到反应装置中，缓慢升高温度为50-60℃直至混合均匀，继续升温至为100-110℃后反应2-3h，反应结束后冷却至室温，将固体物质用乙酸乙酯洗涤2次，烘干得聚酰亚胺改性硅橡胶。

进一步，上述的稳定剂为钙锌稳定剂或稀土钙锌复合稳定剂。

进一步，上述的增容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯共聚物或马来酸酐接枝的树脂弹性体，其中马来酸酐接枝率为0.8-2.0％。

进一步，上述的润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、石蜡、硅酮母粒、硅油、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或几种。

进一步，一种环保可回收聚氯乙烯电缆料的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：

(1)按重量份数称取聚氯乙烯树脂、聚酰亚胺改性硅橡胶、稳定剂、增容剂、润滑剂和改性填料，将称取好的聚氯乙烯树脂倒入高混机内，边搅拌边加热至90-100℃，再加入稳定剂，搅拌3-5min；然后依次加入聚酰亚胺改性硅橡胶、增容剂、润滑剂和改性填料，高速搅拌混合均匀；

(2)将步骤(1)中混合均匀的物料从混料机排出，投入双螺杆挤出机的喂料料斗中，由喂料机均匀加入双螺杆挤出机中，经过螺杆挤出机高速剪切、混炼，再通过机头的切料机造料，即可制得环保可回收聚氯乙烯电缆料。

进一步，上述的双螺杆挤出机的温度为165℃-180℃，喂料频率为10-30hz，主机转速为300-500rpm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明选用不同聚合度的聚氯乙烯树脂，提高树脂的加工性能和熔融状态的流动性，高分子链段的聚氯乙烯和低分子链段的聚氯乙烯在熔融状态下互相串联，有利于改善聚氯乙烯树脂的塑性，减少增塑剂的使用。

(2)本发明选用自制的聚酰亚胺改性硅橡胶加入到pvc电缆料的体系中，分子为线性结构，聚酰亚胺和硅氧基可以作为物理交联点，改善pvc树脂的韧性，克服纯pvc树脂硬度高，力学性能差的缺点，当温度达到200℃左右时，聚酰亚胺改性硅橡胶分子结构会发生裂解，交联点得到破坏，可对pvc树脂料进行二次或多次回收改性，这完全克服了化学法和辐照交联法不能回收再利用的弊端，有利于降低成本，保护环境。

(3)本发明选用的改性填料经过酸碱处理，与其他试剂复配形成球状颗粒，再经过硅烷偶联剂蒸汽进行表面完全包覆处理，提高了填料与聚氯乙烯树脂体系的相容性，使得填料在基体中不发生团聚并且分散良好，通过聚酰亚胺改性硅橡胶的交联作用，在聚氯乙烯基材内获得微观均相结构，使得材料老化性能、耐油性、耐候性好及耐刮擦性能得到非常显著的提升。

(4)本发明制备方法简单，操作方便，环保无污染，组成原料配方合理，投入成本低，通过各物料组分之间的协同促进效应，使制得的电缆料具有良好的机械加工性，耐候性好，耐刮擦，耐老化，阻燃性能好的特点，并且可以生产满足高耐油阻燃电缆料。

附图说明

图1为本发明制备硅橡胶中合成的产物i核磁谱图。

图2为本发明制备硅橡胶中合成的产物ii核磁谱图。

图3为本发明制备得到的硅橡胶全反射红外谱图。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

一种聚酰亚胺改性硅橡胶的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将苯二胺1.0份和0.5份的均苯四甲酸酐加入到二甲基乙酰胺中，室温搅拌反应5h，加入马来酸酐0.1份，继续反应3h，加入三乙胺1.5份和乙酸酐1.5份，升温至60℃，反应8h。将反应液倒入石油醚中，出现大量固体沉淀，过滤，将获得的固体用5wt％碳酸氢钠水溶液洗涤3次，去离子水洗涤三次，干燥，制备获得产物i，以cdcl3作溶剂，核磁特征吸收谱图(如图1所示)：δ＝8.32～8.35(a，2h)，δ＝7.84～7.88(b，4h),δ＝7.35～7.39(c，8h)。

(2)将2份的二氯二甲基硅烷加入至溶剂乙酸乙酯中，4份的三乙胺做缚酸剂，置于冰浴条件下，然后边搅拌、边通过恒压滴液漏斗滴加双羟基封端聚硅氧烷硅油1份，滴加完后撤去冰浴再反应2h后升温至60℃继续反应0.5h后结束反应，过滤除去沉淀，将滤液旋蒸除去乙酸乙酯，再用环己烷洗涤2次，烘干，得双氯封端的聚硅氧烷硅油；

(3)在冰浴条件下，边搅拌、边通过恒压滴液漏斗向双氯封端的聚硅氧烷硅油的乙酸乙酯溶液中滴加0.5份的糠醇，滴加完后撤去冰浴再反应2h后，升温至60℃反应0.5h后结束反应，停止搅拌，旋蒸除去溶剂，并用环己烷洗涤2次，烘干得到产物ii，以cdcl3作溶剂，核磁特征吸收谱图(如图2所示)：δ＝7.55～7.59(a，2h),δ＝6.39～6.43(b，4h),δ＝4.88～4.91(c，4h),δ＝0.13～0.16(d，主链甲基的峰)；

(4)在氮气气体保护下，将产物i和产物ii按摩尔比为1:2.1加入到反应装置中，缓慢升高温度为50℃直至混合均匀，继续升温至为100℃后反应3h，反应结束后冷却至室温，将固体物质用乙酸乙酯洗涤2次，烘干得聚酰亚胺改性硅橡胶，通过全反射红外检测(图3)，硅橡胶结构的红外光谱在1775cm^-1处出现了的da加成产物特征吸收峰；1252cm^-1为生成的da环上的c-o-c伸缩振动峰；1096cm^-1为环外c-o-c的吸收峰；1719cm^-1处出现了十分明显的酰胺分子中羰基(c＝o)的伸缩振动；1264cm^-1处为硅氧烷上si-ch3的吸收峰；1055cm^-1处为si-o-si的吸收峰。

改性填料由下列重量份的原料制成：蒙脱土8份、膨润土10份、黄土8份、硅藻土4份、硬脂酸钙2份、氯化石蜡2份、聚乙二醇6005份、亚磷酸三苯酯8、抗氧剂10103份、硼酸锌5、聚磷酸铵5份、硅烷偶联剂kh5706份；所述改性填料的制备方法是将蒙脱土、膨润土、黄土、硅藻土在高速搅拌机中混合均匀，再在650-750℃下煅烧3-5h，取出后，加入5％的氢氧化钠溶液中研磨1-2h，然后，加入10％的盐酸溶液，调节ph值为4-5，陈化15h，再加滴加氨水溶液调节研磨液ph为中性，加入硬脂酸钙、氯化石蜡、聚乙二醇600、亚磷酸三苯酯、抗氧剂1010、硼酸锌和聚磷酸铵后研磨，研磨浆料至400-500目后喷雾干燥，得粉末；将所得粉末与硅烷偶联剂kh570喷雾在温度为60-70℃充分混合，混合均匀即得改性填料。

实施例1

一种环保可回收聚氯乙烯电缆料，由下述按重量份计的组分组成：

所述的聚氯乙烯树脂为聚合度为1850的pvc树脂、聚合度为1450的pvc树脂和聚合度为1050的pvc树脂的按质量比为1:3:2组成。