一种环保低烟无铅聚氯乙烯电工管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氯乙烯电工管材料领域，具体涉及一种环保低烟无铅聚氯乙烯电工 管及制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)是世界五大通用树脂（PE、PVC、PP、PS、ABS)之一，是世界上实现 工业化时间最早、应用范围最广的通用型热塑性塑料。但是PVC结构不稳定，在加工成型中 容易降解，当加工温度达到90°C时，即发生轻微的热分解反应；当温度达到120°C时，即发 生明显的热分解反应，使PVC颜色逐渐加深。所以，必须使用热稳定剂，防止PVC在加工过 程中的热分解。
[0003] 常用的热稳定剂主要有铅盐类、金属皂类、有机锡类、稀土类和钙锌类等稳定剂。 随着人们环保意识的进一步增强，铅盐类稳定剂的使用量正逐渐减少。而有机锡类热稳定 剂由于其价格原因，目前尚得不到广泛的推广。无毒钙锌热稳定剂是目前世界上公认的无 毒、环保型热稳定剂，且具有价格低廉、润滑性良好等优点，因此具有极广阔的发展空间。而 随着国家经济改革的深入，环境保护意识的加强，使得PVC制品的生产、使用环境友好化成 为必然趋势。
[0004] 电工管是一种电气安装电线用的硬质PVC胶管，需要满足防腐蚀、防漏电、阻燃和 良好的力学性能等要求。现有的电工管材料的阻燃分为有卤阻燃和无卤阻燃两种类型，其 中有卤阻燃虽然添加量小、阻燃性能高，但其燃烧时会挥发出大量的有毒气体和浓烟，造成 "二次灾害"。无卤阻燃材料的基体一般是金属氧化物、金属有机化合物、水和金属氢氧化物 等，阻燃剂是氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化锑、钼的氧化物等。如单一使用这类阻燃剂时，阻 燃效果不太理想，添加量较大，不仅提高了产品的成本而且也影响了材料的弯折性能。
[0005] 并且，目前生产PVC电工管大量使用铅盐类稳定剂，不仅生产过程对生产者可能 造成极大的伤害而且对周边环境，包括水、土壤和空气，造成重金属沉积，从而对生活在此 环境中人类及动物造成不可估量的健康隐患。
[0006] 传统Ca/Zn复合热稳定剂虽然利用了两者具有的一定的协同效应，使其成为近年 来复合稳定剂中最活跃的研宄领域，比如刘迪强等人在公开号为CN 101967253A的中国发 明专利申请文献中公开了一种环保PVC钙锌稳定剂，涉及硬脂酸钙锌盐的复配，李剑、王杨 林等人在公开号为CN 101942110A的中国发明专利申请文献中公开了一种钙锌复合热稳 定剂，涉及硬脂酸钙锌盐的配方，安徽师范大学周运友等人在公开号为CN 102504340A的 中国发明专利申请文献中公开了一种无毒钙锌热稳定剂，涉及钙锌稳定剂分子层面混合的 方法，很好的取代了传统的有毒稳定剂。
[0007] 因此综上所述，急需要一种无铅、低烟、低卤、阻燃性能好的电工套管。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种环保低烟无铅聚氯乙烯电工管及其制备方法，该电工管的刚性 好、抗弯性能好、耐热性和耐老化性能优良、绝缘性好，制造成本低，加工工艺简单。
[0009] -种环保低烟无铅聚氯乙烯电工管，以质量分计由如下组分制成：
[0010] 聚氯乙烯树脂 100份； 碳酸钙 20~25份； 有机复合热稳定剂 3.0~5.0份; 抗冲剂 8~12份； 水滑石 2~3份； 补强剂 5~8份； 无卤消烟阻燃剂 2~4份； 内外润滑剂 1~2份； TiO2 0.7~1.3 份。
[0011] 最优选地，以质量分计由如下组分制成：
[0012] 聚氯乙烯树脂 100份；
[0013] 碳酸钙 25份; 有机复合热稳定剂 3.8份； 抗冲剂 8份； 水滑石 3份； 补强剂 5份； 无卤消烟阻燃剂 3份； 内外润滑剂 2份； TiO2 0.9 份。
[0014] 作为优选，所述有机复合热稳定剂以重量百分比计，由如下组分组成：
[0015] 尿嘧啶衍生物基锌盐 30~65%; 二酮混合物 5~30%; 有机水滑石 10~40%; 多羟基硬脂酸盐 2~15%;
[0016] 其中，所述尿嘧啶衍生物基锌盐为N，N-二甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、N-甲 基-6-氨基尿嘧啶锌盐、N-甲基-6-氨基硫脲锌盐和N，N-二甲基-6-氨基硫脲锌盐的一 种或几种的混合物。
[0017] 优选地，以重量百分比计，由如下组分制成：
[0018] 尿嘧啶衍生物基锌盐 40~60%; 二酮 5~10%; 有机水滑石 20~40%; 多羟基硬脂酸盐 5~10%。
[0019] 优选地，所述二酮为1，3-环己二酮、1-17烷基-3-苯基丙二酮、二苯基乙二酮、硬 脂酰苯甲酰甲烷、4-对甲氧基苯基_2,4_二氧代丁酸、2,4_二氧代羧酸乙酸的一种或几种 的混合物。
[0020] 进一步优选，所述二酮为1,3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮 的混合物，其中1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮的摩尔比为2 :1 :1。
[0021] 或者：所述二酮为1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰甲烷的 混合物，其中1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰甲烷的混合物的摩尔 比为2:1:1。
[0022] 水滑石采用环氧化合物作为改性剂，将环氧化合物与水滑石均匀混合后，在120°C 温度条件下，经剪切混炼，固化成密实粉末状物，制成环氧化有机水滑石。
[0023] 优选地，所述有机水滑石以重量百分比计，其组成为：
[0024] 水滑石类化合物60~95%;
[0025] 环氧化合物 5~40%;
[0026] 更进一步优选地，所述有机水滑石以重量百分比计，其组成为：
[0027] 水滑石类化合物95% ;
[0028] 环氧化合物 5% ;
[0029] 其中，所述水滑石类化合物的层板阳离子为Mg2+或Al 3+，层间阴离子为CO广、OH' SO42 _、NO3-或Cl _，所述水滑石类化合物的一次粒径为10~150nm ;
[0030] 所述环氧化合物为双酚A环氧树脂、线形酚醛环氧树脂、溴化双酚A环氧树脂或丙 烯酸双酚A环氧树脂。
[0031] 所述有机水滑石的制备方法如下：
[0032] 将水滑石类化合物和环氧化合物混合，于120°C~160°C温度下，经剪切混炼，固 化成密实粉状物，制得有机纳米水滑石。
[0033] 环氧化有机水滑石耐高温变色性能好，层间距大，可达I. 11~3. Onm，在聚合物中 易剥呙分散。
[0034] 优选地，所述多羟基硬脂酸盐为十二羟基硬脂酸锂、八羟基硬脂酸钙、十二羟基硬 脂酸锌、十二羟基硬脂酸镁、八羟基硬脂酸镁的一种或几种的混合物。
[0035] 进一步优选地，以重量百分比计，由如下组分制成：
[0036] 尿嘧啶衍生物基锌盐 40~60%; 二酮 5~10%; 有机水滑石 20~40%; 多羟基硬脂酸盐 5~10%;
[0037] 在配方比为上述组合的基础上，所述组分从以下组合中选择：
[0038] N，N-二甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、有机纳米水滑石、十二羟基硬脂酸锂和1，3-环 己二酮。
[0039] 或：
[0040] N-甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和八羟基硬脂酸镁；其 中二酮混合物为摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮 的混合物。
[0041] 或：
[0042] N-甲基-6-氨基硫脲锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和十二羟基硬脂酸锂；其 中二酮混合物为摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰 甲烷的混合物
[0043] 或：
[0044] N，N-二甲基-6-氨基硫脲锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和八羟基硬脂酸钙； 其中二酮混合物为摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二 酮的混合物。
[0045] 最优选地，所述有机复合热稳定剂为质量比为0.6:0.20. 05:0. 12的N，N-二甲 基-6-氨基硫脲锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和八羟基硬脂酸钙；其中二酮混合物为 摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮的混合物。
[0046] 有机复合热稳定剂优选采用如下方法制备：
[0047] 按配方比将尿嘧啶衍生物基锌盐、二酮、有机水滑石和多羟基硬脂酸盐在60~ 85°C进行高速混合，再将混合物加入单螺杆挤出机中，在60~80°C下粘合挤出，经过空气 冷却后切粒成2~3mm的母粒