专利名称：环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料的制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆用材料领域，确切地说属于环保型电缆用护套材料。
背景技术：
随着人们环保意识的提高，铅镉等重金属元素的危害性已受到人们普遍关注，目前已有不少国家和地区立法对物质含铅含镉量作了规定，如欧洲标准EN-71中“特定元素的过境规定”即对八大重金属含量作出了明确规定；又如欧盟于2000年6月颁布了“废弃电气电子设备回收法草案”，要求欧洲在2008年前禁止使用含有铅镉和汞等的电缆材料；瑞士巴赛尔条约中“对有害废弃物过境的规定”要求铅含量小于0.1％，日本SONY公司已禁止使用含镉电线。而目前我们广泛使用的普通70℃聚氯乙烯电缆护套料含有大量铅镉等有害重金属元素，已严重地污染了生态环境，因此急需用新型的环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料来取代它。
目前，国内现有的电缆用普通70℃聚氯乙烯护套料，广泛采用传统热稳定剂(如三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸镉等)，这些热稳定剂均为细微粉末状，含有铅镉等有害重金属元素。虽然这些传统热稳定剂具有优良的热稳定性能，但是用户在使用过程中必须经过研磨等工序分散后使用，工序繁琐，且有铅毒镉毒粉末飞扬，污染环境。另外，使用普通70℃聚氯乙烯护套料的电缆一旦埋敷在土壤中，其中的铅镉元素会在土壤中慢慢析出，危害环境。通常铅镉会积累在人的脑骨、血液中，所积累的铅的生物半衰期达20年以上，对人体健康有极大的危害。目前国外现已研制出的环保型无铅无镉聚氯乙烯电缆护套料所采用的热稳定剂多是价格昂贵的钙锌或钡锌类金属稳定剂，制造成本太高，不利于大规模生产应用，且应用最多的钙锌类金属稳定剂在电缆材料中吸水性强，影响了护套材料的电性能。
本发明的目的就是提供一种不含铅镉有害重金属元素且制造成本低廉、各种性能优良的环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料。
发明内容
本发明主要采用悬浮法聚氯乙烯树脂为基料，以不含铅镉等有害重金属元素的多功能稀土类热稳定剂取代传统铅盐类热稳定剂，加入适量的主增塑剂、辅助增塑剂、辅助热稳定剂、抗氧剂、填充改性材料、炭黑、润滑剂等，在一定温度下搅拌混合，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒制成本护套料。
本发明环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料是由50％～55％的聚氯乙烯树脂基料、2％～4％的多功能稀土类热稳定剂、20％～25％的主增塑剂、5％～7％的辅助增塑剂癸二酸二辛酯、3％～4％的辅助热稳定剂硬脂酸钙、0.8％～1.0％的抗氧剂、10％～15％的填充改性材料、0.5％～0.6％的润滑剂硬脂酸和0.8％～1.2％的炭黑组成。其中，主增塑剂可以使用68％邻苯二甲酸二辛酯和32％邻苯二甲酸二异癸酯合用，也可以使用68％邻苯二甲酸二辛酯和32％四氢化邻苯二甲酸二辛酯合用；抗氧剂可以使用四季戊四醇酯，也可以使用双酚A；填充改性材料可以使用超细活性轻质碳酸钙，也可以使用超细高岭土。
本发明热稳定机理是聚氯乙烯树脂是种热敏性树脂，在受热加工过程中或在空气中长期受光会发生热氧老化，且在热氧分解时放出微量的HCL，而HCL本身又是一种促进分解的催化剂，导致热氧老化成为自动催化过程，材料颜色就会变深并焦化。而我们采用的稀土类热稳定剂是以轻稀土(镧La、铈Ce、镨Pr等)元素无机盐为主要原料与酸醇类有机酸络合而成。稀土元素具有特殊的结构，具有从6至12的各种配位数，有众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子，同时稀土金属离子有较大的离子半径，与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键。稀土热稳定剂中的稀土原子Re+和PVC链上的氯原子CL-之间具有很强的配位作用，能有效地阻止共轭双键的产生，因此稀土金属离子的存在能有效地抑制PVC链上不稳定结构的活泼氯脱除反应(即脱HCL反应)达至稳定的目的。另外，稀土金属离子与PVC降解产生的CL-离子或〔CLHCL〕-离子易形成络合物，尽管这种络合物不稳定，但它能将CL-离子或〔CLHCL〕-离子吸附在稀土离子的周围而不参与催化脱HCL反应，对PVC也起到了热稳定作用。
本发明的无铅无镉机理以不含铅镉等有害重金属元素的多功能稀土类热稳定剂取代传统铅盐类热稳定剂，对加入的几种配合剂如主增塑剂、辅助增塑剂、辅助热稳定剂、抗氧剂、填充改性材料、炭黑、润滑剂等原材料先进行重金属离子检测，从根本上确保了护套料的无铅无镉环保性。
本发明的特点是以价格低廉的多功能稀土类热稳定剂取代传统铅盐类热稳定剂和国外昂贵的无铅无镉型钙锌或钡锌类金属稳定剂，从根本上解决了制造环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料中的关键性技术难题，即无铅无镉性与制造成本之间的矛盾、无铅无镉性与热稳定性之间的矛盾。制成的护套料比重不大于1.4g/cm3，拉伸强度大于18MPa，断裂伸长率大于200％，200℃时热稳定时间大于70min，20℃时体积电阻率大于1.0×1010Ω.m，铅含量小于10ppm，镉含量小于10ppm，具有良好的综合性能，为电缆护套料领域提供了一种新型材料。
具体实施例方式实施例1本发明环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料是由55％的聚氯乙烯树脂基料、4％的多功能稀土类热稳定剂、20％的主增塑剂(68％邻苯二甲酸二辛酯和32％邻苯二甲酸二异癸酯合用)、5％的辅助增塑剂癸二酸二辛酯、3.5％的辅助热稳定剂硬脂酸钙、1.0％的抗氧剂双酚A、10％的超细活性轻质碳酸钙、0.5％的润滑剂硬脂酸和1.0％的炭黑组成。本实施例可以达到护套料密度为1.38g/cm3，拉伸强度为18.2MPa，断裂伸长率为220％，200℃时热稳定时间为85min，20℃时体积电阻率为1.8×1010Ω.m，铅含量为9.5ppm，镉含量为5.0ppm。
实施例2本发明环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料是由53％的聚氯乙烯树脂基料、3％的多功能稀土类热稳定剂、20％的主增塑剂(68％邻苯二甲酸二辛酯和32％四氢化邻苯二甲酸二辛酯)、5.5％的辅助增塑剂癸二酸二辛酯、3％的辅助热稳定剂硬脂酸钙、1.0％的抗氧剂双酚A、13％的超细高岭土、0.5％的润滑剂硬脂酸和1.0％的炭黑组成。本实施例可以达到护套料密度为1.39g/cm3，拉伸强度为18.8MPa，断裂伸长率为230％，200℃时热稳定时间为80min，20℃时体积电阻率为2.5×1010Ω.m，铅含量为8.0ppm，镉含量为4.5ppm。
权利要求
1.一种环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料，其特征在于它是由50％～55％的聚氯乙烯树脂基料、2％～4％的多功能稀土类热稳定剂、20％～25％的主增塑剂、5％～7％的辅助增塑剂癸二酸二辛酯、3％～4％的辅助热稳定剂硬脂酸钙、0.8％～1.0％的抗氧剂、10％～15％的填充改性材料、0.5％～0.6％的润滑剂硬脂酸和0.8％～1.2％的炭黑组成。
2.根据权利要求1所述的环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料，其特征在于所述的主增塑剂可以使用68％邻苯二甲酸二辛酯和32％邻苯二甲酸二异癸酯合用，也可以使用68％邻苯二甲酸二辛酯和32％四氢化邻苯二甲酸二辛酯合用。
3.根据权利要求1所述的环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料，其特征在于所述的抗氧剂可以使用四季戊四醇酯，也可以使用双酚A。
4.根据权利要求1所述的环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料，其特征在于所述的填充改性材料可以使用超细活性轻质碳酸钙，也可以使用超细高岭土。
全文摘要
一种环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料，本发明涉及电缆用材料领域，确切地说属于环保型电缆用护套材料。本发明解决了制造环保型无铅无镉70℃聚氯乙烯电缆护套料中的关键性技术难题，即无铅无镉性与制造成本之间的矛盾、无铅无镉性与热稳定性之间的矛盾。它主要以采用悬浮法聚氯乙烯树脂为基料，以不含铅镉等有害重金属元素的多功能稀土类热稳定剂取代传统铅盐类热稳定剂，加入适量的耐热型主增塑剂、辅助增塑剂、辅助热稳定剂、抗氧剂、填充改性材料、炭黑、润滑剂等，在一定温度下搅拌混合，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒构成本发明。本发明不含铅镉等有害重金属元素，既具有良好的无铅无镉环保性能又能满足电缆护套机械性能、电性能、加工性能，为电缆护套料领域提供了一种新型材料。
文档编号H01B7/17GK1805063SQ200510042010
公开日2006年7月19日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者陈涛, 张进, 许启发, 杨洪亮, 任嫦娥, 王丙喜 申请人:特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司