一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料包括以下組分：聚氯乙烯、丁腈橡膠、氯化聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣、煅燒高嶺土、過氧化二異丙苯、羥基硬脂酸、棕櫚酸酰胺、硬脂酸季戊四醇酯、三羥甲基氨基甲烷、已二酸鈣、馬來酸酐、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯、氧化鎂、氧化鋅。本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其韌性好，耐老化性強(qiáng)，絕緣性能優(yōu)異，用其制作的絕緣電纜綜合性能好，使用壽命長。
【專利說明】 一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料。

【背景技術(shù)】
[0002]聚氯乙烯價(jià)格低廉，原料來源廣泛，具有難燃、耐磨、抗化學(xué)腐蝕、電絕緣性能優(yōu)異和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、日用品、包裝以及電力等方面具有廣泛的應(yīng)用。但是聚氯乙烯分子鏈極性較強(qiáng)，對(duì)外顯示出一定的脆性，限制了聚氯乙烯的應(yīng)用?，F(xiàn)存的聚氯乙烯電纜存在脆性大，抗沖擊性差、耐老化性差的缺陷，不能滿足社會(huì)的要求，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其韌性好，耐老化性強(qiáng)，絕緣性能優(yōu)異，用其制作的絕緣電纜綜合性能好，使用壽命長。
[0004]本發(fā)明提出了一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯60-80份、丁腈橡膠5-15份、氯化聚乙烯10-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-10份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣10-25份、煅燒高嶺土 3-9份、過氧化二異丙苯0.2-0.9份、羥基硬脂酸0.2-0.5份、棕櫚酸酰胺0.1-0.5份、硬脂酸季戊四醇酯0.3-0.7份、三輕甲基氨基甲燒0.2-0.6份、已二酸I丐0.4-0.9份、馬來酸酐0.3-0.8份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.4-1份、氧化鎂1-2份、氧化鋅0.5-1.8份；
[0005]其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入100-120份亞油酸、10-15份季戊四醇和0.8-2份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至140-155 °C，攪拌反應(yīng)200-350min，滴加40-60份冰醋酸和20-40份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為48-55°C，攪拌反應(yīng)150-220min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
[0006]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯65-70份、丁腈橡膠7-12份、氯化聚乙烯12-14份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-9份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣13-21份、煅燒高嶺土 5-7.9份、過氧化二異丙苯0.6-0.79份、羥基硬脂酸0.29-0.35份、棕櫚酸酰胺0.3-0.45份、硬脂酸季戊四醇酯0.51-0.67份、三羥甲基氨基甲烷0.32-0.52份、已二酸鈣0.59-0.83份、馬來酸酐0.52-0.68份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.6-0.8份、氧化鎂1.3-1.7 份、氧化鋅 0.9-1.3 份。
[0007]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯68份、丁腈橡膠11份、氯化聚乙烯13份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣17份、煅燒高嶺土 7.2份、過氧化二異丙苯0.72份、羥基硬脂酸0.31份、棕櫚酸酰胺0.39份、硬脂酸季戊四醇酯0.59份、三羥甲基氨基甲烷0.39份、已二酸鈣0.71份、馬來酸酐0.59份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.63份、氧化鎂1.42份、氧化鋅1.1份。
[0008]優(yōu)選地，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入109-115份亞油酸、12-14份季戊四醇和1.3-1.7份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至146-150°C，攪拌反應(yīng)275-310min，滴加45-56份冰醋酸和25-31份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為50-53°C，攪拌反應(yīng)195-205min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
[0009]優(yōu)選地，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入113份亞油酸、13.6份季戊四醇和1.38份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至149°C，攪拌反應(yīng)300min，滴加48份冰醋酸和27.2份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為51°C，攪拌反應(yīng)200min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
[0010]優(yōu)選地，在環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯的制備過程中，滴加冰醋酸和雙氧水的過程中，滴加時(shí)間為30-70min。
[0011]本發(fā)明中，丁腈橡膠不僅具有優(yōu)異的耐油、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，而且與聚氯乙烯相容性好，作為一種彈性體改性劑添加到復(fù)合材料中，形成包裹有聚氯乙烯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)并分散于聚氯乙烯連續(xù)相中形成“海-島”結(jié)構(gòu)，在復(fù)合材料受到外力作用時(shí)剪切屈服和銀紋化同時(shí)存在，橡膠粒子作為應(yīng)力集中物將會(huì)誘發(fā)大量的銀紋和剪切帶，從而吸收大量的能量，起到增韌的目的，同時(shí)，橡膠粒子和剪切帶又能控制和終止銀紋發(fā)展，使銀紋不至于形成破壞性裂紋，但是由于丁腈橡膠的加入，在提高復(fù)合材料韌性的同時(shí)降低了復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度、熱變形溫度等性能，加入的氯化聚乙烯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、丁腈橡膠協(xié)同促進(jìn)，在提高復(fù)合材料韌性的同時(shí)也提高了其強(qiáng)度、模量、耐熱性、加工流動(dòng)性，顯示出增韌增強(qiáng)的復(fù)合效應(yīng)；剛性無機(jī)粒子硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣加入后與彈性粒子丁腈橡膠以及氯化聚乙烯混合改性，有效提高了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度，抑制了拉伸強(qiáng)度的下降；羥基硬脂酸作為脂肪酸類潤滑劑，與聚氯乙烯的相容性好，揮發(fā)性低，傾向于內(nèi)潤滑作用，棕櫚酸酰胺與羥基硬脂酸具有較好的協(xié)同效應(yīng)，加入到復(fù)合材料中提高了硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣和煅燒高嶺土的分散性和電絕緣性；在復(fù)合材料加工過程中，馬來酸酐中的雙鍵與聚氯乙烯降解形成的共軛雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，阻斷了共軛多烯烴的增長，導(dǎo)致共軛雙鍵長度和共軛雙鍵數(shù)量的減少，抑制了聚氯乙烯顏色的加深，與氧化鎂、氧化鋅配合，提高了復(fù)合材料的耐老化性能；三羥甲基氨基甲烷作為純有機(jī)熱穩(wěn)定劑，親核取代了聚氯乙烯鏈上的不穩(wěn)定氯離子，與HCl發(fā)生中和反應(yīng)，降低了 HCl降解聚氯乙烯的催化作用，添加到復(fù)合材料中，與氧化鋅、己二酸鈣配合，顯著改善了復(fù)合材料的長效穩(wěn)定性；環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯的酯基與聚氯乙烯的相容性好，在聚氯乙烯加工過程中起到內(nèi)潤滑的作用，能滲入到聚氯乙烯微觀粒子中及表面，減少聚氯乙烯樹脂初級(jí)粒子、聚氯乙烯分子以及分子內(nèi)部鏈段之間的相互作用力，阻止形成硬的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低聚氯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)分子鏈的移動(dòng)，改善了復(fù)合材料的彈性、韌性和延展性，其中的環(huán)氧基團(tuán)在聚氯乙烯加工過程中，能夠吸收游離的HCl氣體，生成氯醇，氯醇能和雙鍵反應(yīng)，隔斷多烯烴的生成，起到增塑及輔助穩(wěn)定的作用，改善了復(fù)合材料的韌性和熱穩(wěn)定性，使得到的絕緣電纜材料韌性好，耐老化性強(qiáng)，絕緣性能優(yōu)異，用其制作的絕緣電纜綜合性能好，使用壽命長。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說明本發(fā)明，而不是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0013]在具體實(shí)施例中，本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料中，聚氯乙烯的重量份可以為 60.3,61,61.5,62,62.3、63、63.4、64、64.2,65.3,66,66.7、67,67.5,68.9,69,69.2,72,73.5,74,74.6,75,75.8,76,76.3,77,77.8,78,78.4,79,79.5份，丁腈橡膠的重量份可以為 5.3,5.9、6、6.4,6.8,7.2,7.9、8、8.3、9、9.5、10、10.3,11.2、12.3、13、13.5、14、14.6 份，氯化聚乙烯的重量份可以為 10.6、11、11.3,12.6,13.5,14.6份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量份可以為5.3,5.9、6、6.4、7、7.5,8.3,8.7,9.4份，硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣的重量份可以為10.3、11、11.6、12、12.3、13.5、14、14.6、15、15.3,16,16.7,17.8,18,18.9,19,19.2,20,20.3,21.5,22,22.3,23,23.5,24,24.6 份，煅燒高嶺土的重量份可以為3.2,3.6、4、4.5,5.6、6、6.7、7、7.5、8、8.3份，過氧化二異丙苯的重量份可以為 0.26,0.29,0.3,0.35,0.4,0.46,0.5,0.53,0.63,0.7,0.75,0.8,0.83 份，羥基硬脂酸的重量份可以為0.26,0.3,0.4,0.46,0.49份，棕櫚酸酰胺的重量份可以為0.12、0.16,0.2,0.26,0.35,0.4,0.42,0.49份，硬脂酸季戊四醇酯的重量份可以為0.33,0.35、0.4,0.46,0.5,0.53,0.6,0.61,0.64份，三羥甲基氨基甲烷的重量份可以為0.26,0.3、0.35,0.4,0.46,0.5,0.53,0.57 份，已二酸鈣的重量份可以為 0.42,0.43,0.5,0.56,0.6、0.64,0.7,0.75,0.8,0.87 份，馬來酸酐的重量份可以為 0.35,0.4,0.46,0.5,0.53,0.6、0.64,0.7,0.73份，環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯的重量份可以為0.46,0.5,0.53,0.64,0.7、
0.78,0.83,0.9,0.94 份，氧化鎂的重量份可以為 1.05、1.1、1.16、1.2、1.36、1.4、1.45、
1.5,1.56,1.6,1.64,1.75,1.8,1.83,1.9,1.94 份，氧化鋅的重量份可以為 0.56,0.6、
0.64,0.7,0.75,0.8,0.83,0.94,1.0,1.2,1.23,1.34,1.4,1.42,1.5,1.56,1.6,1.63,1.7、
1.73 份。
[0014]實(shí)施例1
[0015]本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯60份、丁腈橡膠15份、氯化聚乙烯15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣25份、煅燒高嶺土 3份、過氧化二異丙苯0.9份、羥基硬脂酸0.2份、棕櫚酸酰胺0.5份、硬脂酸季戊四醇酯0.3份、三羥甲基氨基甲烷0.2份、已二酸鈣0.9份、馬來酸酐0.3份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯I份、氧化鎂I份、氧化鋅1.8份；
[0016]其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入100份亞油酸、15份季戊四醇和0.8份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至155°C，攪拌反應(yīng)200min,滴加60份冰醋酸和40份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為55°C，攪拌反應(yīng)150min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
[0017]實(shí)施例2
[0018]本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯80份、丁腈橡膠5份、氯化聚乙烯10份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣10份、煅燒高嶺土 9份、過氧化二異丙苯0.2份、羥基硬脂酸0.5份、棕櫚酸酰胺0.1份、硬脂酸季戊四醇酯0.7份、三羥甲基氨基甲烷0.6份、已二酸鈣0.4份、馬來酸酐0.8份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.4份、氧化鎂2份、氧化鋅0.5份；
[0019]其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入120份亞油酸、10份季戊四醇和2份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至140°C，攪拌反應(yīng)350min，滴加40份冰醋酸和20份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為48 °C，攪拌反應(yīng)220min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯；其中滴加冰醋酸和雙氧水的過程中，滴加時(shí)間為70mino
[0020]實(shí)施例3
[0021]本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯69份、丁腈橡膠10份、氯化聚乙烯11份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物6份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣11份、煅燒高嶺土 6.7份、過氧化二異丙苯0.3份、羥基硬脂酸0.46份、棕櫚酸酰胺0.4份、硬脂酸季戊四醇酯0.61份、三羥甲基氨基甲烷0.53份、已二酸鈣0.8份、馬來酸酐0.7份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.7份、氧化鎂1.36份、氧化鋅1.0份；
[0022]其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入106份亞油酸、11.3份季戊四醇和1.1份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至149°C，攪拌反應(yīng)270min，滴加50份冰醋酸和28份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為53°C，攪拌反應(yīng)210min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯；其中，滴加冰醋酸和雙氧水的過程中，滴加時(shí)間為30mino
[0023]實(shí)施例4
[0024]本發(fā)明所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯68份、丁腈橡膠11份、氯化聚乙烯13份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣17份、煅燒高嶺土 7.2份、過氧化二異丙苯0.72份、羥基硬脂酸0.31份、棕櫚酸酰胺0.39份、硬脂酸季戊四醇酯0.59份、三羥甲基氨基甲烷0.39份、已二酸鈣0.71份、馬來酸酐0.59份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.63份、氧化鎂1.42份、氧化鋅I.I 份；
[0025]其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入109-115份亞油酸、12-14份季戊四醇和1.3-1.7份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至146-150°C，攪拌反應(yīng)275-310min，滴加45-56份冰醋酸和25-31份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為50-53°C，攪拌反應(yīng)195-205min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯；其中，滴加冰醋酸和雙氧水的過程中，滴加時(shí)間為50min。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯60-80份、丁腈橡膠5-15份、氯化聚乙烯10-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-10份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣10-25份、煅燒高嶺土 3-9份、過氧化二異丙苯0.2-0.9份、羥基硬脂酸0.2-0.5份、棕櫚酸酰胺0.1-0.5份、硬脂酸季戊四醇酯0.3-0.7份、三輕甲基氨基甲燒0.2-0.6份、已二酸I丐0.4-0.9份、馬來酸酐0.3-0.8份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.4-1份、氧化鎂1-2份、氧化鋅0.5-1.8份； 其中，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入100-120份亞油酸、10-15份季戊四醇和0.8-2份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至140_155°C，攪拌反應(yīng)200-350min，滴加40-60份冰醋酸和20-40份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為48_55°C，攪拌反應(yīng)150-220min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯65-70份、丁腈橡膠7-12份、氯化聚乙烯12-14份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-9份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣13-21份、煅燒高嶺土 5-7.9份、過氧化二異丙苯0.6-0.79份、羥基硬脂酸0.29-0.35份、棕櫚酸酰胺0.3-0.45份、硬脂酸季戊四醇酯0.51-0.67份、三羥甲基氨基甲烷0.32-0.52份、已二酸鈣0.59-0.83份、馬來酸酐0.52-0.68份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.6-0.8份、氧化鎂1.3-1.7份、氧化鋅0.9-1.3 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:聚氯乙烯68份、丁腈橡膠11份、氯化聚乙烯13份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、硬脂酸鈉改性納米碳酸鈣17份、煅燒高嶺土 7.2份、過氧化二異丙苯0.72份、羥基硬脂酸0.31份、棕櫚酸酰胺0.39份、硬脂酸季戊四醇酯0.59份、三羥甲基氨基甲烷0.39份、已二酸鈣0.71份、馬來酸酐0.59份、環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯0.63份、氧化鎂1.42份、氧化鋅1.1份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入109-115份亞油酸、12-14份季戊四醇和1.3-1.7份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至146-150°C，攪拌反應(yīng)275-310min，滴加45-56份冰醋酸和25-31份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為50_53°C，攪拌反應(yīng)195-205min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份在燒瓶中加入113份亞油酸、13.6份季戊四醇和1.38份一水合硫酸氫鈉，攪拌升溫至149°C，攪拌反應(yīng)300min，滴加48份冰醋酸和27.2份雙氧水，調(diào)節(jié)溫度為51 °C，攪拌反應(yīng)200min，經(jīng)水洗、堿洗后得到所述環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述高韌耐老化改性聚氯乙烯絕緣電纜材料，其特征在于，在環(huán)氧亞油酸季戊四醇酯的制備過程中，滴加冰醋酸和雙氧水的過程中，滴加時(shí)間為30_70mino
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK104356533SQ201410567717
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】唐濤, 趙澤仁, 黃強(qiáng), 巫后鎖, 趙玉貴 申請(qǐng)人:安徽恒晶電纜集團(tuán)有限公司