一种阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法与流程

1.发明涉及电线电缆绝缘和护套材料领域，特别涉及一种具有阻燃性能的聚氯乙烯电缆料及其制备方法。


背景技术：

2.火灾是威胁人类生命财产安全的一项重大隐患，而火灾发生频率最高的是电气行业，而在电气行业、电力系统中，电缆成为必不可少的一部分，且电缆在电气行业使用量大、品种多，安全隐患大。聚氯乙烯是最主要的电缆材料之一，但加工过程中加入的增塑剂会使聚氯乙烯电缆很容易燃烧，所以开发出一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆料势在必行。
3.目前用于聚氯乙烯电缆料的阻燃剂主要包括金属氢氧化物、无机磷系列、金属氧化物、锑氧化物、硼酸盐、无机锡化物等。由于金属氢氧化物(氢氧化镁、氢氧化铝)阻燃效率较低，添加量大，影响基体材料的加工性能和力学性能；锑氧化物(三氧化二锑)与pvc存在卤锑协效作用，对氧指数的贡献最大。但是锑氧化物会增加生烟量，并且有可能产生致癌物质；无机磷系列(红磷、聚磷酸铵)吸湿性强，容易水解生成ph3有毒气体；硼酸锌是硼酸盐阻燃消烟剂中用得最多的一种，但硼酸锌很少单独使用，一般都要和其他化合物复配使用。硼酸锌在高于300℃时失去结晶水可以起到吸热冷却的作用，并且分解为氧化锌或氢氧化锌进入气相，可对可燃性气体进行稀释。若与卤素阻燃剂复配使用，可以生成卤化硼和卤化锌，可以抑制和捕获游离的羟基，阻止燃烧连锁反应，同时形成固相覆盖层，隔绝燃烧物的表面空气，进一步增加阻燃性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电线电缆材料。本发明还提供这种电缆材料的制备方法。
5.为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
6.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：pvc树脂100份、增塑剂50-60份、稳定剂6-10份、润滑剂1-2份、填充剂10-30份、加工助剂0-1份、阻燃剂10-20份。
7.进一步地，本发明所述具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：pvc树脂100份、增塑剂50份、稳定剂9份、润滑剂1份、填充剂20份、加工助剂0.4份、阻燃剂10份。
8.进一步地，所述pvc树脂为sg3树脂；所述填充剂为碳酸钙。
9.进一步地，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油和乙酰柠檬酸三丁酯，苯二甲酸二辛酯：氯化石蜡-52#：环氧大豆油：乙酰柠檬酸三丁酯的质量比为6:2:1:1。
10.进一步地，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂和双酚a，钙锌复合稳定剂和双酚a的质量比为8:1。
11.进一步地，所述润滑剂为硬脂酸和硬脂酸钙，硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为1:1。
12.进一步地，所述加工助剂为kh570或kh560或kh550。
13.进一步地，所述阻燃剂为氢氧化镁、锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁、锡质量含量为10％羟基锡酸锌包覆氢氧化镁、羟基锡酸锌包覆氢氧化铝、硫酸锌为原料合成的羟基锡酸锌、硫酸锌为原料合成的锡酸、氯化锌为原料合成的羟基锡酸锌和氯化锌为原料合成的锡酸锌中的一种。
14.本发明所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：
15.(1)将各种增塑剂原料进行混合，得到复配的混合增塑剂；
16.(2)将复配的混合增塑剂、填充剂、阻燃剂、pvc树脂、稳定剂、润滑剂混合均匀，得到混合料；
17.(3)将混合料在140～180℃的温度下进行挤塑造粒即可。
18.进一步地，本发明先用加工助剂对填充剂和阻燃剂进行改性，改性方法是将加工助剂用乙醇稀释5倍，然后分别加入到填充剂和阻燃剂中，进行充分搅拌研磨，即得到改性填充剂和改性阻燃剂；之后再将复配的混合增塑剂、改性填充剂、改性阻燃剂、pvc树脂、稳定剂、润滑剂混合均匀，得到混合料。
19.本发明至少具有以下有益效果：
20.本发明的电缆料以聚氯乙烯作为基料，增塑剂采用无毒、耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好的对苯二甲酸二辛酯，难燃、绝缘性好、可以当阻燃剂使用的氯化石蜡-52#，无毒、稳定性好、可以当稳定剂使用的环氧大豆油，无毒、不易挥发、耐候性好、增塑高效和相容性好的乙酰柠檬酸三丁酯复配而成，不仅增塑高效，而且耐候性和阻燃性能好，体现出优异的综合性能。填料为碳酸钙，可以提高电缆的硬度，延长电缆的使用寿命，同时还可以起到协助阻燃的作用。稳定剂钙锌复合稳定剂绿色环保，双酚a可提高电缆料抗氧化性能。加工助剂可提高碳酸钙和阻燃剂在聚氯乙烯中的相容性。本发明采用氢氧化镁、羟基锡酸锌、锡酸锌等单组分或多组分复配的阻燃剂，具有成本低、无毒、阻燃效率高等特点，可以作为三氧化二锑的主要替代物，减少燃烧时有毒气体的产生，保护环境和人身安全。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例进一步阐述本发明的内容。
22.实施例1
23.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh570 0.4份、碳酸钙20份，氢氧化镁(mh-0)10份。
24.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh570对碳酸钙和氢氧化镁进行改性，改性方法是将kh570用乙醇稀释5倍，然后分别加入到填充剂和阻燃剂中，进行充分搅拌研磨，即得到改性填充剂和改性阻燃剂。填充剂和阻燃剂都是无机物，与基体高分子聚合物的相容性很差，容易团聚或者析出，会对电缆料的阻燃和力学性能造成影响，因
此进行表面处理改性能够取得更好的阻燃效果和力学性能。加工助剂(硅烷偶联剂)是分子中同时具有两种以上不同性质反应性基团的有机硅化合物，它能同时与有机材料和无机材料结合，起着连接作用，从而增强填充剂和阻燃剂与pvc基体的相容性。将复配的混合增塑剂、改性碳酸钙、改性氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在160℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
25.实施例2
26.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯45份、氯化石蜡-52#15份、环氧大豆油7.5份、乙酰柠檬酸三丁酯7.5份、钙锌复合稳定剂8.89份、双酚a1.11份、硬脂酸1份、硬脂酸钙1份、kh550 1份、碳酸钙30份，氯化锌为原料合成的羟基锡酸锌(zhs)15份。
27.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh550对碳酸钙和氯化锌为原料合成的羟基锡酸锌进行改性，改性方法同实施例1。将复配的混合增塑剂、改性碳酸钙和改性氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在180℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
28.实施例3
29.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯33份、氯化石蜡-52#11份、环氧大豆油5.5份、乙酰柠檬酸三丁酯5.5份、钙锌复合稳定剂5.33份、双酚a0.67份、硬脂酸0.75份、硬脂酸钙0.75份、不添加加工助剂、碳酸钙10份，氯化锌为原料合成的锡酸锌(zs)20份。
30.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂。将复配的混合增塑剂、碳酸钙、氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在140℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
31.实施例4
32.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh560 0.4份、碳酸钙20份，硫酸锌为原料合成的羟基锡酸锌(zhs-3)10份。
33.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh560对碳酸钙和硫酸锌为原料合成的羟基锡酸锌进行改性；将复配的混合增塑剂、改性碳酸钙、改性氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在150℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
34.实施例5
35.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、碳酸钙20份，硫酸锌为原料合成的锡酸(zs-3)10份。
36.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；将复配的混合增塑剂、碳酸钙、氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在160℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
37.实施例6
38.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh570 0.4份、碳酸钙20份，锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁(1-zhs-mh-5)10份。
39.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh570对碳酸钙和锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁进行改性；将复配的混合增塑剂、改性的碳酸钙和氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在170℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
40.实施例7
41.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh570 0.4份、碳酸钙20份，锡质量含量为10％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁(1-zhs-mh-10)10份。
42.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh570对碳酸钙和锡质量含量为10％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁进行改性；将复配的混合增塑剂、改性的碳酸钙和氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在160℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
43.实施例8
44.一种具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料，由以下质量份组分组成：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a1份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh570 0.4份、碳酸钙20份，锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化铝(2-zhs-ath-5)10份。
45.上述聚氯乙烯电缆材料的制备方法如下：将对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯进行混合，得到复配的混合增塑剂；用kh570对碳酸钙和锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化铝进行改性；将复配的混合增塑剂、改性的碳酸钙和
氢氧化镁、sg3树脂、钙锌复合稳定剂、双酚a、硬脂酸、硬脂酸钙混合均匀，得到混合料；将混合料加入双锥双螺旋杆挤出机，在160℃的温度下挤塑造粒，即制得所述的具有阻燃效果的聚氯乙烯电缆材料。
46.对比例1
47.一种未添加阻燃剂的聚氯乙烯电缆料，其原料配比如下：sg3树脂100份、对苯二甲酸二辛酯30份、氯化石蜡-52#10份、环氧大豆油5份、乙酰柠檬酸三丁酯5份、钙锌复合稳定剂8份、双酚a0.5份、硬脂酸0.5份、硬脂酸钙0.5份、kh570 0.4份、碳酸钙20份。
48.实施例1-8制备得到的聚氯乙烯电缆材料和对比例1的性能测试数据见下表：
[0049][0050]
从上表可以看出，本发明的阻燃聚氯乙烯电缆材料，通过对其添加的阻燃剂成分进行调控、优化，改善其材料性质，阻燃性能均有明显提高。

技术特征：
1.一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，由以下质量份组分组成：pvc树脂100份、增塑剂50-60份、稳定剂6-10份、润滑剂1-2份、填充剂10-30份、加工助剂0-1份、阻燃剂10-20份。2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，由以下质量份组分组成：pvc树脂100份、增塑剂50份、稳定剂9份、润滑剂1份、填充剂20份、加工助剂0.4份、阻燃剂10份。3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述pvc树脂为sg3树脂，所述填充剂为碳酸钙。4.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡-52#、环氧大豆油和乙酰柠檬酸三丁酯，苯二甲酸二辛酯：氯化石蜡-52#：环氧大豆油：乙酰柠檬酸三丁酯的质量比为6:2:1:1。5.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂和双酚a，钙锌复合稳定剂和双酚a的质量比为8:1。6.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸和硬脂酸钙，硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为1:1。7.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述加工助剂为kh570或kh560或kh550。8.根据权利要求1或2所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料，所述阻燃剂为氢氧化镁、锡质量含量为5％的羟基锡酸锌包覆氢氧化镁、锡质量含量为10％羟基锡酸锌包覆氢氧化镁、羟基锡酸锌包覆氢氧化铝、硫酸锌为原料合成的羟基锡酸锌、硫酸锌为原料合成的锡酸、氯化锌为原料合成的羟基锡酸锌和氯化锌为原料合成的锡酸锌中的一种。9.如权利要求1-8任一项所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：(1)将各种增塑剂原料进行混合，得到复配的混合增塑剂；(2)将复配的混合增塑剂、填充剂、阻燃剂、pvc树脂、稳定剂、润滑剂混合均匀，得到混合料；(3)将混合料在140～180℃的温度下进行挤塑造粒即可。10.如权利要求9所述的一种阻燃聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，先用加工助剂对填充剂和阻燃剂进行改性，改性方法是将加工助剂用乙醇稀释5倍，然后分别加入到填充剂和阻燃剂中，进行充分搅拌研磨，即得到改性填充剂和改性阻燃剂；之后再将复配的混合增塑剂、改性填充剂、改性阻燃剂、pvc树脂、稳定剂、润滑剂混合均匀，得到混合料。

技术总结
一种阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法，所述阻燃聚氯乙烯电缆料，含有以下重量份组分：PVC树脂100份、增塑剂50-60份、稳定剂6-10份、润滑剂1-2份、填充剂10-30份、加工助剂0-1份、阻燃剂10-20份。本发明的聚氯乙烯电缆料增塑高效，耐候性和阻燃性能好，绿色环保。绿色环保。


技术研发人员：王丽媛 张增伦 白仁斗 唐菲 龙在创 李祥彦 张维元 王杰 黄潇 花蓓
受保护的技术使用者：云南锡业锡化工材料有限责任公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/5/25