一种抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料的制作方法

1.本技术涉及复合高分子材料的领域，尤其是涉及一种抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料。


背景技术：

2.电缆料是电线电缆绝缘及护套用塑料的俗称，一种包括了橡胶、塑料、尼龙等多种品种。聚氯乙烯电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂，通过添加稳定剂、增塑剂以及其它功能性添加剂，经过混配捏合基础制备得到的一种复合高分子材料。聚氯乙烯电缆料价格低廉，性能优良，在电线电缆绝缘保护材料中长期占有重要地位。
3.聚氯乙烯是世界上最早实现工业化的塑料品种之一，聚氯乙烯是一种难燃、耐化学腐蚀、耐磨、机械强度较高的一种性和性能优良的塑料，并且其就有很好的电绝缘性，因此在电缆料领域具有很广泛的应用。由于聚氯乙烯的加工性能和制品的物理化学性能优良，可以适应制备各种硬质到软质、不同弹性要求的电缆料。
4.聚氯乙烯电缆料同时也具有热稳定性差、易分解、耐高温性能差的特点，尤其是聚氯乙烯电缆料在面临内部线路过载情况下会产生很高的温度，在这种高温下会使得外层包裹的聚氯乙烯电缆料软化、变形甚至滴落而将其中的导线裸露在外造成安全隐患，同时，在高温下变形的聚氯乙烯电缆料也会对电缆的导电性能产生一定的影响，造成较大的电力损耗。


技术实现要素：

5.为了提升聚氯乙烯电缆料的耐高温性能，本技术提供一种抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料。
6.本技术的提供一种抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料，采用如下的技术方案：一种抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料，包括以下重量份的组分：聚氯乙烯100～150份，玻璃微珠20～35份，粉煤灰10～25份，偶联剂1～5份，增塑剂50～60份，钙粉20～35份，高岭土5～15份，稳定剂5～8份，润滑剂0.1～1份，氯化聚乙烯1～5份。
7.进一步优选，抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料包括以下重量份的组分：聚氯乙烯100～110份，玻璃微珠25～28份，粉煤灰18～28份，偶联剂2～3份，增塑剂55～55份，钙粉25～28份，高岭土6～10份，稳定剂6～8份，润滑剂0.5～0.8份，氯化聚乙烯2～3份。
8.通过采用上述技术方案，玻璃微珠是一种具有良好的化学稳定性、质轻、低导热、高强度的无机硼硅酸盐材料，其表面具有优异的亲油憎水性能，可以很好地分散于聚氯乙烯树脂中。玻璃微珠添加于电缆料中后，由于其本身的低导热和耐热特性，可以很好地提升电缆料的耐高温性能，同时具有很好的阻燃性能，可以有效防止电缆料在高温下燃烧起火。另外玻璃微珠具有良好的绝缘性，对电缆线的绝缘性能不会造成影响；并且相较于其它耐高温阻燃添加剂，玻璃微珠的质量很轻，使得电缆线的重量可以明显降低，提升电缆线的轻便性。
9.粉煤灰是煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，主要组成物质为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙和二氧化钛等，均为具有良好耐温特性的物质，添加后可以使得电缆料的耐温性能进一步提升；另一方面，粉煤灰和玻璃微珠的组成成分类似，二者之间相容性很高，并且粉煤灰与玻璃微珠的粒度可以互补，使得其在聚氯乙烯树脂中的填充性能更好，可以避免电缆先在使用的过程中出现裂缝而影响电缆线的机械强度。
10.可选的，所述玻璃微珠的粒度为20～80微米。
11.通过采用上述技术方案，将玻璃微珠的粒度限定在上述范围中时，制得的电缆料的机械强度更优，不易开裂，并且易于与粉煤灰混合均匀并分散在聚氯乙烯树脂中；另外，玻璃微珠的粒度限定在上述范围中时与粉煤灰的搭配性更好，二者的配合使用效果更优。
12.可选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂中的至少一种。
13.进一步优选，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂的质量比为1：(3.5～5)。
14.通过采用上述技术方案，对苯二甲酸二辛脂为主增塑剂，通过与邻苯二甲酸二辛脂的配合，可以有效提升聚氯乙烯电缆料的塑性和强度，也有利于电缆料的后期加工成型。将邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂的使用量限定在上述范围，制得的电缆料的性能更优。
15.可选的，以重量份计，聚氯乙烯电缆料还包括8～15份的聚四氟乙烯。
16.进一步优选，聚四氟乙烯和玻璃微珠的质量比为1：(1～2)。
17.通过采用上述技术方案，聚氯乙烯电缆料在内部线路过载高温下，易出现受热燃烧、融化甚至滴落的情况，聚四氟乙烯的加入可以很好地改善聚氯乙烯电缆料的抗滴落性能，大分子量的聚四氟乙烯加入后，聚氯乙烯电缆料在收到螺杆的剪切力的作用下纤维化进而形成网状结构将聚氯乙烯缆料包裹，可以有效提升聚氯乙烯缆料的阻燃性能，并使得聚氯乙烯缆料在高温下融化后不易滴落，维持较好的外观形态，避免内部线路裸露在外出现较大的安全风险。另外，聚四氟乙烯因其摩擦系数极低可以作为润滑剂使用，可以降低聚氯乙烯电缆料在基础成型过程中的摩擦力。
18.聚四氟乙烯和玻璃微珠的配合可以提升聚四氟乙烯在聚氯乙烯缆料中分散的均匀性，通过玻璃微珠对聚四氟乙烯的改性，可以使得聚四氟乙烯的机械性能有效提升，并且改善与聚氯乙烯之间的相容性，提升聚氯乙烯电缆料的强度和机械性能。
19.可选的，所述聚氯乙烯为平均聚合度为2000～3000的聚氯乙烯树脂。
20.可选的，所述稳定剂为高效耐温复合稳定剂中的至少一种；所述偶联剂优选为硅烷偶联剂；所述润滑剂为硬脂酸、pe蜡、g32润滑剂、硬脂酸锌以及硬脂酸钙中的至少一种。
21.可选的，聚氯乙烯电缆料的原材料还可以包括各种色彩的颜料，如大红颜料、宝红颜料等。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.玻璃微珠和粉煤灰的加入可以很好地提升聚氯乙烯电缆料的耐高温性能，使得聚氯乙烯的阻燃性能明显提升，同时粉煤灰和玻璃微珠的组成成分类似，二者之间相容性很高，并且粉煤灰与玻璃微珠的粒度可以互补，使得其在聚氯乙烯树脂中的填充性能更好，可以避免电缆先在使用的过程中出现裂缝而影响电缆线的机械强度。
23.2.本技术进一步优化的技术方案中，将玻璃微珠的粒度限定在20～80微米范围，
制得的电缆料的机械强度更优，不易开裂，并且易于与粉煤灰混合均匀并分散在聚氯乙烯树脂中；另外，玻璃微珠的粒度限定在上述范围中时与粉煤灰的搭配性更好，二者的配合使用效果更优。
24.3.本技术进一步优化的技术方案中，聚四氟乙烯的加入可以很好地改善聚氯乙烯电缆料的阻燃性能，并且使得电缆料在高温熔融状态下不易滴落，可以很好地保护内部的线路，避免产生用电安全风险。
25.4.本技术进一步优化的技术方案中，聚四氟乙烯和玻璃微珠的配合可以提升聚四氟乙烯在聚氯乙烯缆料中分散的均匀性，通过玻璃微珠对聚四氟乙烯的改性，可以使得聚四氟乙烯的机械性能有效提升，并且改善与聚氯乙烯之间的相容性，提升聚氯乙烯电缆料的强度和机械性能。
26.5.本技术进一步优化的技术方案中，对苯二甲酸二辛脂为主增塑剂，通过与邻苯二甲酸二辛脂的配合，可以有效提升聚氯乙烯电缆料的塑性和强度，也有利于电缆料的后期加工成型。将邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂的使用量限定在上述范围，制得的电缆料的性能更优。
具体实施方式
27.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。需要说明的是，以下实施例中未注明具体者，均按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。实施例
28.实施例1～5实施例1～5提供的抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料，主要区别在于原材料的配比不同，参照表1中的配比，通过以下方法制备：s1.按比例称取平均粒度为80μm的玻璃微珠加入搅拌筒中，向其中加入硅烷偶联剂，启动搅拌，使硅烷偶联剂充分均匀包覆在玻璃微珠表面，然后转移至滚筒烘干机中，在100℃下干燥1h，得到表面改性的玻璃微珠；s2.取平均聚合度为2000的聚氯乙烯树脂加入搅拌桶中，加入表面改性的玻璃微珠，搅拌混合10min，然后依次加入硬脂酸、钙粉、高岭土、稳定剂和氯化聚乙烯，升温至90℃，搅拌15min，然后在搅拌下缓慢加入粉煤灰，添加完毕后升温至120摄氏度，继续搅拌30min，加入邻苯二甲酸二辛脂后搅拌10min。
29.s3.停止加热，在搅拌下将混合料冷却至40℃；s4.冷却后的混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料，双螺杆挤出机的转速为400rpm，温度为160℃。
30.表1：实施例1～5中原材料配比(单位：
㎏
) 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5聚氯乙烯100150110110110玻璃微珠2035252826粉煤灰2510281824偶联剂15233
增塑剂5060585055钙粉2035252827高岭土5156108稳定剂58766润滑剂0.110.50.80.5氯化聚乙烯15232实施例6本实施例与实施例1的区别在于，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂的混合物，二者的质量比为1:4。
31.实施例7本实施例与实施例1的区别在于，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和对苯二甲酸二辛脂的混合物，二者的质量比为1:1。
32.实施例8本实施例与实施例1的区别在于，还添加有聚四氟乙烯，通过以下方法制备：s1.按比例称取平均粒度为80μm的玻璃微珠加入搅拌筒中，向其中加入硅烷偶联剂，启动搅拌，使硅烷偶联剂充分均匀包覆在玻璃微珠表面，然后转移至滚筒烘干机中，在100℃下干燥1h，得到表面改性的玻璃微珠；s2.取平均聚合度为2000的聚氯乙烯树脂加入搅拌桶中，加入表面改性的玻璃微珠，搅拌混合10min，然后加入8
㎏
聚四氟乙烯，升温至120℃，搅拌混合30min；s3.冷却至90℃，依次加入硬脂酸、钙粉、高岭土、稳定剂和氯化聚乙烯，搅拌15min，然后在搅拌下缓慢加入粉煤灰，添加完毕后升温至120摄氏度，继续搅拌30min，加入邻苯二甲酸二辛脂后搅拌10min。
33.s4.停止加热，在搅拌下将混合料冷却至40℃；s5.冷却后的混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗过载耐高温聚氯乙烯电缆料，双螺杆挤出机的转速为400rpm，温度为160℃。
34.实施例9本实施例与实施例8的区别在于，聚四氟乙烯的添加量为15
㎏
，其余均与实施例7保持一致。
35.实施例10本实施例与实施例1的区别在于，玻璃微珠的粒度为20μm，其余均与实施例1保持一致。
36.实施例11本实施例与实施例1的区别在于，玻璃微珠的粒度为55微米，其余均与实施例1保持一致。
37.实施例12本实施例与实施例1的区别在于，玻璃微珠的粒度为100微米，其余均与实施例1保持一致。
38.实施例13本实施例与实施例1的区别在于，润滑剂为硬脂酸、g32润滑剂pe蜡的混合物，三者
的质量比为1:2:1，其余均与实施例1保持一致。
39.实施例14本实施例与实施例1的区别在于，聚氯乙烯为平均聚合度为3000的聚氯乙烯树脂，其余均与实施例1保持一致。
40.对比例对比例1～3对比例1～3与实施例1的主要区别在于，原材料的配比不同，具体参见表2。
41.表2：对比例1～3原材料配比(单位：
㎏
) 对比例1对比例2对比例3聚氯乙烯80180110玻璃微珠105050粉煤灰3555偶联剂152增塑剂405043钙粉203525高岭土5156稳定剂1104润滑剂0.110.5氯化聚乙烯152对比例4本对比例与实施例1的区别在于，玻璃微珠和粉煤灰的添加量均为0，其余均与实施例1保持一致。
42.对比例5本对比例与实施例1的区别在于，粉煤灰的添加量均为0，其余均与实施例1保持一致。
43.性能检测试验对实施例1～14及对比例1～5中制得的聚氯乙烯电缆料进行性能检测试验，性能检测试验结果见下表3。
44.耐高温性能：依据gb/t 8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》测试以上聚氯乙烯电缆料的热变形和200℃热稳定时间；机械性能：依据gb/t 1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》测试以上聚氯乙烯电缆料的拉伸强度，通过用sans电子万能试验机cmt7503以10mm/min的速度测试断裂伸长率。
45.表3：实施例1～14及对比例1～5性能检测试验结果
结合表3中的数据，粉煤灰和玻璃微珠的加入可以有效提升聚氯乙烯电缆料的耐高温性能、阻燃性能和机械强度，相较于不添加粉煤灰和玻璃微珠，聚氯乙烯电缆料的热变形程度明显降低，并且在200℃下具有更长时间的稳定性，其热膨胀系数也显著减小，并且制得的聚氯乙烯电缆料的拉伸强度和断裂伸长率也有明显的提升，说明玻璃微珠和粉煤灰的加入使得聚氯乙烯电缆料的耐高温阻燃性能得到了明显的提升，并且不会影响聚氯乙烯电缆料的机械强度。
46.结合表3中的数据，聚四氟乙烯的加入使得聚氯乙烯电缆料的耐高温阻燃性能进一步增强。具体而言，聚四氟以下加入后，制得的聚氯乙烯电缆料的热变形程度和200℃下稳定时间的表现均有所增强，并且通过与玻璃微珠的配合，聚四氟乙烯的加入并不会影响到聚氯乙烯电缆料的机械强度。
47.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。