高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料及其制备方法

高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力材料技术领域，具体地说是一种高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯因为良好的电气绝缘性能、优异的加工性能和低廉的成本，已广泛应用于电线电缆的绝缘材料。但由于应用环境不同，对聚氯乙烯绝缘电缆料的性能要求也不一样。目前，市场上的聚氯乙烯绝缘电缆料大多不能很好适于高阻燃、高抗冲、耐低温的使用条件，限制其的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高阻燃、高抗冲、耐低温和适应范围广的高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯40%～65%、改性碳纤维8%～12%、纳米碳酸钙5%～10%、氢化橡胶粉5%～8%、ACR 2%～4%、钙锌稳定剂0.5%～1.5%、增塑剂5%～10%、阻燃剂6%～9%、抗静电剂1%～3%、光稳定剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.5%～1%。

所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在50000～120000、粒度在100～300目范围。

所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维。

所述氢化橡胶粉中的丙烯腈含量在25wt%～40wt%。

所述纳米碳酸钙为表面经过铝钛复合偶联剂活化处理、且粒径在1～100nm的轻质碳酸钙纳米粒子。

所述ACR为具有核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯聚合物。

所述增塑剂为质量比1～2：1的环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯与癸二酸二辛酯的复配物。

所述阻燃剂为质量比为2～4：1的聚苯基膦酸二苯砜酯与聚二甲基硅氧烷的复配物。

所述抗静电剂为质量比1：1的硬脂酸单甘酯与烷基苯磺酸钠的复配物。

所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物。

所述复合抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酯中的一种。

上述高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维；

（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；

（3）、将聚氯乙烯、钙锌稳定剂、增塑剂和抗静电剂依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料自然冷却至45℃以下时，出料；

（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在155℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料。

本发明的有益效果是，本发明具有优异的阻燃性、耐低温性、抗冲击韧性、拉伸强度、弹性模量、良好电绝缘性能和耐候性能等优点，而且加工性能好，成本低。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯40%、改性碳纤维12%、纳米碳酸钙10%、氢化橡胶粉8%、ACR 4%、钙锌稳定剂1.5%、增塑剂10%、阻燃剂9%、抗静电剂2%、光稳定剂2%、抗氧剂0.5%、硬脂酸钙1%，所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维，所述纳米碳酸钙为表面经过铝钛复合偶联剂活化处理、且粒径在1～100nm的轻质碳酸钙纳米粒子，所述增塑剂为质量比1：1的环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯与癸二酸二辛酯的复配物，所述阻燃剂为质量比为2：1的聚苯基膦酸二苯砜酯与聚二甲基硅氧烷的复配物，所述抗静电剂为质量比1：1的硬脂酸单甘酯与烷基苯磺酸钠的复配物，所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物，所述复合抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

制备方法：（1）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维；（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；（3）、将聚氯乙烯、钙锌稳定剂、增塑剂和抗静电剂依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料自然冷却至45℃以下时，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在155℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料。

实施例2：

一种高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯65%、改性碳纤维8%、纳米碳酸钙5%、氢化橡胶粉5%、ACR 2%、钙锌稳定剂0.5%、增塑剂5%、阻燃剂6%、抗静电剂2%、光稳定剂0.5%、抗氧剂0.1%、硬脂酸酯0.9%，所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维，所述纳米碳酸钙为表面经过铝钛复合偶联剂活化处理、且粒径在1～100nm的轻质碳酸钙纳米粒子，所述增塑剂为质量比2：1的环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯与癸二酸二辛酯的复配物，所述阻燃剂为质量比为4：1的聚苯基膦酸二苯砜酯与聚二甲基硅氧烷的复配物，所述抗静电剂为质量比1：1的硬脂酸单甘酯与烷基苯磺酸钠的复配物，所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物，所述复合抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

制备方法：（1）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维；（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；（3）、将聚氯乙烯、钙锌稳定剂、增塑剂和抗静电剂依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料自然冷却至45℃以下时，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在155℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的高性能低成本聚氯乙烯绝缘电缆料。