一种耐低温聚氯乙烯电缆料及其制备方法与流程

本申请涉及高分子复合材料，具体涉及一种耐低温聚氯乙烯电缆料及其制备方法。

背景技术：

1、聚氯乙烯（pvc）因其优良的机械性能、耐化学腐蚀性和低成本，被广泛应用于电线电缆的绝缘和护套材料。然而，pvc分子链中含有大量极性氯原子，分子间作用力强，导致其玻璃化转变温度较高，常温下呈刚性。为赋予其柔韧性以满足电缆加工和使用要求，必须在加工过程中添加足量的增塑剂来削弱分子间作用力，增加链段的活动性。

2、目前，行业常规的耐寒pvc电缆料受限于增塑体系与基体材料的相容性及增塑剂自身的低温特性，其稳定工作的温度下限通常仅为-40℃左右；低于该温度时，因分子链段运动的急剧冻结，材料会呈现出类似玻璃态的脆性断裂特征。在-40℃至-60℃的极寒地区户外应用中，常规pvc电缆护套料面临严峻挑战，其根本原因在于常规增塑体系在极端低温下分子链动能急剧下降，自身可能发生玻璃化转变或结晶，失去对pvc主链的“润滑”和隔离作用，导致材料在受冲击或弯曲时因链段冻结而发生脆性断裂。同时，为提升阻燃性能而大量使用的锑系阻燃协效剂，在强紫外线长时间照射下可能表现出光催化活性，加速pvc脱氯化氢（hcl）的降解反应，导致材料表面短期内即出现粉化、开裂，力学性能急剧下降。此外，pvc基体与无机填料间巨大的热膨胀系数差异，在极寒环境下产生的界面热应力极易导致两者脱粘，形成微裂纹并扩展，进一步恶化材料的低温力学性能。

3、因此，如何从分子链段运动、界面应力耗散及光化学稳定性三个层面协同解决上述机理缺陷，提供一种适用于极寒与强紫外线双重严苛环境的长寿命pvc电缆料，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种耐低温聚氯乙烯电缆料及其制备方法。

2、本发明申请第一方面提供了一种耐低温聚氯乙烯电缆料，按重量份计，由以下原料组分组成：

3、聚氯乙烯树脂 100份；

4、增塑体系 45～55份，所述增塑体系包含聚酯增塑剂和癸二酸二辛酯，且所述癸二酸二辛酯占所述增塑体系总质量的20%～30%；

5、抗冲改性体系 12～18份，所述抗冲改性体系包含氯化聚乙烯和交联型粉末丁腈橡胶，所述粉末丁腈橡胶的丙烯腈含量为32%～34%，且所述粉末丁腈橡胶与所述氯化聚乙烯的质量比为1:1至2:1；

6、无机填料 20～30份，所述无机填料为经钛酸酯偶联剂表面活化的碳酸钙；阻燃体系 8～15份，包含三氧化二锑和经硅烷偶联剂处理的氢氧化镁，所述三氧化二锑的用量为3～5份；

7、稳定润滑体系 6～10份，包含环氧大豆油、热稳定剂和润滑剂，其中所述环氧大豆油的用量为6～8份。

8、优选地，所述钛酸酯偶联剂的添加量为所述碳酸钙质量的1.0%～1.2%。

9、优选地，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂。

10、优选地，所述聚氯乙烯树脂为聚合度1250～1350的悬浮法sg-3型树脂。

11、优选地，所述粉末丁腈橡胶为交联型粉末丁腈橡胶。

12、优选地，所述聚酯增塑剂的分子量为800～1500。

13、优选地，所述稳定润滑体系中还包含0.3～1.0份紫外吸收型光稳定剂。

14、本发明申请第二方面提供了一种上述耐低温聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：

15、s1. 填料活化：将碳酸钙与钛酸酯偶联剂在高速搅拌下进行表面活化处理，得到活化碳酸钙，备用；

16、s2. 高速混炼：将聚氯乙烯树脂、热稳定剂、环氧大豆油加入高速捏合机中，搅拌至60℃～70℃，加入增塑体系，待增塑剂被完全吸收后，加入抗冲改性体系、阻燃体系及s1制得的活化碳酸钙，升温至110～120℃进行高速捏合；

17、s3. 冷却与塑化：将s2所得混合物料冷却后，投入双螺杆挤出机，在160～180℃的温度下熔融塑化、挤出造粒，即得所述耐低温聚氯乙烯电缆料。

18、优选地，步骤s1中，所述高速搅拌的温度为80～100℃，搅拌时间为5～10分钟。

19、优选地，步骤s3中，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36:1～48:1。

20、本发明具有如下有益效果：

21、本发明通过聚酯增塑剂与癸二酸二辛酯的特定比例复配，协同高效增塑，使材料在-60℃的极限低温下仍能保持良好的柔韧性和弹性，有效解决了常规产品在该温度下脆裂的问题。

22、通过引入高丙烯腈含量（33%）且与cpe质量比优化的粉末丁腈橡胶，构建了高效的弹性体增韧体系，极大地提高了材料的低温冲击强度。

23、通过对碳酸钙填料进行钛酸酯偶联剂预活化，变惰性填充为活性增强，在提升材料刚性的同时不牺牲韧性，实现了刚韧平衡。

24、高用量的环氧大豆油作为辅助增塑剂与酸吸收剂，与紫外吸收型光稳定剂协同作用，赋予了材料在极地强紫外辐射环境下卓越的长期热氧稳定性和耐候性。

25、本发明提供的制备方法，步骤设计科学，工艺适应性强，可直接利用现有电缆料生产设备进行工业化生产。

1.一种耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，按重量份计，由以下原料组分组成：

2.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂的添加量为所述碳酸钙质量的1.0%～1.2%。

3.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂。

4.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述聚氯乙烯树脂为聚合度1250～1350的悬浮法sg-3型树脂。

5.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述粉末丁腈橡胶为交联型粉末丁腈橡胶。

6.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述聚酯增塑剂的分子量为800～1500。

7.根据权利要求1所述的耐低温聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述稳定润滑体系中还包含0.3～1.0份紫外吸收型光稳定剂。

8.一种权利要求1-7任一项所述的耐低温聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述高速搅拌的温度为80～100℃，搅拌时间为5～10分钟。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36:1～48:1。