含有聚乙烯醇缩丁醛和热塑性聚氨酯的聚合物混合物的电缆鞘制造技术

本发明专利技术涉及一种电缆，包括：一个或多个导体和护套，其中所述护套由包含以下聚合物共混物的组合物制成，该聚合物共混物为热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，其中PVB与TPU的比例为PVB小于所述聚合物共混物的总重量的50重量％，所述聚合物共混物的余量为TPU。

Cable sheath containing polymer mixture of polyvinyl butyral and thermoplastic polyurethane

The present invention relates to a cable, comprising one or more conductors and sheaths, wherein the sheath is made of a composition comprising the following polymer blends: thermoplastic polyurethane (TPU) and polyvinyl butyral (PVB), in which the ratio of PVB to TPU is less than 50% of the total weight of the polymer blend, and the remainder of the polymer blend is T. PU.

【技术实现步骤摘要】
含有聚乙烯醇缩丁醛和热塑性聚氨酯的聚合物混合物的电缆鞘
本专利技术涉及用作电缆护套的聚合物共混物。更具体地说，本专利技术涉及用于采矿电缆、自动化电缆等重工业电缆的耐磨和耐火电缆护套的聚合物共混物。
技术介绍
重型设备电缆，例如采矿电缆或其他工业工地电缆，受到非常恶劣的环境条件和操作参数(包括相对于粗糙表面的拖拽和移动)的影响。这种环境应力和磨损会导致主外绝缘护套的失效。由于这些条件，采矿电缆(作为一个实例)需要满足严格的安全标准。绝缘电缆工程师协会(ICEA)制定了这样的标准，其包括电缆护套ICEAS75-381的几个机械阈值。见下表1。表1：ICEAS-75-381此外，MSHA(矿山安全和健康管理局)在30CFR§§7.402(定义)、7.406(测试设备)和7.408(测试程序和结果通过要求)中规定了相关的消防安全标准。在现有技术中，工业上通常用热塑性聚氨酯(TPU)、氯化聚乙烯(CPE)或聚氯丁二烯橡胶(CR)制造这些采矿电缆的护套。与后两种相比，基于TPU的聚合物具有非常好的耐磨性和抗撕裂性，同时满足所需的耐火标准。但是，TPU聚合物非常昂贵。而且，另外两种聚合物CPE和CR是卤化的，因此产生有毒烟雾。而且，弹性体溶液(如CPE或CR)具有额外的缺点，即它们必须在挤出后交联，这导致需要额外加工步骤来完成电缆。与TPU等热塑性塑料相比，这导致额外的生产成本和时间。下表2显示了一些标准溶液(如CPE或氯磺化聚乙烯与基础天然橡胶和TPU)之间的根据ISO4649的磨耗指数比较。表2应注意，上表中的“磨耗指数”不是ICEA标准要求，但无论如何“磨耗指数”都是护套化合物的耐磨性的指标。“磨耗指数”是根据标准ISO4649(国际标准组织)测量的数字，其中数字越小表示耐磨性越高。在严苛的采矿应用中，磨损的护套可能会导致电缆故障。虽然磨损不是ICEA标准要求，但在选择护套材料时，“磨耗指数”是需要考虑的一个有用要素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于TPU的聚合物共混物，其可用于形成重型设备电缆(例如采矿电缆、工业自动化电缆等)的护套。本布置和本文的各种配方能够解决采矿电缆测试(例如30CFR7.408)所需的耐火性问题，和重工业电缆中使用的其他耐火测试；保持所需的机械强度；同时通过限制所用的TPU的量来实现所需的成本削减。因此本专利技术的目的是一种电缆，所述电缆包括：一个或多个导体；和护套，其中所述护套由包含以下聚合物共混物的组合物制成，该聚合物共混物为热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，其中PVB与TPU的比例为PVB小于所述聚合物共混物的总重量的50重量％，优选小于或等于所述聚合物共混物的总重量的49重量％，所述聚合物共混物的余量为TPU。换句话说，相对于PVB和TPU的聚合物共混物的总重量，聚合物共混物包含小于50重量％的PVB，更特别地是小于或等于49重量％的PVB。由于TPU与PVB的组合，获得了具有良好机械强度和耐磨性的经济电缆和/或护套。在一个实施方案中，相对于PVB和TPU的聚合物共混物的总重量，PVB的量为1重量％至45重量％，优选10重量％至40重量％；TPU的量为55重量％至99重量％，优选60重量％至90重量％。更特别地，相对于聚合物共混物的总重量，PVB与TPU的比例基本上为25重量％PVB:75重量％TPU。热塑性聚氨酯(TPU)属于热塑性弹性体(TPE)家族，更准确地说是嵌段共聚物。热塑性聚氨酯具有与交联聚合物(橡胶)相同的弹性水平，同时提供与热塑性塑料相同的容易加工性。根据本专利技术的热塑性聚氨酯(TPU)优选地通过相同分子的具有高延展性和低玻璃化转变温度的柔性链段(扩链剂)与具有高熔点的刚性结晶链段缔合而产生弹性体特征。这些链段的比例和分子结构可以决定树脂的具体特征。根据本专利技术的热塑性聚氨酯(TPU)通常通过多元醇与多异氰酸酯的反应获得。这些多元醇与多异氰酸酯必须每分子含有至少两个官能团，分别为羟基R-(OH)n和异氰酸酯基团R-(N＝C＝O)n’。该反应优选在催化剂存在下或通过紫外线活化来驱动。多异氰酸酯可以是芳香族或脂肪族的，并且最常用的是双官能的。多异氰酸酯的芳香族实例是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)。脂肪族实例包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。多元醇可以是通过环氧化物与含活性氢的化合物的反应制备的聚醚多元醇，或通过多官能羧酸和多羟基化合物的缩聚制备的聚酯多元醇。较高分子量的多元醇(分子量为2,000至10,000)优选用于制备更柔软的聚氨酯，而较低分子量的多元醇制备更硬的产品。聚醚多元醇和聚酯多元醇分别通过与多异氰酸酯反应而得到聚醚聚氨酯和聚酯聚氨酯。多元醇的实例可以是二醇、二甘醇或三甘醇。常用的催化剂可包括叔胺，如三乙二胺(TEDA或也称为DABCO的1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)和金属化合物，如二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或辛酸铋。TPU的主要生产商可以是具有系列的BASF和具有系列的Lubrizol。在一个实施方案中，聚合物共混物的TPU选自热塑性聚醚聚氨酯和热塑性聚酯聚氨酯。考虑到每种类型TPU的特性，优选的实施方案是使用聚醚聚氨酯。PVB是聚缩醛，其可以通过聚乙烯醇与正丁醛的缩合来制备，特别是在酸催化剂存在下来制备。缩合反应可产生1,3-二恶烷环，但在反应结束时仍可在聚合物上存在一些未反应的羟基。由于通过聚乙酸乙烯酯的水解产生聚乙烯醇，因此也可以存在有限量的乙酸酯基团。PVB的最终结构可以认为是乙烯醇缩丁醛、乙烯醇和乙酸乙烯酯作为共聚单体的无规三元共聚物，因此具有不同量的所述共聚单体。所述共聚单体的量通常分别为60-90％、10-30％和0-10％，并且在优选的实施方案中，为77-83％、18-23％和0-2％。在一个实施方案中，PVB是再生的PVB。在再生的PVB的情况下，大量供应具有良好的质量水平和非常低的杂质率的PVB是可得的。在一些实施方案中使用再生的PVB除了具有更好的灵活性之外还可以提供额外的环境和经济优势。再生的PVB价格比市场上常见的TPU等级更优惠。此外，使用消费后PVB是符合绿色环保的生态设计方法，且可降低碳足迹。一些生产商在市场上提出了各种等级的再生的PVB，因此可能发生化学成分的变化(例如乙烯醇缩丁醛、乙烯醇和/或乙酸乙烯酯的比例)，并且所得到的再生产品的组成和性质可能根据原始来源而变化。该组合物还可以包含增塑剂，更特别是PVB增塑剂。当PVB增塑时，可以存在不同程度的不同增塑剂。特别地，PVB是无定形聚合物，并且其玻璃化转变温度可随增塑剂量而变化。PVB增塑剂可选自脂肪族酯、芳香族酯、脂肪酯、磷酸酯、磺酰胺、邻苯二甲酸酯及其混合物。更具体地，PVB增塑剂可选自由以下构成的组：介于20％和30％之间的支化乙二醇酯；己酸酯，如三乙二醇-二-2-乙基己酸酯；己二酸酯，如己二酸二己酯；磷酸酯，如磷酸三甲苯酯；邻苯二甲酸酯，如邻苯二甲酸丁基苯酯；磺酰胺，如正乙基甲苯磺酰胺；三乙二醇-二-2-乙基丁酸酯；四乙二醇-二-庚酸酯己二酸二己酯(tetraethylenglycol-di-heptanoatedihexyladipat)；癸二酸二丁酯及其混合物。三乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆，包括：一个或多个导体；和护套，其中所述护套由包含以下聚合物共混物的组合物制成，该聚合物共混物为热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，其中PVB与TPU的比例为PVB小于所述聚合物共混物的总重量的50重量％，所述聚合物共混物的余量为TPU。

【技术特征摘要】
2017.08.11 US 15/675,1201.一种电缆，包括：一个或多个导体；和护套，其中所述护套由包含以下聚合物共混物的组合物制成，该聚合物共混物为热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，其中PVB与TPU的比例为PVB小于所述聚合物共混物的总重量的50重量％，所述聚合物共混物的余量为TPU。2.根据权利要求1所述的电缆，其中相对于所述聚合物共混物的总重量，所述PVB与TPU的比例基本上为25重量％PVB:75重量％TPU。3.根据权利要求1或2所述的电缆，其中所述聚合物共混物的TPU选自热塑性聚醚聚氨酯和热塑性聚酯聚氨酯。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆，其中所述组合物还包含一种或多种阻燃剂。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电缆，其中相对于每100重量份的所述聚合物共混物，所述组合物还包含5重量份至60重量份的阻燃剂。6.根据权利要求4或5所述的电缆，其中所述阻燃剂选自由无机阻燃剂、有机阻燃剂以及有机阻燃剂和无机阻燃剂的混合物构成的组。7.根据权利要求6所述的电缆，其中所述有机阻燃剂选自氮组分、卤化阻燃剂、酚醛树脂、含磷阻燃剂、以及它们的混合物。8.根据权利要求6所述的电缆，其中所述组合物包含氮组分和含磷阻燃剂的混合物作为有机阻燃剂，以及最终包含含硼化合物作为无机阻燃剂；或包含至少一种硅酸盐和至少一种金属氢氧化物的混合物作为无机阻燃剂。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电缆，其中所述PVB是再生的。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳琳·马尔霍蒂，迪迪埃·比尔马兹，
申请(专利权)人：耐克森公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR