一种环保电缆及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种环保电缆及其制造工艺。本申请首次公开一种新型的PVC增塑剂2

【技术实现步骤摘要】
一种环保电缆及其制造工艺


[0001]本专利技术属于电缆领域，具体涉及一种环保电缆及其制造工艺。

技术介绍

[0002]聚氯乙烯（Polyvinyl chloride, PVC）是含氯聚合物，是世界上使用最广泛的塑料之一，其价格低廉，具有优良的耐腐蚀性、电绝缘性，尤其是具有耐燃自熄性，使聚氯乙烯已广泛地应用于电缆料的生产，在电线电缆绝缘保护材料中长期占有重要地位，广泛用于各类电线电缆绝缘与防护层材料。
[0003]但是，聚氯乙烯存在很多缺点。首先是环保问题。聚氯乙烯电缆料中含有氯元素，因此它的阻燃性能很好，但在燃烧时会产生氯化氢气体以及大量黑烟，对人体伤害很大，造成电缆燃烧的二次灾害。其次，聚氯乙烯电缆料的传统配方中含有对人体有害的重金属和有害增塑剂等物质，对周围环境也会产生很大的危害。
[0004]在目前的经济和社会发展形势下，民众对健康以及环境问题的关注度也在不断的提高。很多国家也制定了严格的环境保护标准和法规，对有害污染源排放做了规定，其中典型的法规包括 RoHS（关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令） 和 REACH（化学品注册、评估、许可和限制）。
[0005]聚氯乙烯树脂存在很多缺点，直接制成电缆料不能满足性能的要求，需要加入多种助剂改善其性能。聚氯乙烯电缆料配方中主要添加的助剂包括阻燃剂、热稳定剂、增塑剂、填充剂和润滑剂等。
[0006]在制造电缆绝缘和外护层所用的高分子材料里加入无机阻燃材料，如加入氢氧化铝、氢氧化镁等阻燃剂来提高材料的阻燃性能，但这些填充料的加入是有限度的，加入这些填充料会降低电缆的电性能和机械性能，若加入太多，电缆的电性能和机械性能就无法满足使用要求。虽然加了这些无机的填充材料，但是在火焰的条件下电缆仍然会燃烧并放出有害物质，因此，应该尽量避免电缆被燃烧而产生污染物。
[0007]PVC 极具热敏性，极易热降解，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理力学性能也迅速下降，因此在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
[0008]致使PVC降解的因素大致分为结构及环境两大类。市场上流通的PVC绝大部分是通过自由基悬浮聚合或自由基本体聚合生产的，由于现有的技术手段没法完美控制聚合反应，抑制副反应发生，所以聚合反应中会有一些不可控的结构生成，而这些结构正是PVC不稳定的根本因素。在氯乙烯聚合过程中，不确定出现的HCI脱除反应或者氧化反应等，都会使正常的PVC分子链结构出现一些瑕疵，也就是在PVC分子链中出现的反常结构。这些反常结构主要包括支链结构、不饱和端基结构、富氯结构、烯丙基氯结构等等。这些反常结构，特别是烯丙基氯结构及叔氯结构，在多变的外部条件作用下，会脱除氯化氢，进而使PVC分解，而脱除的氯化氢又会催化PVC材料分解，如此反复，材料会慢慢变色，性能下降，失去应用价值。
[0009]聚氯乙烯分子的破坏过程，有如下机理：热氧化分解；无氧情况下自由基的交联；立构规性对降解的影响；光降解；氧化脱HCl；辐射降解；加工过程引入的临界应力导致的分子链断裂；以及聚氯乙烯分子中支化点对降解的影响等。
[0010]为了最大限度地弥补聚氯乙烯均聚物和共聚物的严重缺陷，需要用稳定剂消除引起开始脱 HCl 的不稳定部位；或作为 HCl 的清除剂；或当自由基产生时便与之反应；或作为抗氧剂；或改变多烯结构以阻止颜色变化、分子链断裂和交联。稳定剂必须与聚氯乙烯体系相容，不会损害材料体系整体的美感，并且还应具有调节润滑的性能。
[0011]目前，PVC 热稳定剂种类很多，一般按热稳定剂的化学组分来进行分类，可以分为碱式铅盐、金属皂、有机锡、环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等。由于加入单一的热稳定剂很难让PVC 的热稳定性能达到要求，所以 PVC 热稳定剂又按照作用分为主效热稳定剂和辅助热稳定剂。
[0012]主效热稳定剂一般是金属盐热稳定剂；辅助热稳定剂本身只有很小的稳定作用或没有热稳定效果，但其和主稳定剂一起使用时具有协同效应。在目前的主流环保型 PVC 热稳定剂配方体系中，β
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二酮类化合物是一种常用的辅助热稳定剂，通常与金属皂类主效热稳定剂配合使用，能有效提高PVC 的热稳定性能。
[0013]使用填充剂的主要目的一是为了降低电缆料成本，二是为了改善电缆料某些性能，如电气绝缘性能、机械性能等。常用的聚氯乙烯填充剂有碳酸钙、煅烧陶土和白炭黑等。
[0014]碳酸钙是最常用的无机粉状填料，可以分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和胶质碳酸钙。
[0015]煅烧陶土硬度高，颗粒体积较大，比面积小，热膨胀系数低。此外，煅烧陶土还有优异的电性能。
[0016]白炭黑即二氧化硅，绝缘性好，多孔，内表面积大，补强效果明显。
[0017]一般聚氯乙烯电缆料用重质碳酸钙作为填充剂。
[0018]润滑剂是聚氯乙烯加工过程中必不可少的助剂，其主要作用是减少聚氯乙烯材料与加工机械之间的磨损，以及减少聚氯乙烯内部分子之间的相互摩擦。
[0019]因此润滑剂分为外润滑剂和内润滑剂。一般来说，内润滑剂以极性分子为主，完全溶于聚氯乙烯，例如单硬脂酸甘油酯；外润滑剂一般为非极性的，其与聚氯乙烯相容性很小，例如石蜡。除此之外，润滑剂用于电缆料中还可以抗静电、抗粘连、改善制品的外观和光泽等。常用的润滑剂按化学结构可分为饱和烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、金属皂类、醇类等。
[0020]烃类润滑剂是优良的外润滑剂，并且环保无毒，但是大多数烃类润滑剂与聚氯乙烯的相容性较差，热稳定性也较差，因此不是理想的内润滑剂，且用于电缆料中时不可过量。液体石蜡、天然石蜡、微晶石蜡、聚乙烯蜡等烃类石蜡和矿物油为典型的烃类润滑剂。
[0021]用于聚氯乙烯的脂肪酸类润滑剂多为脂肪酸的精制品，包括饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和羟基脂肪酸等，但主要的还是高级饱和脂肪酸，碳原子数在 12 以上的都可以作为润滑剂使用。其中应用最为广泛的是硬脂酸，其纯品是带有光泽的白色柔软小片，熔点为 70
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71℃，能溶于乙醇和丙醇，但是几乎不溶于水，硬脂酸也是生产脂肪酸衍生物类润滑剂的主要原料。脂肪酸类润滑剂有着优越的外部润滑性能，多与其他内润滑剂配合使用。
[0022]作为润滑剂使用的脂肪酸酯类是高级脂肪酸酯，包括脂肪酸的低级醇酯、酯蜡、多
元酯、聚乙二醇酯等。由于酯基具有极性，对聚氯乙烯分子有很强的亲和力，所以脂肪酸酯类润滑剂与聚氯乙烯相容性良好，具有优良的内部润滑性能。其经常与金属皂类和有机锡类等热稳定剂配合使用。
[0023]作为润滑剂使用的醇类化合物主要为含有 16 个碳原子以上的饱和脂肪醇，其熔点比较高。醇类润滑剂，尤其是高级醇与聚氯乙烯相容性良好，具有优良的内部润滑性能，并且其与金属皂类和有机锡等热稳定剂配合使用时效果更佳。
[0024]聚氯乙烯树脂具有较强的极性，分子间作用力较大，分子链活动性较差，因此玻璃化温度较高，加工性能较差，成型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的PVC增塑剂2
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氨基
‑3‑
(萘
‑2‑
基)丙酸辛酯，其特征在于，化学结构如下：。2.如权利要求1所述的2
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氨基
‑3‑
(萘
‑2‑
基)丙酸辛酯，其特征在于，制备工艺如下：步骤1：2
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氨基
‑3‑
(萘
‑2‑
基)丙酸和正辛醇溶解于二氧六环中，以浓盐酸为催化剂，室温下，酯化至反应完全；步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，吴伟，潘秀，
申请(专利权)人：武汉武湖电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：