一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法技术

技术编号：40877627 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-08 16:47

本发明专利技术属于复合材料技术领域，本发明专利技术公开了一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法。粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，包括如下质量份数的组分：聚氯乙烯60～70份、改性粉煤灰9～10份、钙锌稳定剂6～7份、丙烯酸酯类抗冲改性剂0.2～0.8份、氯化聚乙烯3～4份、苯二甲酸酯类增塑剂17～18.5份、三(2‑羟乙基)异氰尿酸0.5～1.5份；所述改性粉煤灰由偶联剂和粉煤灰制备得到。本发明专利技术通过利用偶联剂对粉煤灰表面进行表面活化改性，改善其与聚氯乙烯的界面相容性，复配使用苯二甲酸酯类增塑剂和三(2‑羟乙基)异氰尿酸作为增塑剂制备的粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料产品的柔韧性得到极大提高。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料，尤其涉及一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法。

技术介绍

1、粉煤灰是火电厂燃煤发电所排放的一种固体废弃物，也是一种黏土类火山灰质材料。将粉煤灰作为一种固废资源，粉煤灰具有较强的刚性，可以提高聚合物的力学性能以及热稳定性等，并且粉煤灰的比表面积较大，可以使复合材料的比重降低，这使其在聚合物复合材料中得到很好的应用，同时有大宗广泛应用的潜力。聚氯乙烯(pvc)具有优异的物理化学性能、成熟的加工应用技术以及低廉的成本等优点，是目前使用最广泛的一种低压电缆材料。由于pvc分子链存在c-cl键为偶极子，从而减小聚氯乙烯链之间的运动空间，相比其他通用热塑性材料表现出了硬而脆的性质。

2、提高pvc材料柔韧性简单的方法之一是添加增塑剂，其可以打破pvc中的链间偶极相互作用使pvc软化。而最常见的增塑剂便是苯二甲酸酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂和脂肪酸酯类增塑剂。苯二甲酸酯类增塑剂具有制备工艺简单、原料来源广泛、塑化效果优异以及成本较低的优点。但由于苯二甲酸酯类增塑剂中存在着苯环分子结构，会对人体和环境产生毒性影响，且其刚性的苯环结构使化合物极难于降解。同时增塑剂可分为主增塑剂和次增塑剂，主增塑剂与pvc相容性较好，直接有助于提高pvc的柔韧性和柔软度，但单一使用主增塑剂会使制备成本提高。次增塑剂与pvc聚合物链的相容性有限，因此不能根据需要直接帮助pvc变得柔韧或柔软。目前，现有的粉煤灰/聚氯乙烯复合材料存在粉煤灰与聚氯乙烯的相容性差，导致所得复合材料的力学性能较差，无法满足更高要求的应用的问题。</p>

3、因此，本领域亟需发展一种力学性能优异，且电学性能可满足要求的粉煤灰/聚氯乙烯复合材料。

技术实现思路

1、本专利技术的目的为提供一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料及其制备方法，以解决现有的粉煤灰/聚氯乙烯复合材料存在粉煤灰与聚氯乙烯的相容性差，导致所得复合材料的力学性能较差，无法满足更高要求的应用的问题。

2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、本专利技术提供了一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，包括如下质量份数的组分：

4、聚氯乙烯60～70份、改性粉煤灰9～10份、钙锌稳定剂6～7份、丙烯酸酯类抗冲改性剂0.2～0.8份、氯化聚乙烯3～4份、苯二甲酸酯类增塑剂17～18.5份、三(2-羟乙基)异氰尿酸0.5～1.5份；

5、所述改性粉煤灰由偶联剂和粉煤灰制备得到。

6、作为优选，所述改性粉煤灰的制备包括如下步骤：将粉煤灰和偶联剂混合，得到改性粉煤灰。

7、作为优选，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述粉煤灰和偶联剂的质量比为10：0.1～0.3。

8、作为优选，所述混合的温度为70～90℃，混合的时间为2～5min。

9、作为优选，所述丙烯酸酯类抗冲改性剂包括yfg-901、km-355p、km310或exl-2330。

10、作为优选，所述苯二甲酸酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二异壬酯或对苯二甲酸二辛酯。

11、本专利技术还提供了所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，包括如下步骤：

12、将聚氯乙烯、改性粉煤灰、钙锌稳定剂、丙烯酸酯类抗冲改性剂、氯化聚乙烯、苯二甲酸酯类增塑剂和三(2-羟乙基)异氰尿酸顺次进行混料、熔融和挤出，即得粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料。

13、作为优选，所述混料包括如下步骤：先将聚氯乙烯、改性粉煤灰、钙锌稳定剂、丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯进行第一次混料，后向其中加入苯二甲酸酯类增塑剂和三(2-羟乙基)异氰尿酸进行第二次混料。

14、作为优选，所述第一次混料和第二次混料的温度独立的为80～100℃；所述第一次混料的时间为3～6min；所述第二次混料的时间为4～8min。

15、作为优选，所述熔融的温度为150～170℃，熔融的时间为20～30min；所述挤出在单螺杆挤出机中进行，挤出的机筒温度为155～170℃，挤出的模头温度为165～180℃。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：

17、本专利技术利用偶联剂对粉煤灰表面进行原位改性，改善其与聚氯乙烯界面相容性，经熔融和挤出制备得到粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料。该复合材料一方面消耗了粉煤灰固废，减少了粉煤灰的堆积占地，降低了灰尘对人体的危害，实现粉煤灰的精细高值化利用。另一方面复配使用苯二甲酸酯类增塑剂和三(2-羟乙基)异氰尿酸极大的提高了产品的柔韧性，同时对复合材料的拉伸强度牺牲较小。

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【技术保护点】

1.一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备包括如下步骤：将粉煤灰和偶联剂混合，得到改性粉煤灰。

3.根据权利要求2所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述粉煤灰和偶联剂的质量比为10：0.1～0.3。

4.根据权利要求2或3所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述混合的温度为70～90℃，混合的时间为2～5min。

5.根据权利要求1～3任一项所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类抗冲改性剂包括YFG-901、KM-355P、KM310或EXL-2330。

6.根据权利要求5所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述苯二甲酸酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二异壬酯或对苯二甲酸二辛酯。

7.权利要求1～6任一项所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，其特征在于，所述混料包括如下步骤：先将聚氯乙烯、改性粉煤灰、钙锌稳定剂、丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯进行第一次混料，后向其中加入苯二甲酸酯类增塑剂和三(2-羟乙基)异氰尿酸进行第二次混料。

9.根据权利要求8所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一次混料和第二次混料的温度独立的为80～100℃；所述第一次混料的时间为3～6min；所述第二次混料的时间为4～8min。

10.根据权利要求7或8所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为150～170℃，熔融的时间为20～30min；所述挤出在单螺杆挤出机中进行，挤出的机筒温度为155～170℃，挤出的模头温度为165～180℃。

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【技术特征摘要】

1.一种粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备包括如下步骤：将粉煤灰和偶联剂混合，得到改性粉煤灰。

4.根据权利要求2或3所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述混合的温度为70～90℃，混合的时间为2～5min。

5.根据权利要求1～3任一项所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类抗冲改性剂包括yfg-901、km-355p、km310或exl-2330。

6.根据权利要求5所述粉煤灰/聚氯乙烯电缆复合材料，其特征在于，所述苯二甲酸酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭生伟，李快，李丹，路旭阳，董庭轩，钱勇强，闫骏，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：

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