[发明专利]用于耐超低温电线电缆的组合物及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于电线电缆绝缘材料领域，具体涉及一种用于耐超低温电线电缆的组合物及其加工方法。

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。作为电线电缆的绝缘材料，由于其应用环境的不同，对其性能要求也不一样。对于寒带或极寒带地区，冬季气温会低至-50℃，甚至更低，这就要求作为绝缘材料的PVC电缆材料也需要能在这个超低温下正常工作，避免出现硬脆开裂，失去绝缘保护的作用。衡量高分子材料的耐低温性能，可通过材料的玻璃化温度判断。对于PVC材料来说，其玻璃化温度在78℃左右，因此就该材料本身而言是不耐低温，但其玻璃化温度可通过引入增塑剂而得以降低，降低的程度受所引入的增塑剂种类和添加量有关系。增塑剂的种类主要受限于增塑剂与PVC基材的相容性以及能承受材料加工温度的沸点，而添加量的多少则受限于材料的力学性能的要求，增塑剂的引入通常会降低材料的拉伸强度。

因此，目前常规的PVC电缆料的玻璃化温度在-25℃左右，因此其耐寒温度为-25℃左右，经过特殊耐低温橡胶改性的聚氯乙烯弹性体的耐寒温度也只有-40℃左右。对于需要在-50℃以下工作的电缆，比如在寒带及极寒带地区的地质勘探、军事等户外作业，目前还没有相关的基于聚氯乙烯的电线电缆材料，而只能选用其他价格昂贵的弹性体材料。因此需要开发这种可耐超低温的基于聚氯乙烯的电缆材料，在保证耐超低温的前提下，还可降低使用成本。

聚氯乙烯由于玻璃化温度较高，耐寒性较差，而针对聚氯乙烯耐低温改性，通常是两种途径：(1)添加低分子量增塑剂；(2)采用高分子量的橡胶弹性体增韧，也可同时应用两种方法。增塑剂对聚氯乙烯玻璃化温度的降低，受所用增塑剂的种类和添加量有关，添加量的多少受限于电缆材料强度的要求，因为增塑剂的加入会降低材料的拉伸强度；而增塑剂的种类则要求与聚氯乙烯基材相容性好，并具有能满足材料加工温度的沸点，现主要采用含苯环的长链二酸酯，如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二壬酯等，由于苯环结构的存在，增加了刚性，降低了分子链的柔顺性，因此其耐低温性不高，在满足强度要求的极限增塑剂添加量的情况下，只能达到-25℃的低温应用环境，还无法满足超寒的应用环境。而采用高分子量的橡胶弹性体增韧聚氯乙烯，由于橡胶弹性体具有很低的玻璃化温度，可提高聚氯乙烯的低温冲击性能，避免材料低温脆断开裂，橡胶弹性体的选择，必须保证橡胶弹性体与聚氯乙烯良好的相容性，通常选用丁腈橡胶，而丁腈橡胶的玻璃化温度随丙烯腈含量的降低而降低，但丙烯腈含量降低则与氯乙烯的相容性变差，因此，在与聚氯乙烯相容性较好的丁腈橡胶(丙烯腈含量25％左右)，其玻璃化温度为-50℃，脆化温度为-45℃，因此使用丁腈橡胶对聚氯乙烯改性增韧的能力有限，也不能应用到超寒的环境。结合增塑剂和丁腈橡胶增韧，降低聚氯乙烯的玻璃化温度，至今能把聚氯乙烯的玻璃化温度降低至-45℃左右，不能耐受-50℃以下的超寒环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚氯乙烯的可耐超低温的电线电缆物料，以满足超低温环境的应用。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种用于耐超低温电线电缆的组合物，包括下述重量份的组分：

聚氯乙烯：100份；

复配增塑剂：40-90份，所述的复配增塑剂由30-80wt％的环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯和20-70wt％的葵二酸二辛酯组成；

轻质碳酸钙：10-30份；

钙锌复合稳定剂：2-7份；

润滑剂：0.5-2份。

复配增塑剂中的环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯的结构式如下：

环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯是由邻苯二甲酸二异壬酯催化加氢得到，与邻苯二甲酸二异壬酯相比不存在苯环结构，与聚氯乙烯相容性好；更重要的是，由于不存在苯环结构，增塑后使得聚氯乙烯分子链段的柔顺性增加，玻璃化温度降低明显；由于不含有苯环，该增塑剂为一种环保的增塑剂，可应用于食品、医疗行业。

葵二酸二辛酯作为聚氯乙烯的增塑剂，与聚氯乙烯具有很好的相容性，同时具有较好的高低温特性。选择该增塑剂与具有较好低温特性的环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯复配使用，既可弥补环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯耐高温性的不足，又可保持整个体系的耐低温特性。