一種耐熱增強聚丙烯電纜料及其製造方法與流程
2023-04-27 11:00:26
本發明涉及一種聚丙烯電纜料，特別是涉及一種耐熱增強聚丙烯電纜料及其製造方法。
背景技術：
聚丙烯，是由丙烯聚合而製得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規聚丙烯(isotactic polypropylene)、無規聚丙烯(atactic polypropylene)和間規聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三種。工業產品以等規物為主要成分，聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內，通常為半透明無色固體，無臭無毒。由於結構規整而高度結晶化，故熔點可高達167℃。耐腐蝕，製品可用蒸汽消毒是其突出優點。密度小，是最輕的通用塑料。聚丙烯力學性能的絕對值高於聚乙烯，但在塑料材料中仍屬於偏低的品種，其拉伸強度僅可達到30MPa或稍高的水平。聚丙烯具有良好的介電性能和高頻絕緣性且不受溼度影響，因此適用於電纜料。
公開號為CN103554657B、公開日為2016.01.20、申請人為浙江工業大學之江學院工業研究院的中國專利公開了「一種無滷阻燃聚丙烯複合電纜料及其製備方法」，以重量份計，在聚丙烯為100的前提下，還包括以下組分：六苯氨基環三磷腈1～10、氫氧化鎂10～100、彈性體5～20、相容劑5～30和抗氧劑0.1～1。該發明採用無滷阻燃劑，解決了傳統阻燃聚丙烯電纜料對環境和人體的潛在危害，且其製備過程中不產生有毒和腐蝕性氣體，符合綠色環保要求，但是，該電纜料的力學性能不理想，耐熱性能也欠佳。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種耐熱增強聚丙烯電纜料，其具有較好的力學性能和耐熱性能。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
一種耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：聚丙烯樹脂100份，穩定劑2～2.5份，潤滑劑0.6～1.1份，阻燃劑10～15份，抗氧劑0.3～0.8份，阻燃助劑3～3.5份，交聯劑0.5～1份，抗衝改性劑5～10份，改性蟹殼粉16～21份。
優選地，本發明所述聚丙烯樹脂的熔融指數為20～30。
優選地，本發明所述穩定劑為硬脂酸鋁。
優選地，本發明所述潤滑劑為白油。
優選地，本發明所述阻燃劑為聚磷酸銨。
優選地，本發明所述抗氧劑為抗氧劑CA。
優選地，本發明所述阻燃助劑為硼酸鋅。
優選地，本發明所述交聯劑為DCP。
優選地，本發明所述抗衝改性劑為SEBS。
本發明要解決的另一技術問題是提供上述耐熱增強聚丙烯電纜料的製造方法。
為解決上述技術問題，技術方案是：
一種耐熱增強聚丙烯電纜料的製造方法，其步驟為：
(1)將蟹殼剔除殘留肉質和汙物後用蒸餾水衝洗10分鐘，然後浸泡於次氯酸鈉溶液中，24小時後取出用超純水衝洗5分鐘，風乾後置於烘箱中95℃下乾燥20小時，取出後用粉碎機粉碎，過100目篩後置於球磨機中溼法球磨20小時，得到蟹殼粉；
(2)按1:10的重量比將蟹殼粉加入16％質量分數的氫氧化鈉溶液中，加熱至95℃後攪拌2.5小時，取出後過濾，將濾渣水洗至中性，置於烘箱中95℃下烘乾，得到鹼處理蟹殼粉；
(3)按1:10的重量比將鹼處理蟹殼粉加入1％質量分數的高錳酸鉀溶液中，室溫下浸泡30分鐘，取出後用去離子水反覆衝洗，置於烘箱中95℃下烘乾，得到脫色蟹殼粉；
(4)將脫色蟹殼粉加入10倍重量的蒸餾水中，超聲分散10分鐘後水浴加熱至95℃，邊攪拌邊加入重量為脫色蟹殼粉重量3％的棕櫚酸鈉，95℃下恆溫攪拌1.5小時，取出後用無水乙醇抽濾，用去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下烘乾，粉碎後研磨得到改性蟹殼粉；
(5)將各組份按重量份稱取，將聚丙烯樹脂、阻燃劑、抗氧劑、阻燃助劑、交聯劑、改性蟹殼粉加入混合機中，80rpm速度下混合4分鐘，轉入擠出機中180℃下擠出造粒得到預混料，將預混料以及其他組份加入捏煉機中，180℃下混煉15分鐘得到混合料，將混合料經雙錐剪切輸入至擠出機中，180℃下擠出造粒得到耐熱增強聚丙烯電纜料。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
蟹殼是螃蟹的外殼部分，由於不能食用而被當成食品垃圾，其含有大量碳酸鈣以及其他成分，本發明先將蟹殼剔除殘留肉質和汙物後再依次通過蒸餾水衝洗、次氯酸鈉浸泡、超純水衝洗、風乾、乾燥、粉碎、過篩、溼法球磨後得到粒徑較小的蟹殼粉，次氯酸鈉浸泡過程可將蟹殼上的殘留肉質、汙物徹底清除乾淨，溼法球磨過程大大降低粒徑提高分散性，然後將蟹殼粉通過氫氧化鈉溶液處理有效去除了其內部的蛋白質部分，再用高錳酸鉀溶液對紅色的蟹殼粉進行脫色處理得到脫色蟹殼粉，經過上述處理的脫色蟹殼粉的絕大部分成分為碳酸鈣，其機械性能和耐熱性均非常好，但是表面為親水性，難以與聚丙烯樹脂形成緊密結合，因此本發明通過棕櫚酸鈉對脫色蟹殼粉進行了表面處理得到改性蟹殼粉，棕櫚酸鈉在其表面形成化學鍵合，棕櫚酸根遷移到脫色蟹殼粉的表面後生長成為包覆層，從而將脫色蟹殼粉表面的親水性變成了疏水性，使得改性蟹殼粉能均勻分散於聚丙烯樹脂中並與其緊密結合，從而顯著改善聚丙烯電纜料的力學性能和耐熱性能。
具體實施方式
下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
實施例1
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2份，白油1.1份，聚磷酸銨14份，抗氧劑CA 0.4份，硼酸鋅3.2份，DCP 0.6份，SEBS 6份，改性蟹殼粉20份。
其製造方法的步驟為：
(1)將蟹殼剔除殘留肉質和汙物後用蒸餾水衝洗10分鐘，然後浸泡於次氯酸鈉溶液中，24小時後取出用超純水衝洗5分鐘，風乾後置於烘箱中95℃下乾燥20小時，取出後用粉碎機粉碎，過100目篩後置於球磨機中溼法球磨20小時，得到蟹殼粉；
(2)按1:10的重量比將蟹殼粉加入16％質量分數的氫氧化鈉溶液中，加熱至95℃後攪拌2.5小時，取出後過濾，將濾渣水洗至中性，置於烘箱中95℃下烘乾，得到鹼處理蟹殼粉；
(3)按1:10的重量比將鹼處理蟹殼粉加入1％質量分數的高錳酸鉀溶液中，室溫下浸泡30分鐘，取出後用去離子水反覆衝洗，置於烘箱中95℃下烘乾，得到脫色蟹殼粉；
(4)將脫色蟹殼粉加入10倍重量的蒸餾水中，超聲分散10分鐘後水浴加熱至95℃，邊攪拌邊加入重量為脫色蟹殼粉重量3％的棕櫚酸鈉，95℃下恆溫攪拌1.5小時，取出後用無水乙醇抽濾，用去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下烘乾，粉碎後研磨得到改性蟹殼粉；
(5)將各組份按重量份稱取，將熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂、聚磷酸銨、抗氧劑CA、硼酸鋅、DCP、改性蟹殼粉加入混合機中，80rpm速度下混合4分鐘，轉入擠出機中180℃下擠出造粒得到預混料，將預混料以及其他組份加入捏煉機中，180℃下混煉15分鐘得到混合料，將混合料經雙錐剪切輸入至擠出機中，180℃下擠出造粒得到耐熱增強聚丙烯電纜料。
實施例2
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2.2份，白油0.9份，聚磷酸銨12份，抗氧劑CA 0.6份，硼酸鋅3份，DCP 1份，SEBS 8份，改性蟹殼粉18份。
其製造方法與實施例1相同。
實施例3
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2.4份，白油0.7份，聚磷酸銨10份，抗氧劑CA 0.8份，硼酸鋅3.4份，DCP 0.8份，SEBS 10份，改性蟹殼粉16份。
其製造方法與實施例1相同。
實施例4
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2.1份，白油1份，聚磷酸銨15份，抗氧劑CA 0.3份，硼酸鋅3.1份，DCP 0.7份，SEBS 9份，改性蟹殼粉21份。
其製造方法與實施例1相同。
實施例5
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2.3份，白油0.8份，聚磷酸銨13份，抗氧劑CA 0.5份，硼酸鋅3.5份，DCP 0.5份，SEBS 7份，改性蟹殼粉19份。
其製造方法與實施例1相同。
實施例6
耐熱增強聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份製成：熔融指數為20～30的聚丙烯樹脂100份，硬脂酸鋁2.5份，白油0.6份，聚磷酸銨11份，抗氧劑CA 0.7份，硼酸鋅3.3份，DCP 0.9份，SEBS 5份，改性蟹殼粉17份。
其製造方法與實施例1相同。
將實施例1-6和對比例的力學性能和耐熱性能分別進行測試，對比例為公開號為CN103554657B的中國專利；力學性能方面參考GB/T 1040-1992測試拉伸強度，參考GB/T 1843-1996測試衝擊強度，這兩個數值越高表示力學性能越好；耐熱性能方面參考GB 1633-1979測試維卡軟化溫度，該數值越高表明耐熱性能越好。測試結果見下表：
由該表可以看出，實施例1-6不論是拉伸強度、衝擊強度還是維卡軟化溫度均高於對比例很多，表示具有較好的力學性能和耐熱性能。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。