低成本環(huán)保阻燃105℃PVC電纜料配方設(shè)計與加工

1、低成本環(huán)保阻燃105PV C 電纜料配方設(shè)計與加工 一. 前言：PVC 電纜料以其質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)勢在被廣泛使用，這里對105PV C 級電纜料配方設(shè)計和加工經(jīng)驗做一下分享，傳統(tǒng)105PV C 級電纜料基本用料：1. P V C 樹脂：一般以國標(biāo)S G -2、SG -3居多，其中S G -3（聚合度約1300）用量最大，要求耐老化抗低溫更好的應(yīng)選用更高聚合度的樹脂；2. 增塑劑：使用T O T M /D I D P /T I N T M /T O P M 等耐熱耐遷移增塑劑，通常選用T O T M ，傳統(tǒng)用量一般50份（100份樹脂），但其捏合性不及D O P 良好，混合工序混合時間長（25分鐘）

2、，體系黏度大，沒有良好的冷卻很容易升溫結(jié)塊，或者攪拌不成干粉狀造成塑化不良，同時由于不下料制約產(chǎn)量，嚴(yán)重制約普通單螺桿造粒機(jī)加工設(shè)備的使用，尤其同時要求低溫柔韌性好使用D O S 的配方中，混合變得更加困難，能耗很大；同時在風(fēng)冷切粒機(jī)器中，溫度高極易粘粒，溫度低塑化差，令多數(shù)配方師非常頭疼。3. 阻燃劑：一般使用氯化石蠟+氧化銻體系，用量一般在8份以內(nèi)，常規(guī)使用都易達(dá)到V -0級阻燃，但70氯化石蠟容易分解，對加工不利，需要配方整體配合；在一些薄壁電纜中，阻燃要求更高，應(yīng)配合一些液體阻燃劑如T C P 等提高阻燃性；4. 填料：常規(guī)以煅燒陶土和碳酸鈣為主，傳統(tǒng)用量一般25份以下；5. 內(nèi)外滑劑

3、：一般以P E 蠟+硬脂酸居多，常規(guī)要求下均能達(dá)到加工效果，用量1份以內(nèi)為宜；6. 穩(wěn)定劑：傳統(tǒng)使用鉛鹽穩(wěn)定劑，被R O H S 指令所禁止，目前市場使用鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑居多，但其效果不如鉛鹽，常規(guī)添加量在10份以內(nèi)；在一些要求200熱穩(wěn)定時間長的材料中，如國標(biāo)105（180分鐘以上），VD E 90（240分鐘以上）電纜料中，對穩(wěn)定劑要求很高，同時在樹脂粉等原料選用上要求也很高。、 7. 典型環(huán)保配方：名稱/項目 105護(hù)層級 105絕緣級 105耐寒柔軟護(hù)層級 PVC 樹脂（SG-2或3） 100 100 100TOTM 50 45 30環(huán)氧大豆油 5 3 470氯化石蠟 8 8 8氧化銻

4、5 4 6煅燒陶土 5 10 10活性碳酸鈣 10 15 5鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑 7 7 7DOS 30內(nèi)外滑劑 適量 適量 適量8. 分析：常規(guī)配方中，TOTM 捏合性差，制品硬度大，70氯化石蠟容易在加工中分解，制品容易脆斷，填料添加量上不去，且混合工序電耗大，混合不易成干粉造成不下料，生產(chǎn)效率低，普通單螺桿造粒機(jī)難以達(dá)到塑化效果。且配方成本很高，一般企業(yè)難以承受，在制造105高溫細(xì)導(dǎo)線時，尤其有蘸絕緣漆烤干的工藝，很容易發(fā)生電線脆裂，露出銅絲導(dǎo)致電子部件報廢。其根本原因是電纜料抗撕裂效果差，韌性不夠，70氯化石蠟分解，產(chǎn)品硬度大。要解決以上問題，常規(guī)思路是加大增塑劑量，使用耐寒增塑劑如DOS

5、，或者使用ACR 、EV A 、CPE 等抗沖劑，但制品強(qiáng)度嚴(yán)重下降，阻燃效果惡化，成本顯著增高，尤其造成混合困難，無冷卻情況下物料容易結(jié)塊，導(dǎo)致電機(jī)燒毀。只有對PVC 改性，使用全新的改性產(chǎn)品，才能提高品質(zhì)降低成本，這里根據(jù)使用經(jīng)驗推薦一種新型高效改性劑柔強(qiáng)劑（產(chǎn)品說明書：1. 本品環(huán)保無毒，與PVC 相容性極好，明顯提高制品的伸長率和抗張強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度，顯著增強(qiáng)制品柔韌性和彈性，有效改善制品折彎白化問題；與氯化石蠟/CPE有良好協(xié)同增韌增強(qiáng)效果，明顯提高填充量，降低增塑劑使用量，與UV-531、168、BHT 、W-9有良好協(xié)同效應(yīng)，提高制品耐寒、抗老化、耐油、絕緣、防水性能；2. 明顯提

6、高擠出量，顯著降低熔體粘度，完全取代ACR401/201等加工助劑, 改善PVC 制品表面光亮光潔度，使制品手感良好，使顏料穩(wěn)定性增加，色彩更加鮮艷持久，在彈性料中顯著提高制品的柔韌性及彈性。而且對液態(tài)增塑油有強(qiáng)烈親合力，使增塑油被固定在制品內(nèi)不遷移，防出油及制品粘手，使制品硬度穩(wěn)定。（在加增塑劑PVC 制品中，部分增塑劑（如DOP ，TOTM ，DOS ，DOA ，石蠟油等）會析出到表面，先形成油污薄膜，導(dǎo)致產(chǎn)品有粘手感，繼而蒸發(fā)散失，致產(chǎn)品硬度升高發(fā)脆龜裂。）Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluatio

7、n only.3. 推薦應(yīng)用范圍：PVC 電纜料、膜料、彈性體、鞋底料、封條、橡塑料等等，替代部分DOS 、DOA 等助劑，克服析出冒油和制品強(qiáng)度降低的缺點，替代部分丁青橡膠，明顯降低成本等等；建議用量8-20份。（簡易添加方案：8-15份替換DOP/TOTM/DOS/DOA,增加15-40份碳酸鈣，成本降低100500元/噸）舉例：以5份柔強(qiáng)劑替代5份DOP ，同時增加10份鈣，強(qiáng)度和延伸率均可提升約10，增塑劑只能增加延伸率同時降低強(qiáng)度，阻燃也隨之惡化。目前在線纜料和封條料中已獲得客戶認(rèn)可和好評。附表：部分客戶應(yīng)用數(shù)據(jù)表一：浙江某集團(tuán)用柔強(qiáng)劑改性軟PVC 電纜料數(shù)據(jù) 名稱拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長

8、率 備注 65白色護(hù)套料8.6 230 原配方 65白色護(hù)套料109.5 240 5份柔強(qiáng)劑取代5份DOP, 另外多加10份鈣 65白色護(hù)套料15 9.2 250 5份柔強(qiáng)劑取代5份DOP, 另外多加15份鈣 附：如需調(diào)整硬度，增減增塑劑（DOP/TOTM/DOS/DOA/氯蠟等等）用量即可。表二：寧波某集團(tuán)用柔強(qiáng)劑改性軟PVC 電纜料數(shù)據(jù) 名稱拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長率 備注 UL105護(hù)套料010.6 190 原配方 UL105護(hù)套料1014.9 230 10份柔強(qiáng)劑，減10份TOTM, 減5份DOS, 另外多加10份鈣 UL105絕緣料1017.7 200 10份柔強(qiáng)劑，減5份TOTM, 另外

9、多加15份鈣, 柔軟性光亮度大幅提升 附：如需調(diào)整硬度，增減增塑劑（DOP/TOTM/DOS/DOA/氯蠟等等）用量即可。表三：寧波某電器公司用柔強(qiáng)劑改性軟PVC 電纜料數(shù)據(jù) 名稱拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長率 備注 65橙色護(hù)套料07.2 140 原配方 65橙色護(hù)套料68.3 150 6份柔強(qiáng)劑取代6份DOP, 多加2.5份氯蠟，另外多加21份鈣 65橙色護(hù)套料136.6 140 13份柔強(qiáng)劑，減6份DOP, 多加10份氯蠟，另外多加61份鈣 65橙色護(hù)套料6 8.5 190 6份柔強(qiáng)劑，減4份DOP, 多加8份氯蠟，另外多加14份鈣，更柔軟無折白附：如需調(diào)整硬度，增減增塑劑（DOP/TOTM/DO

10、S/DOA/氯蠟等等）用量即可。A ：改性思路：首先選用廉價PVC 樹脂如SG-5型，電石法選優(yōu)等品，大幅度提升填充量，降低可燃增塑劑用量，使用廉價輔助增塑劑，減少阻燃劑氧化銻用量；穩(wěn)定劑選用常用的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑； B ：配方表：名稱/項目 UL105護(hù)層級 UL105絕緣級 UL105耐寒柔軟護(hù)層級PVC 樹脂SG-5/SG-3 100 100 100TOTM 45 40 30環(huán)氧大豆油 5 5 5氯化石蠟 1 1 1氧化銻 3 3 3煅燒陶土 5活性碳酸鈣 75 75 75鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑 6 6 7DOS 5 20柔強(qiáng)劑 10 10 10內(nèi)外滑劑 適量 適量 適量C ：加工：按配方稱取物料

11、，高速混合至干粉狀卸料，然后造粒機(jī)擠出造粒，然后拉成線材Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.測試。經(jīng)驗調(diào)試單螺桿造粒機(jī)加工塑化溫度為：180-200，雙螺桿造粒機(jī)塑化溫度為：150-190；拉線機(jī)擠出溫度：182-195； D ：測試數(shù)據(jù)（按UL1581電線標(biāo)準(zhǔn)）：名稱/項目 105護(hù)層級 105絕緣級 105耐寒柔軟護(hù)層級 拉伸強(qiáng)度 15MPa 15MPa 15MPa斷裂伸長率 250 180 260136×168H 通過 通過 通過-20低溫曲繞 通過 通過 通過阻燃 通過 通過 通過E ：技術(shù)延伸：若要進(jìn)一步提高熱老化性能和200熱穩(wěn)定時間，須選用性能更優(yōu)異的環(huán)保穩(wěn)定劑，使用更高牌號雜質(zhì)少的樹脂，增塑劑使用純度更高的等級，或者使用耐熱性能更好的增塑劑，整體成本會有一定提高，但比傳統(tǒng)配方成本仍然低很多，具有一定使用價值。這里根據(jù)個人經(jīng)驗推薦一個配方表：名稱/項目 GB105護(hù)層級 GB105絕緣級 VDE90護(hù)層級 VDE90絕緣級 PVCSG-2優(yōu)級 100 100 100 100優(yōu)級TINTM 50 40 50 45環(huán)氧大豆油