低成本环保阻燃105℃PVC电缆料配方设计与加工

低成本环保阻燃105℃P V C 电缆料配方设计与加工

陈方良

一.前言:PVC 电缆料以其质优价廉的优势在被广泛使用,这里对105℃P V C 级电缆料配方设计和加工经验做一下分享,传统105℃P V C 级电缆料基本用料: 1.P V C 树脂:一般以国标S G -2、S G -3居多,其中S G -3(聚合度约1300)用量最大,要求耐老化抗低温更好的应选用更高聚合度的树脂;

2.增塑剂:使用T O T M /D I D P /T I N T M /T O P M 等耐热耐迁移增塑剂,通常选用T O T M ,传统用量一般50份(100份树脂),但其捏合性不及D O P 良好,混合工序混合时间长(〉25分钟),体系黏度大,没有良好的冷却很容易升温结块,或者搅拌不成干粉状造成塑化不良,同时由于不下料制约产量,严重制约普通单螺杆造粒机加工设备的使用,尤其同时要求低温柔韧性好使用D O S 的配方中,混合变得更加困难,能耗很大;

3.阻燃剂:一般使用氯化石蜡+氧化锑体系,用量一般在8份以内,常规使用都易达到V -0级阻燃,但70氯化石蜡容易分解,对加工不利,需要配方整体配合;在一些薄壁电缆中,阻燃要求更高,应配合一些液体阻燃剂如T C P 等提高阻燃性;

4.填料:常规以煅烧陶土和碳酸钙为主,传统用量一般25份以下;

5.内外滑剂:一般以P E 蜡+硬脂酸居多,常规要求下均能达到加工效果,用量1份以内为宜;

6.稳定剂:传统使用铅盐稳定剂,被R O H S 指令所禁止,目前市场使用钙锌复合稳定剂居多,但其效果不如铅盐,常规添加量在10份以内;在一些要求200℃热稳定时间长的材料中,如国标105℃(180分钟以上),V D E 90℃(240分钟以上)电缆料中,对稳定剂要求很高,同时在树脂粉等原料选用上要求也很高。、

7.典型环保配方: 名称/项目

105护层级

105绝缘级 105耐寒柔软护层级 PVC 树脂(SG-2或3) 100 100 100 TOTM

50

45

30

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环氧大豆油 5 3 4

70氯化石蜡 8 8 8 氧化锑 5 4 6 抗氧剂 0.5 0.4 0.5 煅烧陶土 5 10 10 活性碳酸钙 10 15 5 钙锌复合稳定剂 7 7 7 UV-531 0.5 DOS 30 内外滑剂 适量 适量 适量

8.分析:常规配方中,TOTM 捏合性差,制品硬度大,70氯化石蜡容易在加工中分解,制品容易脆断,填料添加量上不去,且混合工序电耗大,混合不易成干粉造成不下料,生产效率低,普通单螺杆造粒机难以达到塑化效果。且配方成本很高,一般企业难以承受,在制造105高温细导线时,尤其有蘸绝缘漆烤干的工艺,很容易发生电线脆裂,露出铜丝导致电子部件报废。其根本原因是电缆料抗撕裂效果差,韧性不够,70氯化石蜡分解,产品硬度大。

要解决以上问题,常规思路是加大增塑剂量,使用耐寒增塑剂如DOS ,或者使用ACR 、EVA 、CPE 等抗冲剂,但制品强度严重下降,阻燃效果恶化,成本显著增高,尤其造成混合困难,无冷却情况下物料容易结块,导致电机烧毁。只有对PVC 改性,使用全新的改性产品,才能提高品质降低成本,这里本人根据使用经验推荐一种新型高效改性剂—柔强剂(产品说明书:1.本品环保无毒,与PVC 相容性极好,显著制品增强柔韧性和机械强

度,明显提高制品的伸长率和抗张强度及撕裂强度,增强韧性及弹性,有效改善制品折弯白化问题;改善制品耐寒、抗老化、耐油性能;

2.改善PVC 制品表面光亮光洁度,使制品手感良好,使颜料稳定性增加,色彩更加鲜艳持久,在弹性料中显著提高制品的柔韧性及弹性。而且对液态增塑油有强烈亲合力,使增塑油被固定在制品内不迁移,防出油及制品粘手,使制品硬度稳定。(在加增塑剂PVC 制品中,部分增塑剂(如DOP ,TOTM ,DOS ,DOA ,石蜡油等)会析出到表面,先形成油污薄膜,导致产品有粘手感,继而蒸发散失,致产品硬度升高发脆龟裂。)

3.推荐应用范围:PVC 封条、膜料、弹性体、鞋底料、电缆料、橡塑料、型材等等,替代部分DOS 、DOA 等助剂,克服增塑剂析出冒油和制品强度降低的缺点,替代部分进口丁青胶,提升性能,降低成本等等;建议用量8-20份。

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推荐配方表 名称

85插头料 70护套料 105护套 弹性料 105绝缘 70绝缘料 70W 耐寒

105W 耐寒料 P V C 1000(S G 5) 100 100 100 100 P V C 800(S G -7) 100 P V C 1300 100 100 100 碳酸钙 105 100 75 100 75 100 100 75 柔强剂 10 16 40 16 10 20 20 稳定剂 4.5 4.5 7 7 4 5 7 P 83 10 塑光粉 10 T O T M 50 50 30 D O P 26 34 40 34 35 D O A 10 15 大豆油 3 3 3 1 4 3 3 4 52氯化石蜡 28 25 30 25 20 10 D O S 2 20 P E 蜡 0.6 0.5 0.5 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 硬脂酸 0.8 0.6 0.6 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 白炭黑 抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.4 U V -531 0.3 0.4 高岭土 3 5 5 3 5 氧化锑 0.5 1 3 3 3 1 2 4

合 计

278.4

278.6

260.4

334.8 261.4

283.1

304.7

276.9

联系人:董广杰133********)

将使用效果和低成本环保UL105电缆料配方给大家分享下:

A :改性思路:首先选用廉价PVC 树脂如SG-5型,电石法选优等品,大幅度提升填充量,降低可燃增塑剂用量,使用廉价辅助增塑剂,减少阻燃剂氧化锑用量;稳定剂选用常用的钙锌复合稳定剂;

B :配方表: 名称/项目

UL105护层级

UL105绝缘级

UL105耐寒柔软护层级

PVC 树脂SG-5 100 100 100 TOTM

45

40

30

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环氧大豆油 5 5 5

氯化石蜡 1 1 1 氧化锑 3 3 3 抗氧剂 0.5 0.5 0.5 煅烧陶土 5 活性碳酸钙 75 75 75 钙锌复合稳定剂 6 6 7 UV-531 0.5 DOS 5 20 柔强剂 10 10 10 内外滑剂 适量 适量 适量

C :加工:按配方称取物料,高速混合至干粉状卸料,然后造粒机挤出造粒,然后拉成线材测试。经验调试单螺杆造粒机加工塑化温度为:180℃-200℃,双螺杆造粒机塑化温度为:150℃-190℃;拉线机挤出温度:182℃-195℃;

D :测试数据(按UL1581电线标准): 名称/项目 105护层级 105绝缘级 105耐寒柔软护层级拉伸强度 >15MPa >15MPa >15MPa 断裂伸长率 >250% >180% >260% 136℃×168H 通过 通过 通过 -20℃低温曲绕 通过 通过 通过 阻燃 通过 通过 通过

E :技术延伸:若要进一步提高热老化性能和200℃热稳定时间,须选用性能更优异的环保稳定剂,使用更高牌号杂质少的树脂,增塑剂使用纯度更高的等级,或者使用耐热性能更好的增塑剂,整体成本会有一定提高,但比传统配方成本仍然低很多,具有

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一定使用价值。这里根据个人经验推荐一个配方表:

名称/项目 GB105护层级 GB105绝缘级 VDE90护层级 VDE90绝缘级

PVCSG-2优级 100 100 100 100 优级TINTM 50 40 50 45 环氧大豆油 5 5 3 3 70氯化石蜡 6 8 6 8 氧化锑 5 3 5 3 抗氧剂 0.6 0.6 0.6 0.6 煅烧陶土 5 5 活性碳酸钙 75 75 75 75 高性能稳定剂 9 9 10 10 UV-531 DOS 柔强剂 10 10 10 10 内外滑剂 适量 适量 适量 适量

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