本發(fā)明涉及聚氯乙烯電纜護套料，尤其涉及一種環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、電線電纜，作為現代電力傳輸和信號傳遞的核心載體，其護套材料的選擇對于電線電纜的整體性能、使用壽命及安全性具有至關重要的影響。聚氯乙烯（pvc），憑借其優(yōu)良的物理機械性能、出色的耐化學腐蝕性以及經濟實用的特點，長期以來在電線電纜護套材料領域占據著主導地位。然而，隨著科技的飛速進步和全球環(huán)保意識的日益增強，傳統(tǒng)pvc電線電纜料在環(huán)保性、耐高低溫性能等方面的局限性逐漸顯露，成為制約其持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。

2、在環(huán)保性層面，傳統(tǒng)pvc電線電纜料在生產加工、使用過程以及廢棄處理階段，均可能釋放對環(huán)境有害的物質，從而對生態(tài)環(huán)境造成污染，還可能對人體健康構成潛在的威脅。更為嚴重的是，部分pvc電線電纜料中還可能含有砷、汞、鉛等重金屬元素，這些重金屬在自然界中難以降解，具有生物累積性和毒性，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構成長期且嚴重的威脅。隨著全球環(huán)保要求的不斷提高，研發(fā)環(huán)保型電線電纜料已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是響應全球環(huán)保號召的重要舉措。比如歐盟rohs（restriction?of?hazardoussubstances，即有害物質限制指令）環(huán)保標準，作為一項旨在嚴格限制電子電氣設備中使用某些有害物質的重要政策，對電線電纜行業(yè)產生了深遠的影響。rohs標準明確規(guī)定了電子電氣設備中鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯（pbbs）、多溴二苯醚（pbdes）等有害物質的最高限值，并要求產品中的這些有害物質含量不得超過規(guī)定限值。同時，rohs標準還在不斷更新和完善，逐步將更多有害物質納入限制范圍，以進一步保護生態(tài)環(huán)境和人體健康。符合rohs標準的產品，意味著其在整個生命周期內，從生產、使用到廢棄處理，對環(huán)境的影響都降到了最低，對人體健康的風險也得到了有效控制。

3、在耐高低溫性能方面，傳統(tǒng)pvc電線電纜料的表現同樣令人堪憂。在高溫環(huán)境下，pvc材料的熱穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生熱分解，產生有害氣體，同時其力學性能也會顯著下降，強度和韌性減弱，導致電線電纜護套容易出現開裂、變形等問題，嚴重影響電線電纜的安全可靠運行。而在高寒環(huán)境下，pvc材料則會變得硬而脆，柔韌性和抗沖擊性能大幅降低，增加了電線電纜在運輸、安裝和使用過程中的破損風險。此外，低溫環(huán)境下加工pvc材料還需采取特殊的加熱措施，不僅增加了生產成本，還提高了加工難度，降低了生產效率。

4、因此，針對傳統(tǒng)pvc電線電纜料在環(huán)保性、耐高低溫性能等方面的諸多不足，研發(fā)一種既環(huán)保又具有良好耐高低溫性能的聚氯乙烯電線電纜料顯得尤為迫切。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料及其制備方法和應用。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料，以重量份數計，所述環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料包括以下組分：

3、改性聚氯乙烯70~85份、末端含upy單元的聚異戊二烯5~12份、填料10~20份和助劑12~18份；

4、所述改性聚氯乙烯是將聚氯乙烯經冷凍-微波等離子體協(xié)同循環(huán)處理所得。

5、進一步地，以重量份數計，所述環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料包括以下組分：

6、改性聚氯乙烯78.5份、末端含upy單元的聚異戊二烯9份、填料14份和助劑15份。

7、進一步地，如圖1所示，所述改性聚氯乙烯的制備方法包括以下過程：

8、s1：將聚氯乙烯置于-35℃~-25℃溫度下進行冷凍處理1~2小時，后恢復至室溫，得到第一聚氯乙烯；

9、s2：于微波功率為380~450w和以大氣開放式的工作模式條件下，將所述第一聚氯乙烯進行微波等離子體處理20~40秒，得到第二聚氯乙烯；

10、s3：將所述第二聚氯乙烯依次按照所述s1步驟和所述s2步驟進行循環(huán)處理4~8次，得到所述改性聚氯乙烯。

11、進一步地，所述冷凍處理的溫度為-30℃，所述微波等離子體處理的微波功率為425w。

12、進一步地，所述末端含upy單元的聚異戊二烯的制備方法包括以下過程：

13、將干燥燒瓶脫氣后注入40ml異戊二烯和11ml仲丁基鋰并在40℃反應2小時，然后向燒瓶中注入30ml環(huán)氧丙烷并于40℃下繼續(xù)反應5小時，最后注入脫氣甲醇15ml終止反應，然后將反應液倒入15ml異丙醇中沉淀，得到端羥基聚異戊二烯；

14、在燒瓶中加入30g?六亞甲基二異氰酸酯，然后加入30g所述端羥基聚異戊二烯并將所得第一混合物于室溫和氮氣氛圍下攪拌3.5小時，得到末端含nco的聚異戊二烯；

15、在燒瓶中加入40g所述末端含nco的聚異戊二烯和20g?6-甲基異胞嘧啶并將所得第二混合物于室溫和氮氣氛圍下攪拌40分鐘后，升溫至60℃，保持4小時，得到所述末端含upy單元的聚異戊二烯。

16、進一步地，所述填料包括咪唑官能團型硅烷偶聯(lián)劑修飾的二氧化硅，所述咪唑官能團型硅烷偶聯(lián)劑修飾的二氧化硅的制備方法包括以下過程：

17、將所述咪唑官能團型硅烷偶聯(lián)劑、正硅酸乙酯和溶劑按照（2.0~2.3）:（6.5~7.0）:（15~20）的重量比進行攪拌混合，得到第三混合物；

18、于62~68℃溫度下，將所述第三混合物進行攪拌5~6小時，后升溫至95~100℃繼續(xù)攪拌1.5~2小時，最后在80~85℃干燥14~16小時，粉碎，過300~400目篩，得到所述咪唑官能團型硅烷偶聯(lián)劑修飾的二氧化硅；

19、其中，所述溶劑是由體積比為（3~5）:1的乙醇和水組成，所述咪唑官能團型硅烷偶聯(lián)劑包括1-（3-（三甲氧基硅烷基）丙基）-1h-咪唑。

20、進一步地，所述助劑包括重量比為（19~23）:（0.5~1.0）:（1~2）的增塑劑、抗氧劑和潤滑劑。

21、進一步地，所述增塑劑包括癸二酸二辛酯和壬二酸二辛酯中的至少一種，所述抗氧劑包括抗氧劑1010和抗氧劑168中的至少一種，所述潤滑劑包括硬脂酸和聚乙烯蠟中的至少一種。

22、第二方面，基于同一個發(fā)明構思，本發(fā)明提供了一種第一方面任一項所述的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料的制備方法，如圖2所示，所述制備方法包括以下步驟：

23、將改性聚氯乙烯、末端含upy單元的聚異戊二烯和助劑于110~120℃溫度下進行攪拌混合20~30分鐘，得到第四混合物；

24、待所述第四混合物中降溫至80~90℃后加入填料繼續(xù)攪拌30~60分鐘，得到第五混合物；

25、將所述混合物加入雙螺桿擠出機中于170~185℃溫度下進行熔融擠出和造粒，所述環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料。

26、第三方面，基于同一個發(fā)明構思，本發(fā)明提供了一種第一方面任一項所述的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料或采用第二方面任一項所述的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料的制備方法制得的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料在制備耐高低溫電纜中的應用，所述耐高低溫電纜包括導體和包覆在所述導體的絕緣材料，所述絕緣材料為第一方面任一項所述的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料或采用第二方面任一項所述的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料的制備方法制得的環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料。

27、本發(fā)明實施例提供的上述技術方案與現有技術相比至少具有如下優(yōu)點：

28、本發(fā)明實施例提供了一種環(huán)保型聚氯乙烯電線電纜料及其制備方法和應用，本發(fā)明一方面通過將聚氯乙烯經冷凍-微波等離子體協(xié)同循環(huán)處理，改善聚氯乙烯基料的加工性和力學性能等，同時引入適量具有自互補四重氫鍵作用的末端含upy單元的聚異戊二烯，各組分協(xié)同增效，使得所得聚氯乙烯電線電纜料兼具有優(yōu)異的耐高低溫性能，滿足不同環(huán)境下的服役要求；而且產品中未添加含砷、汞、鉛等重金屬元素的組分，符合歐盟rohs環(huán)保標準。