高速電梯電纜用耐磨高比重pvc/tpu復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種電梯電纜用復合材料及其制備方法，尤其設及一種環保型高速電 梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料及其制備方法，屬于高分子復合材料及加工領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟持續快速增長、城市化快速推進、人民生活水平提高、人口老齡化等 因素的推動，我國電梯行業也呈快速發展態勢。電梯補償鏈(也叫電梯平衡鏈)是電梯電纜 中的一個分支產品，用于高、中速電梯運行過程中的安全保護，大多使用金屬鏈條作為高速 電梯電纜的平衡鏈條，然而由于鐵鏈具有靜音效果不好、防震動差、耐腐蝕效果差等缺點， 越來越多的電梯廠家希望能夠改進高速電梯電纜的平衡鏈條。針對上述技術缺陷，已有研 發人員研發出一種電梯補償鏈，其由金屬鏈條、包裹層、護套層等組成，例如現有技術中公 開有一種電梯平衡補償鏈，包括金屬鏈條、包裹于金屬鏈條外的包裹層、設于包裹層外部的 外護套W及設于外護套外部的纖維層。其中，護套層對電梯補償鏈的性能起到重要作用，能 夠起到防止平衡補償鏈老化、抵抗油污的侵蝕、隔絕空氣等作用。因此研制出性能優異的護 套層對提高電梯補償鏈的使用壽命至關重要。當前使用的電梯電纜用護套層材料大多是W PVC為基體樹脂結合其他樹脂或填料制備形成的復合物，但運種單純WPVC為基體樹脂的復 合材料的耐磨性、耐腐蝕性、耐寒耐油性等均達不到理想的效果，使得電梯在使用周期中需 要經常性的更換電梯補償鏈，因此電梯廠家希望有一種高耐磨高比重的高速電梯電纜用材 料來取代當前使用的材料。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術中的不足之處，本發明提供了一種高速電梯電纜用耐磨高 比重PVC/TPU復合材料及其制備方法，由該制備方法制備所得的復合材料結合了PVC和TPU 的綜合優異性能，比重高且耐磨、耐腐蝕、耐寒、耐油性高。
[0004] 為達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
[0005] 本發明提供了一種高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料，該復合材料由 作為第一組份的PVC母粒和作為第二組份的改性TPU樹脂按照重量比為1:1~1: 2.3混合造 粒制備而成;其中作為第一組份的PVC母粒由包括下述按重量份計的各組份擠出造粒制備 而成:聚氯乙締樹脂100份、增塑劑60~80份、巧鋒復合穩定劑3~6份、潤滑劑5~10份、無機 填料400~600份和抗氧劑3~7份。其中所述增塑劑由聚醋增塑劑和超耐寒固體增塑劑按重 量比為3.5~15:1混合形成，所述聚醋增塑劑為己二酸類聚醋增塑劑，該己二酸類聚醋增塑 劑為低粘度聚醋增塑劑W-1550和中粘度聚醋增塑劑W-2550中的至少一種，且超耐寒固體增 塑劑為乙締 Ξ元共聚物類PVC固體增塑劑，且乙締 Ξ元共聚物類PVC固體增塑劑為HP441、 HP66UHP4051、增塑劑742和增塑劑741中的至少一種，超耐寒固體增塑劑的加入能夠保證 該復合材料的耐寒性及大截面電纜擠出的光滑性，低粘度聚醋增塑劑W-1550的加入則保證 了第一組份PVC母粒的耐油性;其中所述無機填料為硫酸領粉末、石粉、滑石粉、鐵粉、鋒粉 和鋼粉中的至少一種；其中聚氯乙締樹脂的聚合度為800~3000;巧鋒復合穩定劑為 RUP151NB和RUP144中的一種；潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸巧、硬脂酸領、聚乙締蠟、半精煉石 蠟、丙締酸醋共聚物ACR401、a-甲基苯乙締低聚物M-80樹脂、氧化聚乙締蠟AC-316A中的至 少Ξ種;抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑化TP和抗氧劑DSTP中的至少一種。
[0006] 該復合材料中作為第二組份的改性TPU樹脂是將熱塑性聚氨醋彈性體橡膠加入改 性劑的無水乙醇溶液中混合均勻并浸泡后經由抽真空干燥得到的，其中熱塑性聚氨醋彈性 體橡膠與改性劑的無水乙醇溶液的重量比為1:5~8,且所述改性劑的無水乙醇溶液是由娃 燒偶聯劑和鐵酸醋偶聯劑中的一種和無水乙醇按照重量比為1:1~1.2混合形成的。
[0007] 本發明還公開了一種上述高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料的制備方 法，該制備方法包括下述步驟：
[0008] (1)第一組份PVC母粒的制備:按照配方用量稱取聚氯乙締樹脂、增塑劑和巧鋒復 合穩定劑并加入到高速混合機中邊攬拌混合邊升溫至70~80°C，然后加入配方用量的潤滑 劑、抗氧劑和無機填料繼續邊攬拌混合邊升溫至110~120°C后繼續攬拌混合5~6分鐘后出 料，將所出料投入至雙密煉機中進行混煉，再通過雙錐混煉機進入雙階螺桿擠出機進行混 煉擠出造粒，得到第一組份PVC母粒;其中雙錐混煉機的機身各段溫度依次為：120°C~130 °C、130 °C ~140 °C、140 °C ~150 °C、150 °C ~160 °C、160 °C ~165 °C、165 °C ~175 °C ;機頭溫度 為175°C~180°C ;且主機轉速為30~35轉/分，喂料轉速為40~45轉/分；
[0009] (2)第二組份改性TPU樹脂的制備:將硅烷偶聯劑和鐵酸醋偶聯劑中的一種和無水 乙醇按照重量比為1:1~1.2混合并攬拌均勻形成改性劑的無水乙醇溶液，然后將熱塑性聚 氨醋彈性體橡膠加入上述改性劑的無水乙醇溶液中混合均勻并浸泡20~30min后，經由抽 真空干燥得到第二組份改性TPU樹脂，其中熱塑性聚氨醋彈性體橡膠與改性劑的無水乙醇 溶液的重量比為1:5~8;對該熱塑性聚氨醋彈性體橡膠(TPU)進行如上處理操作，能夠使 TPU達到良好的疏水效果，保證了復合材料良好的耐水解性和絕緣性；
[0010] (3)高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料的制備:將步驟（1)中所得的第 一組份PVC母粒和步驟(2)中所得的第二組份改性TPU樹脂按配比投入混煉機中進行擠出造 粒，其中機身溫度為11 〇°C~170°C，機頭溫度為130°C~140°C ;且主機轉速為40~45轉/分， 喂料轉速為55~60轉/分。
[0011] 本發明還公開了一種采用上述高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料制備 而成的電梯補償鏈的護套層。
[0012] 由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明所述的 復合材料結合了 PVC和TPU的優異性能，尤其是TPU的高機械性能能夠保證該復合材料制備 而成的電梯電纜在多次來回高速運行中不會發生斷裂;此外該復合材料具有良好的大截面 擠出性能，其擠出表面光滑無顆粒，并具有良好的耐磨耐寒耐腐蝕性，能夠在戶外的惡劣環 境中長期運行而不出現故障，其高比重高耐磨性使其制成的電纜即可高速運行又可充當電 梯平衡鏈用，而且具有良好的靜音防震動效果;此外本發明所述工藝采用先將PVC制備形成 母粒，再與經偶聯劑改性的TP的昆合擠出造粒，能夠充分保證混合材料的分散性和均勻性的 要求。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。下述具體實施例中采用 的聚氯乙締(PVC)樹脂均為粉狀；下述低粘度聚醋增塑劑W-1550和中粘度聚醋增塑劑W- 2550均為日本DIC公司產品，具體參數可參照產品說明書;下述超耐寒固體增塑劑中所使用 的乙締 Ξ元共聚物類PVC固體增塑劑中HP441、HP661、HP4051、增塑劑742和增塑劑741均為 美國杜邦公司產品，具體參數可參照產品說明書；下述巧鋒復合穩定劑RUP151NB和RUP144 均為市售產品，具體參數可參照產品說明書；下述潤滑劑、無機填料和抗氧劑均為市售產 品，具體參數可參照產品說明書;下述熱塑性聚氨醋彈性體橡膠采用本技術領域常規的TPU 樹脂即可，本發明中不再寶述。
[0014] 實施例1
[0015] 高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料A及其制備方法，該復合材料A中所 用原料如下所述：
[0016] 聚氯乙締(PVC)樹脂:聚合度為800的樹脂粉(PVC-800)和聚合度為2000的PVC樹脂 粉(SH-200)按重量比2:1組合形成的混合物；
[0017] 增塑劑:聚醋增塑劑和超耐寒固體增塑劑按重量比11:3組成的混合物，超耐寒固 體增塑劑為HP441和HP661按照重量比為1:1混合形成的混合物；
[001引巧鋒復合穩定劑:RUP151NB;
[0019]潤滑劑:硬脂酸、硬脂酸巧、聚乙締蠟和半精煉石蠟按重量比1:2:1.2:1.5組成的 混合物；
[0020] 無機填料:硫酸領、石粉與鋒粉按重量比3:1:2組成的混合物；
[0021] 抗氧劑:抗氧劑1010;
[0022] 改性劑:硅烷偶聯劑，可采用本領域常規的硅烷偶聯劑。
[0023] 所述的制備方法具體如下：（1)根據表1的配方，稱取PVC樹脂、增塑劑和巧鋒復合 穩定劑并加入到高速混合機中邊攬拌混合邊升溫至70~80°C，然后加入配方用量的潤滑 劑、抗氧劑和無機填料繼續邊攬拌混合邊升溫至110~120°C后繼續攬拌混合5~6分鐘后出 料，將所出料投入至雙密煉機中進行混煉，再通過雙錐混煉機進入雙階螺桿擠出機進行混 煉擠出造粒，得到第一組份PVC母粒;其中雙錐混煉機的機身各段溫度依次為：120°C~130 °C、130 °C ~140 °C、140 °C ~150 °C、150 °C ~160 °C、160 °C ~165 °C、165 °C ~175 °C ;機頭溫度 為175°C~180°C;且主機轉速為30~35轉/分，喂料轉速為40~45轉/分；（2)第二組份改性 TPU樹脂的制備:將改性劑和無水乙醇按照重量比為1:1~1.2混合并攬拌均勻形成改性劑 的無水乙醇溶液，然后將熱塑性聚氨醋彈性體橡膠加入上述改性劑的無水乙醇溶液中混合 均勻并浸泡20~30min后，經由抽真空干燥得到第二組份改性TPU樹脂，其中熱塑性聚氨醋 彈性體橡膠與改性劑的無水乙醇溶液的重量比為1:5~8; (3)高速電梯電纜用耐磨高比重 PVC/TPU復合材料的制備:將步驟(1)中所得的第一組份PVC母粒和步驟(2)中所得的第二組 份改性TPU樹脂按配比投入混煉機中進行擠出造粒，其中機身溫度為11(TC~170°C，機頭溫 度為130°C~140°C;且主機轉速為40~45轉/分，喂料轉速為55~60轉/分。
[0024] 實施例2
[0025] 高速電梯電纜用耐磨高比重PVC/TPU復合材料B及其制備方法，該復合材