CN103724860A

CN103724860A - 软质氯乙烯树脂组合物和使用其的电线·电缆

Info

Publication number: CN103724860A
Application number: CN201310057432.1A
Authority: CN
Inventors: 久保圭辅; 菊池龙太郎
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-04-16

Abstract

本发明提供兼顾了高耐热性和耐寒性、以及电绝缘性的软质氯乙烯树脂组合物作为电线·电缆的被覆材料，并提供使用该软质氯乙烯树脂组合物的电线·电缆。一种软质氯乙烯树脂组合物，其由氯乙烯树脂和增塑剂构成，所述增塑剂包含烷基链为直链结构、且烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯。

Description

软质氯乙烯树脂组合物和使用其的电线·电缆

技术领域

本发明涉及在电线·电缆的被覆材料中使用的软质氯乙烯树脂组合物，特别涉及兼顾了高耐热性和耐寒性、及电绝缘性的软质氯乙烯树脂组合物，以及使用该软质氯乙烯树脂组合物的电线·电缆。

背景技术

氯乙烯树脂由于低成本、具有阻燃性，并且可以通过增塑剂种类的选定使耐热性、耐寒性符合顾客要求，因此被用作电线·电缆的被覆材料的代表性树脂。作为用于使耐热性提高的增塑剂，为了抑制热负荷时的挥发量，通常使用烷基链长、分子量大的邻苯二甲酸酯（例如：DIDP）、偏苯三酸酯（例如：TOTM）等。然而表现出耐寒性下降的倾向。

除了高耐热性以外，在必要的用途中，高耐寒性也使用了大量添加增塑剂的方法、和混合多种增塑剂（作为耐寒性优异的增塑剂，例如己二酸酯（DIDA）、壬二酸酯（DOZ）、癸二酸酯（DOS）等二次增塑剂等）的方法（例如专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－168409号公报

专利文献2：日本特开平08－165393号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，前者的大量添加增塑剂的方法无法得到充分的耐热性，后者的混合多种增塑剂的方法具有无法实现与电绝缘性的兼顾的问题。

作为解决这个问题的方法，可考虑运用具有侧链型的烷基链结构的间苯二甲酸酯（例如：DOIP）。然而未得到兼顾耐热性及耐寒性的产品。

因此，本发明的目的在于，解决上述课题，提供兼顾了高耐热性和耐寒性、及电绝缘性的软质氯乙烯树脂组合物作为电线·电缆的被覆材料，以及使用该软质氯乙烯树脂组合物的电线·电缆。

解决课题的方法

为了实现上述目的，方案1的发明是一种软质氯乙烯树脂组合物，其特征在于，具有氯乙烯树脂和增塑剂，上述增塑剂是烷基链为直链结构、且烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯。

方案2的发明是方案1记载的软质氯乙烯树脂组合物，其中，相对于上述氯乙烯树脂100质量份，上述间苯二甲酸酯的添加量为40质量份以上80质量份以下。

方案3的发明是一种电线，其特征在于，具备导体、和在上述导体的外周使用方案1或2中记载的软质氯乙烯树脂组合物被覆形成的绝缘体。

方案4的发明是一种电缆，其特征在于，具备电线、和在绞合了多根上述电线的外周使用方案1或2中记载的软质氯乙烯树脂组合物进行被覆的护套，所述电线具备导体和在上述导体的外周被覆形成的绝缘体。

发明效果

本发明发挥能提供兼顾了高耐热性和耐寒性、以及电绝缘性的软质氯乙烯树脂组合物这样的优异效果。

附图说明

图1是表示适用本发明的软质氯乙烯树脂组合物的电线的一实施方式的图。

图2是表示适用本发明的软质氯乙烯树脂组合物的电缆的一实施方式的图。

符号说明

1：导体；2：绝缘体；3：护套；10：电线；20：电缆。

具体实施方式

以下基于附图详细叙述本发明优选的一实施方式。

首先，通过图1、图2说明适用本发明的软质氯乙烯树脂组合物的电线与电缆。

如图1所示，本实施方式的电线10具有由铜或者铜合金构成的导体1、和在导体1的外周使用本发明的软质氯乙烯树脂组合物形成的绝缘体2而构成。

如图2所示，本实施方式的电缆20具有多根绞合成的电线10、和在该绞合成的电线10的外周使用本发明的软质氯乙烯树脂组合物形成的护套3而构成。该图2的电线10的绝缘体2可以使用本发明的软质氯乙烯树脂组合物，也可以使用其以外的通用的绝缘树脂（例如：聚乙烯（PE）等）。

另外，本发明的软质氯乙烯树脂组合物，是在氯乙烯树脂中混合烷基链为直链结构、烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯作为增塑剂。

下述化1的通式（1）所示的间苯二甲酸酯是烷基链在苯环的间位进行酯（COOR）结合所得的物质，与烷基链在苯环的邻位进行酯（COOR）结合所得的化2的通式（2）所示的邻苯二甲酸酯相比，耐热性、耐寒性更高。

化1：

（式中的R表示烷基链碳原子数为C8以上C10以下的烷基）

化2：

（式中的R表示烷基链碳原子数为C8以上C10以下的烷基）

耐热性高的理由，认为是因为：间苯二甲酸酯的蒸汽压低，增塑剂的挥发性低。耐寒性高的理由，认为是因为：间苯二甲酸酯在间位酯结合的烷基链彼此分离，故烷基链的运动自由度高，增塑剂的扩散性高。

特别地，构成烷基链的R（烷基）为直链结构时，与具有侧链的结构相比，耐热性、耐寒性大大提高。耐热性高的理由是，为直链结构时，与具有侧链的结构相比，不易发生氧化劣化所致的分解，可以抑制增塑剂的低分子化。耐寒性提高的理由是，为直链结构时，与具有侧链的结构相比，烷基链的运动自由度高，增塑剂的扩散性高。

由上，烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯，与同样结构的邻苯二甲酸酯、烷基链为侧链结构的间苯二甲酸酯相比，耐热性、耐寒性更优异。

另外，直链结构的间苯二甲酸酯的SP值（溶解度参数）为8.8，与氯乙烯树脂的SP值（9.8）相近，与SP值为8.2的己二酸酯（DIDA）相比，亲和性优异、扩散性低，因此显示电绝缘性良好的结果。

间苯二甲酸酯的烷基链长、即烷基链碳原子数优选为C8以上C10以下。如果不足C8，则无法获得作为电线·电缆的被覆材料所必要的耐热性、耐寒性。无法得到耐热性的理由，是因为烷基链碳原子数越少即分子量越低，则越促进加热引起的增塑剂的挥发，氯乙烯树脂组合物固化。无法得到耐寒性的理由，是因为烷基链短，因此与具有极性的氯乙烯的亲和性提高，增塑剂的扩散性降低。另一方面，当超过C10时，增塑剂的酯合成所必需的醇不易得到，成本变高，因而实用性低。

作为烷基链为直链结构、且烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯，可以使用间苯二甲酸正辛酯（C8）、间苯二甲酸正壬酯（C9）、间苯二甲酸正癸酯（C10）。

接下来，对烷基链为直链状结构的间苯二甲酸酯的增塑剂向氯乙烯树脂的添加条件进行说明。

添加量没有特别的规定，但相对于氯乙烯树脂100质量份，优选40质量份以上80质量份以下，更优选50质量份以上70质量份以下。如果添加量不足40质量份，则得不到作为电线·电缆的被覆材料所必要的可挠性，添加量超过80质量份时，有时作为电线·电缆的被覆材料的电绝缘性失去裕度、质感变差（在表面产生表面粘性）。

作为氯乙烯树脂，可以使用聚合度为1000以上2500以下的物质。聚合度为1000以上时，耐寒性、耐热性高，且能够赋予耐油性。另外，随着聚合度上升，这些特性提高，但是聚合度超过2500时，要求提高加工温度，因而加工性下降。

另外，除了在氯乙烯树脂中添加的上述增塑剂以外，根据需要，还可以添加稳定剂、填充剂、阻燃剂、绝缘提高剂、着色剂、抗氧化剂等添加剂，它们可以使用通用的物质。

实施例

表1示出实施例1～8和比较例1～6。

[表1]

试验片（薄片）的制作方法：

相对于平均聚合度1300的氯乙烯树脂100质量份，按表1所示的比例添加40～80质量份增塑剂，在70℃放置30分钟后，添加混合其它的添加剂，即作为稳定剂的3质量份钙-锌系非铅稳定剂、作为填充剂的14质量份碳酸钙和3.5质量份硅酸铝。

之后，通过混炼（轧辊温度160℃，5分钟）和加压（加压温度180℃，预热3分钟，10MPa下加压2分钟）成型1mm（或者2mm）厚度的薄片。

通过上述的混合方法，可以使增塑剂渗透到氯乙烯树脂中，缩短混炼时间。另外，氯乙烯树脂使用的是通用、价廉且加工性良好的聚合度1300的物质。

试验方法：

耐热性和耐寒性、电绝缘性按照符合JIS K6723的2种1号的耐热绝缘用途的试验方法，分别通过加热后拉伸试验（120℃气氛下加热120小时后的伸长残率）、脆化温度测定试验、体积电阻率测定试验（30℃气氛下）来评价。另外，因为加热后拉伸试验是通过加热前后的伸长值的残率来评价，所以加热前也根据JIS K6723测定伸长。

关于耐热性，可适用于JIS K6723所示的2种1号的耐热绝缘用被覆材料的加热后拉伸试验的伸长80%以上记为○，不满足的记为×。另外，裕度具有85%以上记为◎。

关于耐寒性，可适用于JIS K6723所示的2种1号的耐热绝缘用被覆材料的标准是脆化温度-15℃，但是考虑到在寒冷地区那样的特殊环境下的适用，-30℃以下记为○，不满足的记为×。另外，裕度具有-35℃以下记为◎。

关于电绝缘性，可适用于JIS K6723所示的2种1号的耐热绝缘用被覆材料的体积电阻率0.5×10¹⁴Ω·cm以上记为○，不满足的记为×。另外，裕度具有0.6×10¹⁴Ω·cm以上记为◎。

由上，通过将与JIS K6723所示的1种1号的一般绝缘用途相比为高耐热性标准的2种1号的耐热绝缘用途作为指标，耐寒性将在寒冷地区可以适用的标准以上的低脆化温度作为指标，从而定义可以适用于耐热耐寒绝缘用途的指标。

首先，比较例1和比较例2是添加了50质量份和70质量份的间苯二甲酸二-2-乙基己酯（DOIP）的结果，其是烷基链碳原子数为C8、烷基链含有侧链的结构的间苯二甲酸酯。

添加量50质量份的比较例1满足了电绝缘性，但是耐热性、耐寒性都不满足。与此相对，添加量70质量份的比较例2，因为增塑剂的扩散性提高，所以满足了耐寒性，但是耐热性还是不满足。认为：比较例1、2中使用的DOIP，与作为耐热增塑剂的比较例3的邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）、比较例4的偏苯三酸三辛酯（TOTM）相比分子量小且挥发性高，因此不满足耐热性。

其次，比较例3是添加了50质量份的DIDP作为耐热增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C10、烷基链含有侧链的结构的邻苯二甲酸酯。该比较例3满足了耐热性、电绝缘性，但不满足耐寒性。

比较例4是添加了70质量份的TOTM作为耐热增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C8、烷基链含有侧链的结构的偏苯三酸酯。满足了耐热性、电绝缘性，但不满足耐寒性。

因此，认为像比较例3、4使用的DIDP、TOTM那样的耐热增塑剂与耐寒增塑剂相比粘度高、增塑剂在氯乙烯树脂中的扩散性低是耐寒性劣化的主要原因。即，相对于后述的比较例5使用的己二酸二异癸酯（DIDA）的粘度（约18mPa·s），比较例3的DIDP的粘度约为72mPa·s，比较例4的TOTM的粘度约为218mPa·s，增塑剂在氯乙烯树脂中的扩散性低，因此耐寒性差。

比较例5是添加了40质量份和30质量份共计70质量份的具有耐热性的TOTM和具有耐寒性的DIDA作为增塑剂的结果。比较例5中，满足了耐热性、耐寒性，但是不满足电绝缘性。这认为，虽然强烈表现了TOTM的耐热性、DIDA的耐寒性，但通过添加DIDA而使电绝缘性的降低变得显著。

接下来，比较例6是添加了50质量份的间苯二甲酸二正庚酯（n-DHIP）作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C7、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯。比较例6满足了电绝缘性，但是耐热性、耐寒性均不满足，表示烷基链碳原子数为C7时，碳原子数少。

另一方面，实施例1和实施例2是添加了50质量份和70质量份的间苯二甲酸二正辛酯（n-DOIP）作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C8、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯。实施例1及实施例2中，添加了50质量份及70质量份的任一结果都满足耐热性、耐寒性、电绝缘性。这认为，由于间苯二甲酸酯与邻苯二甲酸酯相比，蒸汽压低，即挥发性低，因而耐热性优异，烷基链彼此分离，烷基链运动的自由度高，即增塑剂的扩散性高，因此不仅70质量份，50质量份时耐寒性也优异。特别认为，烷基链为直链结构时，与具有侧链的结构相比，不易发生氧化劣化所致的分解，可以抑制增塑剂的低分子化，因此耐热性优异，由于直链结构时烷基链运动的自由度高，增塑剂的扩散性高，因此耐寒性也优异。

由上认为，实施例1、2的烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯是与比较例1、2的烷基链含有侧链的结构的间苯二甲酸酯相比，耐热性、耐寒性更优异的增塑剂。

接下来，实施例3和实施例4是添加了50质量份和70质量份的间苯二甲酸二正壬酯（n-DNIP）作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C9、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯，实施例5和实施例6是添加了50质量份和70质量份的间苯二甲酸二正癸酯（n-DDIP）作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C10、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯。这些结果全满足耐热性、耐寒性、电绝缘性。认为它们是与实施例1和实施例2同样的结果，理由也相同。

接下来，实施例7是添加了40质量份的n-DOIP作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C8、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯。实施例8是添加了80质量份的n-DDIP作为增塑剂的结果，其是烷基链碳原子数为C10、烷基链为直链结构的间苯二甲酸酯。任一结果都满足耐热性、耐寒性、电绝缘性。

通过比较实施例7和实施例8与实施例1～6的增塑剂的添加量，显示了为50～70质量份的范围时，特性具有较大的裕度，是更优选的添加量。

由以上实施例1～8显示：在氯乙烯树脂中添加了烷基链为直链结构、烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯的软质氯乙烯树脂组合物除了高耐热性、耐寒性以外，还满足电绝缘性。

予以说明的是，本发明并不限定于上述的实施例，例如，在少许降低耐寒性而想要低成本化的情况、想要使耐热性进一步提高的情况等，根据需要，也可以混和使用邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、偏苯三酸酯。

Claims

1.一种软质氯乙烯树脂组合物，其特征在于，具有氯乙烯树脂和增塑剂，所述增塑剂是烷基链为直链结构、且烷基链碳原子数为C8以上C10以下的间苯二甲酸酯。

2.根据权利要求1所述的软质氯乙烯树脂组合物，相对于所述氯乙烯树脂100质量份，所述间苯二甲酸酯的添加量为40质量份以上80质量份以下。

3.一种电线，其特征在于，具备导体、和在所述导体的外周使用权利要求1或2所述的软质氯乙烯树脂组合物被覆形成的绝缘体。

4.一种电缆，其特征在于，具备电线、和在绞合了多根所述电线的外周使用权利要求1或2所述的软质氯乙烯树脂组合物进行被覆的护套，所述电线具备导体和在所述导体的外周被覆形成的绝缘体。