CN104212064A - 一种高强度高韧性电缆护套料 - Google Patents

一种高强度高韧性电缆护套料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性电缆护套料，其原料按重量份包括：聚丙烯65-75份、氯丁橡胶15-20份、氢化丁腈橡胶10-15份、改性贝壳粉体20-30份、改性滑石粉15-22份、高岭土20-35份、硬脂酸钙1-1.5份、氢氧化铝0.5-1.5份、氢氧化镁0.8-1.5份、偶联剂0.8-1.3份、改性纳米二氧化硅15-30份、乙烯-1-辛烯共聚物3-5份、纳米硫酸钡6-10份、β-晶型成核剂0.5-1.0份、抗氧剂0.8-1.5份、润滑剂0.8-1.5份。本发明公开的高强度高韧性电缆护套料，其强度高，韧性好，介电性能好，使用寿命长。

Description

一种高强度高韧性电缆护套料
技术领域
本发明涉及电缆护套料技术领域，尤其涉及一种高强度高韧性电缆护套料。
背景技术
聚丙烯具有质量轻、来源丰富、价格低廉、易于成型加工、产品综合性能优异等优点，在化工、建筑、电力、汽车、机械、纺织、医疗、包装和建材家具等产业都得到了广泛应用，其不足之处是韧性差、耐冲击性差，制备的电缆护套料的强度、韧性和介电性能欠佳，限制了聚丙烯的应用。为了克服和改善聚丙烯的缺陷，通常需要对聚丙烯进行改性，提高聚丙烯的综合性能。聚丙烯的改性方法主要有共混改性、增强改性、填充改性等。
发明内容
本发明提出了一种高强度高韧性电缆护套料，其强度高、韧性好，介电性能好，使用寿命长。
本发明提出了一种高强度高韧性电缆护套料，其原料按重量份包括：聚丙烯65-75份、氯丁橡胶15-20份、氢化丁腈橡胶10-15份、改性贝壳粉体20-30份、改性滑石粉15-22份、高岭土20-35份、硬脂酸钙1-1.5份、氢氧化铝0.5-1.5份、氢氧化镁0.8-1.5份、偶联剂0.8-1.3份、改性纳米二氧化硅15-30份、乙烯-1-辛烯共聚物3-5份、纳米硫酸钡6-10份、β-晶型成核剂0.5-1.0份、抗氧剂0.8-1.5份、润滑剂0.8-1.5份；
所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份滑石粉加入到100份水中，以100-250r/min的转速搅拌加热至65-75℃，保温20-40min，滴加30-50份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为40-60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10-15wt％，以200-350r/min的转速搅拌反应3-5h，过滤后烘干；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将10-15份纳米二氧化硅加入到26-40份甲苯中，超声分散50-60min，加入3-5份硅烷偶联剂，超声10-15min，加热至80-85℃，保温搅拌8-10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25-40份甲苯中，加热至70-75℃，通入N2，滴加10-18份过硫酸铵水溶液，滴加时间为50-60min，然后加入60-80份苯乙烯，调节温度为70-75℃，保温搅拌10-15h，抽滤，干燥，在68-75℃条件下用甲醇抽提10-12h，用丙酮抽提35-45h后干燥；其中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种的组合；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为7-15wt％。
优选地，聚丙烯、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶的重量之比为70-73:17-18:12-14。
优选地，其原料按重量份包括：聚丙烯71-72份、氯丁橡胶17.3-17.8份、氢化丁腈橡胶12.5-13.2份、改性贝壳粉体25-27份、改性滑石粉18-21份、高岭土25-30份、硬脂酸钙1.2-1.3份、氢氧化铝0.8-1.2份、氢氧化镁1.1-1.3份、偶联剂1.0-1.2份、改性纳米二氧化硅20-25份、乙烯-1-辛烯共聚物4.2-4.6份、纳米硫酸钡6.8-7.3份、β-晶型成核剂0.7-0.9份、抗氧剂1.1-1.3份、润滑剂1.2-1.4份。
优选地，其原料按重量份包括：聚丙烯71.4份、氯丁橡胶17.5份、氢化丁腈橡胶13份、改性贝壳粉体25.5份、改性滑石粉20份、高岭土28份、硬脂酸钙1.25份、氢氧化铝1.0份、氢氧化镁1.15份、偶联剂1.1份、改性纳米二氧化硅23份、乙烯-1-辛烯共聚物4.4份、纳米硫酸钡7份、β-晶型成核剂0.78份、抗氧剂1.18份、润滑剂1.3份。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类稳定剂、亚磷酸酯类稳定剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或者多种的组合。
优选地，所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将25份滑石粉加入到100份水中，以230r/min的转速搅拌加热至70℃，保温35min，滴加33份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为50min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为14wt％，以300r/min的转速搅拌反应4.5h，过滤后烘干。
优选地，所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将13份纳米二氧化硅加入到35份甲苯中，超声分散55min，加入4份乙烯基三甲氧基硅烷，超声15min，加热至83℃，保温搅拌9h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入35份甲苯中，加热至73℃，通入N2，滴加15份过硫酸铵水溶液，滴加时间为55min，然后加入75份苯乙烯，调节温度为70℃，保温搅拌13h，抽滤，干燥，在70℃条件下用甲醇抽提11.5h，用丙酮抽提40h后干燥；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为8wt％。
本发明中，配合聚丙烯添加了氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶，将氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶的耐热性、耐臭氧性、耐天候老化性引入聚丙烯且不影响聚丙烯原有的性能，改善了电缆护套料的耐热性、耐臭氧性和耐天候老化性；添加的改性滑石粉在改性聚丙烯中分散性好，改性滑石粉的颗粒起到应力集中的作用，与高岭土配合使用提高了电缆护套料的强度，改性滑石粉可以起到交联点的作用，在受到外力作用时，可以辐射能量和吸收外来能量，同时由于分布均匀的粒子可以与聚丙烯分子链一起运动，从而可以使复合材料的拉伸性能有所增强，柠檬酸与滑石粉表面发生了化学键接，这种键接导致滑石粉与聚丙烯基体间相容性增加，进而提高了聚丙烯复合材料的冲击、拉伸性能和加工流动性，起到了增韧增强的作用；改性贝壳粉体中刚性因子的增加有效的提高了复合材料的力学性能，改性剂的存在使贝壳粉体与聚丙烯有着更好的相容性，提高了改性后复合材料的性能；改性纳米二氧化硅中，纳米二氧化硅本身介电常数比较大，填入到聚丙烯中后会在表面形成二氧化硅层，起到很好的介电效果，使改性聚丙烯的场强击穿强度得到明显的增强，添加改性纳米二氧化硅，聚丙烯的结晶性得到了提高，改性纳米二氧化硅促进了聚丙烯结晶作用，发生异相成核，改变了聚丙烯的晶型，提高了其力学性能和热学性能；添加了偶联剂与改性贝壳粉体、改性滑石粉、高岭土配合使用，提高了各原料之间的相容性，提高了电缆护套料的综合性能。
本发明所述高强度高韧性电缆护套料的冲击强度为44-46kJ/m2，弯曲强度为67-70MPa，拉伸强度为48-53MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明所述高强度高韧性电缆护套料，其原料按重量份包括：聚丙烯65份、氯丁橡胶20份、氢化丁腈橡胶15份、改性贝壳粉体20份、改性滑石粉22份、高岭土20份、硬脂酸钙1.5份、氢氧化铝0.5份、氢氧化镁0.8份、偶联剂0.8份、改性纳米二氧化硅30份、乙烯-1-辛烯共聚物3份、纳米硫酸钡10份、β-晶型成核剂0.5份、抗氧剂0.8份、润滑剂1.5份；
所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将20份滑石粉加入到100份水中，以100r/min的转速搅拌加热至65℃，保温40min，滴加30份柠檬酸溶液，以350r/min的转速搅拌反应3h，过滤后烘干；其中，滴加柠檬酸溶液的时间为60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10wt％；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将10份纳米二氧化硅加入到26份甲苯中，超声分散50min，加入5份硅烷偶联剂，超声10min，加热至85℃，保温搅拌8h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入40份甲苯中，加热至70℃，通入N2，滴加18份过硫酸铵水溶液，其中，滴加时间为50min，然后加入60份苯乙烯，调节温度为75℃，保温搅拌10h，抽滤，干燥，在68℃条件下用甲醇抽提12h，用丙酮抽提35h后干燥；其中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的组合且乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷的重量之比为1:1.5:2.5；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为7wt％。
实施例2
本发明所述高强度高韧性电缆护套料，其原料按重量份包括：聚丙烯75份、氯丁橡胶15份、氢化丁腈橡胶10份、改性贝壳粉体30份、改性滑石粉15份、高岭土35份、硬脂酸钙1份、氢氧化铝1.5份、氢氧化镁1.5份、偶联剂1.3份、改性纳米二氧化硅15份、乙烯-1-辛烯共聚物5份、纳米硫酸钡6份、β-晶型成核剂1.0份、抗氧剂1.5份、润滑剂0.8份；
所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将30份滑石粉加入到100份水中，以250r/min的转速搅拌加热至75℃，保温20min，滴加50份柠檬酸溶液，以200r/min的转速搅拌反应5h，过滤后烘干；其中，滴加柠檬酸溶液的时间为40min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为15wt％；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将15份纳米二氧化硅加入到40份甲苯中，超声分散60min，加入2份乙烯基三乙氧基硅烷、1份γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，超声15min，加热至80℃，保温搅拌10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25份甲苯中，加热至75℃，通入N2，滴加10份过硫酸铵水溶液，其中，滴加时间为60min，然后加入80份苯乙烯，调节温度为70℃，保温搅拌15h，抽滤，干燥，在75℃条件下用甲醇抽提10h，用丙酮抽提45h后干燥；其中，过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为15wt％。
实施例3
本发明所述高强度高韧性电缆护套料，其原料按重量份包括：聚丙烯71.4份、氯丁橡胶17.5份、氢化丁腈橡胶13份、改性贝壳粉体25.5份、改性滑石粉20份、高岭土28份、硬脂酸钙1.25份、氢氧化铝1.0份、氢氧化镁1.15份、偶联剂1.1份、改性纳米二氧化硅23份、乙烯-1-辛烯共聚物4.4份、纳米硫酸钡7份、β-晶型成核剂0.78份、抗氧剂1.18份、润滑剂1.3份；
所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将25份滑石粉加入到100份水中，以230r/min的转速搅拌加热至70℃，保温35min，滴加33份柠檬酸溶液，以300r/min的转速搅拌反应4.5h，过滤后烘干；其中，滴加柠檬酸溶液的时间为50min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为14wt％；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将13份纳米二氧化硅加入到35份甲苯中，超声分散55min，加入4份乙烯基三甲氧基硅烷，超声15min，加热至83℃，保温搅拌9h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入35份甲苯中，加热至73℃，通入N2，滴加15份过硫酸铵水溶液，其中，滴加时间为55min，然后加入75份苯乙烯，调节温度为70℃，保温搅拌13h，抽滤，干燥，在70℃条件下用甲醇抽提11.5h，用丙酮抽提40h后干燥；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为8wt％。

Claims (7)

1.一种高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯65-75份、氯丁橡胶15-20份、氢化丁腈橡胶10-15份、改性贝壳粉体20-30份、改性滑石粉15-22份、高岭土20-35份、硬脂酸钙1-1.5份、氢氧化铝0.5-1.5份、氢氧化镁0.8-1.5份、偶联剂0.8-1.3份、改性纳米二氧化硅15-30份、乙烯-1-辛烯共聚物3-5份、纳米硫酸钡6-10份、β-晶型成核剂0.5-1.0份、抗氧剂0.8-1.5份、润滑剂0.8-1.5份；
所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份滑石粉加入到100份水中，以100-250r/min的转速搅拌加热至65-75℃，保温20-40min，滴加30-50份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为40-60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10-15wt％,以200-350r/min的转速搅拌反应3-5h，过滤后烘干；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将10-15份纳米二氧化硅加入到26-40份甲苯中，超声分散50-60min，加入3-5份硅烷偶联剂，超声10-15min，加热至80-85℃，保温搅拌8-10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25-40份甲苯中，加热至70-75℃，通入N2，滴加10-18份过硫酸铵水溶液，滴加时间为50-60min，然后加入60-80份苯乙烯，调节温度为70-75℃，保温搅拌10-15h，抽滤，干燥，在68-75℃条件下用甲醇抽提10-12h，用丙酮抽提35-45h后干燥；其中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种的组合；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为7-15wt％。
2.根据权利要求1所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，聚丙烯、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶的重量之比为70-73:17-18:12-14。
3.根据权利要求1或2所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯71-72份、氯丁橡胶17.3-17.8份、氢化丁腈橡胶12.5-13.2份、改性贝壳粉体25-27份、改性滑石粉18-21份、高岭土25-30份、硬脂酸钙1.2-1.3份、氢氧化铝0.8-1.2份、氢氧化镁1.1-1.3份、偶联剂1.0-1.2份、改性纳米二氧化硅20-25份、乙烯-1-辛烯共聚物4.2-4.6份、纳米硫酸钡6.8-7.3份、β-晶型成核剂0.7-0.9份、抗氧剂1.1-1.3份、润滑剂1.2-1.4份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯71.4份、氯丁橡胶17.5份、氢化丁腈橡胶13份、改性贝壳粉体25.5份、改性滑石粉20份、高岭土28份、硬脂酸钙1.25份、氢氧化铝1.0份、氢氧化镁1.15份、偶联剂1.1份、改性纳米二氧化硅23份、乙烯-1-辛烯共聚物4.4份、纳米硫酸钡7份、β-晶型成核剂0.78份、抗氧剂1.18份、润滑剂1.3份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类稳定剂、亚磷酸酯类稳定剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或者多种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，所述改性滑石粉按照以下工艺进行制备：按重量份将25份滑石粉加入到100份水中，以230r/min的转速搅拌加热至70℃，保温35min，滴加33份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为50min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为14wt％，以300r/min的转速搅拌反应4.5h，过滤后烘干。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强度高韧性电缆护套料，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：按重量份将13份纳米二氧化硅加入到35份甲苯中，超声分散55min，加入4份乙烯基三甲氧基硅烷，超声15min，加热至83℃，保温搅拌9h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入35份甲苯中，加热至73℃，通入N2，滴加15份过硫酸铵水溶液，滴加时间为55min，然后加入75份苯乙烯，调节温度为70℃，保温搅拌13h，抽滤，干燥，在70℃条件下用甲醇抽提11.5h，用丙酮抽提40h后干燥；过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量分数为8wt％。
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