CN104610685A - 一种高性能矿用改性电缆护套材料 - Google Patents

一种高性能矿用改性电缆护套材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂40-50份，EVA树脂30-40份，三乙醇胺1-2份，改性氢氧化铝10-15份，氢氧化镁20-30份，氧化锌1-2份，促进剂TAC 0.5-0.8份，促进剂HVA-2 0.5-1份，三烯丙基异氰脲酸酯1-1.5份，二叔丁基过氧化物0.4-0.6份，轻质氧化镁1-1.6份，防老剂A 1-3份，防老剂4010NA 0.5-1.5份，炭黑N990 20-30份，硅藻土12-16份，煅烧陶土30-45份。本发明加工性能好，力学性能好，阻燃性能优异。

Description

一种高性能矿用改性电缆护套材料
技术领域
本发明涉及矿用电缆技术领域，尤其涉及一种高性能矿用改性电缆护套材料。
背景技术
目前矿用电缆经过高速发展已形成相当的规模，生产能力已大大超过今年的预测需求数值，矿用电缆大多在井下恶劣环境中使用，矿井下大多高温、易燃且腐蚀性强，氢氧化铝因具有低烟或无烟、永久阻燃、无毒、不渗出、不迁移、成本低廉、不污染环境等特点，符合阻燃剂向环保型发展的大趋势，在矿用电缆护套中的应用越来越广泛，但氢氧化铝在使用时，由于氢氧化铝填料亲水疏油的表面特性，与橡胶基体的相容性较差，加工中易形成不规则的聚集体，在护套内部分散不均匀从而产生界面缺陷，并且为达到规定的阻燃要求，添加量较大，这对材料的机械性能和加工性能影响较大，矿用电缆面临临亟待提高产品技术含量的问题，如何制备一种加工性能好，阻燃效果优异，力学性能好的护套材料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种高性能矿用改性电缆护套材料加工性能好，力学性能好，阻燃性能优异。
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂40-50份，EVA树脂30-40份，三乙醇胺1-2份，改性氢氧化铝10-15份，氢氧化镁20-30份，氧化锌1-2份，促进剂TAC0.5-0.8份，促进剂HVA-20.5-1份，三烯丙基异氰脲酸酯1-1.5份，二叔丁基过氧化物0.4-0.6份，轻质氧化镁1-1.6份，防老剂A 1-3份，防老剂4010NA 0.5-1.5份，炭黑N99020-30份，硅藻土12-16份，煅烧陶土30-45份；
在改性氢氧化铝的制备方法中，向九水硝酸铝中加入水混合均匀，继续加入尿素混合得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将得到的物料加正丁醇配成浆料，加热，加入二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合，抽滤，洗涤，将得到的物料与异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝。
优选地，在改性氢氧化铝的制备方法中，向2-5份九水硝酸铝中加入10-20份水混合均匀，继续加入5-8份尿素混合3-5h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至92-94℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到115-118℃，继续回流20-30min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为10-15wt％的浆料，加热到65-70℃，加入0.5-1份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合20-30min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.2-1.8份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌10-20min，水浴温度为60-70℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为60-80℃。
优选地，在改性氢氧化铝的制备方法中，向3份九水硝酸铝中加入16份水混合均匀，继续加入7份尿素混合4h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至93℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到116℃，继续回流26min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为14wt％的浆料，加热到67℃，加入0.8份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合26min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.6份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌18min，水浴温度为67℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为72℃。
优选地，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
优选地，改性氢氧化铝、氢氧化镁的重量比为12-14：27-29。
优选地，聚氯乙烯树脂、EVA树脂、三乙醇胺的重量比为45-48：35-37：1.2-1.6。
优选地，聚氯乙烯树脂、改性氢氧化铝的重量比为45-48：12-14。
优选地，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂45-48份，EVA树脂35-37份，三乙醇胺1.2-1.6份，改性氢氧化铝12-14份，氢氧化镁27-29份，氧化锌1.4-1.6份，促进剂TAC0.6-0.7份，促进剂HVA-20.6-0.8份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2-1.4份，二叔丁基过氧化物0.5-0.6份，轻质氧化镁1.3-1.5份，防老剂A 1.5-2份，防老剂4010NA 1-1.3份，炭黑N99026-28份，硅藻土13-15份，煅烧陶土40-42份。
优选地，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂47份，EVA树脂36份，三乙醇胺1.4份，改性氢氧化铝13.6份，氢氧化镁28份，氧化锌1.5份，促进剂TAC0.62份，促进剂HVA-20.7份，三烯丙基异氰脲酸酯1.34份，二叔丁基过氧化物0.55份，轻质氧化镁1.4份，防老剂A 1.8份，防老剂4010NA 1.2份，炭黑N99027份，硅藻土14份，煅烧陶土41份。
本发明的制备工艺如下：将聚氯乙烯树脂、EVA树脂、三乙醇胺、改性氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、促进剂TAC、促进剂HVA-2、三烯丙基异氰脲酸酯、二叔丁基过氧化物、轻质氧化镁、防老剂A、防老剂4010NA、炭黑N990、硅藻土、煅烧陶土、混炼，混炼温度为110-120℃，混炼时间为20-30min，薄通4-6次，成型，硫化得到高性能矿用改性电缆护套材料。
本发明中，EVA树脂、聚氯乙烯树脂及改性氢氧化铝共同作用，EVA树脂与填料的掺混性好，化学稳定性良好，抗老化，无毒性，聚氯乙烯树脂易加工，阻燃，耐化学药品腐蚀，机械强度好，其中通过一定的工艺制备超微细化改性氢氧化铝，增加改性氢氧化铝的表面积，增强阻燃效果，同时提高材料制品的力学性能和耐热性，进一步在制备的改性氢氧化铝表面进行改性，并采用异丁基三乙氧基硅烷、二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛进行改性，二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛分子在粉体表面形成单分子层，与EVA树脂、聚氯乙烯树脂的物理缠绕作用强，异丁基三乙氧基硅烷是3个单烷氧层，有机分子部分有不饱和基团，改性氢氧化铝、异丁基三乙氧基硅烷与EVA树脂、聚氯乙烯树脂之间很容易形成稳固的空间结构，二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛、异丁基三乙氧基硅烷也可发生酯基交换反应，二者共同作用于改性氢氧化铝填料与基体树脂之间，互相补充，产生了协同作用，不仅增强了与其他物料间的相容性，综合地提高了复合材料的力学性能，且改性氢氧化铝填料的润湿分散性优异，在制品中分散均匀，且与轻质氧化镁、三乙醇胺配合作用，制品物料分散更加均匀，物料间分子间结合力增大，不仅有效改善加工性能，制品阻燃效果好，且添加少量即可满足制品阻燃要求，成本相对降低，与金属助剂氧化锌、硫化促进剂TAC、三烯丙基异氰脲酸酯及促进剂HVA-2共同作用，协同作用好，交联密度适用，制品力学性能好，改性氢氧化铝及氢氧化镁混合使用，可进一步改善制品的阻燃性能，选用填料炭黑N990并与硅藻土、煅烧陶土共同作用，填充效果好，制品力学性能进一步增强。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂40份，EVA树脂40份，三乙醇胺1份，改性氢氧化铝15份，氢氧化镁20份，氧化锌2份，促进剂TAC0.5份，促进剂HVA-21份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，二叔丁基过氧化物0.6份，轻质氧化镁1份，防老剂A 3份，防老剂4010NA 0.5份，炭黑N99030份，硅藻土12份，煅烧陶土45份；
在改性氢氧化铝的制备方法中，向2份九水硝酸铝中加入20份水混合均匀，继续加入5份尿素混合5h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至92℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到118℃，继续回流20min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为15wt％的浆料，加热到65℃，加入1份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合20min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.8份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌10min，水浴温度为60℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为80℃，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
实施例2
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂50份，EVA树脂30份，三乙醇胺2份，改性氢氧化铝10份，氢氧化镁30份，氧化锌1份，促进剂TAC0.8份，促进剂HVA-20.5份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5份，二叔丁基过氧化物0.4份，轻质氧化镁1.6份，防老剂A 1份，防老剂4010NA 1.5份，炭黑N99020份，硅藻土16份，煅烧陶土30份；
在改性氢氧化铝的制备方法中，向5份九水硝酸铝中加入10份水混合均匀，继续加入8份尿素混合3h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至94℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到115℃，继续回流30min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为10wt％的浆料，加热到70℃，加入0.5份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合30min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.2份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌20min，水浴温度为70℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为60℃，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
实施例3
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂45份，EVA树脂37份，三乙醇胺1.2份，改性氢氧化铝14份，氢氧化镁27份，氧化锌1.6份，促进剂TAC0.6份，促进剂HVA-20.8份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2份，二叔丁基过氧化物0.6份，轻质氧化镁1.3份，防老剂A 2份，防老剂4010NA 1份，炭黑N99028份，硅藻土13份，煅烧陶土42份。
在改性氢氧化铝的制备方法中，向3份九水硝酸铝中加入19份水混合均匀，继续加入6份尿素混合4h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至93℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到117℃，继续回流22min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为14wt％的浆料，加热到66℃，加入0.8份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合22min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.7份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌12min，水浴温度为62℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为78℃，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
实施例4
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂48份，EVA树脂35份，三乙醇胺1.6份，改性氢氧化铝12份，氢氧化镁29份，氧化锌1.4份，促进剂TAC0.7份，促进剂HVA-20.6份，三烯丙基异氰脲酸酯1.4份，二叔丁基过氧化物0.5份，轻质氧化镁1.5份，防老剂A 1.5份，防老剂4010NA 1.3份，炭黑N99026份，硅藻土15份，煅烧陶土40份。
在改性氢氧化铝的制备方法中，向4份九水硝酸铝中加入12份水混合均匀，继续加入7份尿素混合3h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至94℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到116℃，继续回流28min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为12wt％的浆料，加热到69℃，加入0.6份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合27min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.3异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌18min，水浴温度为68℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为62℃，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
实施例5
本发明提出的一种高性能矿用改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂47份，EVA树脂36份，三乙醇胺1.4份，改性氢氧化铝13.6份，氢氧化镁28份，氧化锌1.5份，促进剂TAC0.62份，促进剂HVA-20.7份，三烯丙基异氰脲酸酯1.34份，二叔丁基过氧化物0.55份，轻质氧化镁1.4份，防老剂A 1.8份，防老剂4010NA 1.2份，炭黑N99027份，硅藻土14份，煅烧陶土41份。
在改性氢氧化铝的制备方法中，向3份九水硝酸铝中加入16份水混合均匀，继续加入7份尿素混合4h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至93℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到116℃，继续回流26min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为14wt％的浆料，加热到67℃，加入0.8份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合26min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.6份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌18min，水浴温度为67℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为72℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂40-50份，EVA树脂30-40份，三乙醇胺1-2份，改性氢氧化铝10-15份，氢氧化镁20-30份，氧化锌1-2份，促进剂TAC 0.5-0.8份，促进剂HVA-2 0.5-1份，三烯丙基异氰脲酸酯1-1.5份，二叔丁基过氧化物0.4-0.6份，轻质氧化镁1-1.6份，防老剂A 1-3份，防老剂4010NA 0.5-1.5份，炭黑N990 20-30份，硅藻土12-16份，煅烧陶土30-45份；
在改性氢氧化铝的制备方法中，向九水硝酸铝中加入水混合均匀，继续加入尿素混合得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将得到的物料加正丁醇配成浆料，加热，加入二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合，抽滤，洗涤，将得到的物料与异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝。
2.根据权利要求1所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，在改性氢氧化铝的制备方法中，向2-5份九水硝酸铝中加入10-20份水混合均匀，继续加入5-8份尿素混合3-5h得到凝胶，将凝胶分散在去离子水中并用去离子水洗涤、离心后得到改性氢氧化铝凝胶；将改性氢氧化铝凝胶超声分散在正丁醇中，接着进行共沸蒸馏处理，将体系温度升至92-94℃，水和正丁醇的共沸物大量蒸出，将体系温度持续升高到115-118℃，继续回流20-30min，将得到的物料加正丁醇配成浓度为10-15wt％的浆料，加热到65-70℃，加入0.5-1份二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛混合20-30min，抽滤，洗涤，将得到的物料与1.2-1.8份异丁基三乙氧基硅烷进行水浴搅拌10-20min，水浴温度为60-70℃，抽滤，洗涤，热风干燥得到改性氢氧化铝，热风干燥的温度为60-80℃。
3.根据权利要求1或2所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，改性氢氧化铝的粒径为1-1.5μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，改性氢氧化铝、氢氧化镁的重量比为12-14：27-29。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，聚氯乙烯树脂、EVA树脂、三乙醇胺的重量比为45-48：35-37：1.2-1.6。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，聚氯乙烯树脂、改性氢氧化铝的重量比为45-48：12-14。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂45-48份，EVA树脂35-37份，三乙醇胺1.2-1.6份，改性氢氧化铝12-14份，氢氧化镁27-29份，氧化锌1.4-1.6份，促进剂TAC0.6-0.7份，促进剂HVA-2 0.6-0.8份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2-1.4份，二叔丁基过氧化物0.5-0.6份，轻质氧化镁1.3-1.5份，防老剂A 1.5-2份，防老剂4010NA 1-1.3份，炭黑N99026-28份，硅藻土13-15份，煅烧陶土40-42份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高性能矿用改性电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯树脂47份，EVA树脂36份，三乙醇胺1.4份，改性氢氧化铝13.6份，氢氧化镁28份，氧化锌1.5份，促进剂TAC0.62份，促进剂HVA-2 0.7份，三烯丙基异氰脲酸酯1.34份，二叔丁基过氧化物0.55份，轻质氧化镁1.4份，防老剂A 1.8份，防老剂4010NA 1.2份，炭黑N99027份，硅藻土14份，煅烧陶土41份。
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