CN104629135A - 一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50-80份，W型氯丁橡胶30-50份，促进剂NA-22 1-2份，过氧化二异丙苯1.3-2.2份，促进剂4010NA 1-1.5份，三聚氰酸三稀丙酯1-2份，二硫化二苯并噻唑0.5-1.5份，改性纳米二氧化钛20-40份，白炭黑30-45份，活性高岭土10-15份，炭黑40-50份，纳米二氧化硅10-15份，三氧化二锑3-7份，钛酸酯偶联剂0.5-2.5份，氧化锌1-3份，氧化镁2-4份，硬脂酸钙0.5-1份，碳酸钙5-8份，微晶石蜡2-4份。本发明热稳定性能好，力学性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料。
背景技术
目前中国电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电缆生产国，但伴随着中国电缆行业高速发展，行业整体技术水平需要大幅提高，在电缆整个外面包有高度绝缘的护套层，为了保护城乡居住和投资环境，减少架空电缆达到美化城市的目的，电线电缆已从架空进入埋地，电缆的护套层在地下敷设时易被损坏，在运行中电缆护套层也易受机械损伤，电缆的地下铺设对电缆护套的力学性能要求越来越高，且随着电缆使用时间的延长且受电缆存放空间的限制对电缆护套的热稳定性要求也越来越高。
发明内容
本发明提出了一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，热稳定性能好，力学性能优异，且使用寿命长。
本发明提出的一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯40-50份，W型氯丁橡胶55-62份，促进剂NA-22 0.5-1.5份，过氧化二异丙苯1-2份，促进剂4010NA 2-2.5份，三聚氰酸三稀丙酯0.5-1.5份，二硫化二苯并噻唑1-2份，改性纳米二氧化钛30-42份，白炭黑20-30份，活性高岭土20-25份，炭黑30-36份，纳米二氧化硅5-13份，三氧化二锑4-7份，钛酸酯偶联剂1-1.5份，氧化锌0.5-1.3份，氧化镁1-3份，硬脂酸钙1-1.8份，碳酸钙10-15份，微晶石蜡1-2份；
其中改性纳米二氧化钛的制备工艺中，将纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，置于无水乙醇溶液中进行浸泡得到第一物料，将硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀得到第二物料，将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散，置于水浴中搅拌，过滤，置于烘箱中烘干，研磨并过滤得到第三物料，将甲基纤维素加入到蒸馏水中，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，采用超声波分散，过滤，置于烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛。
优选地，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占20-30wt％，粒径22-27nm占50-60wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
优选地，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占25wt％，粒径22-27nm占58wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
优选地，改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取5-15份纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为120-130℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为10-15h，得到第一物料；将0.5-2.5份硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与硅烷偶联剂KH550的体积重量比(ml：g)为90-120：1，得到第二物料；将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散10-25min，置于70-78℃水浴中搅拌30-45min，过滤，置于90-95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的第三物料；将10-15份的甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为25-35：1，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，在温度为70-80℃下采用超声波分散10-20min，升温至85-95℃继续超声分散15-25min，过滤，置于80-90℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛。
优选地，氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶的重量比为45-48：58-60。
优选地，氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶、钛酸酯偶联剂的重量比为45-48：58-60：1.2-1.4。
优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯45-48份，W型氯丁橡胶58-60份，促进剂NA-22 1-1.3份，过氧化二异丙苯1.4-1.6份，促进剂4010NA 2-2.3份，三聚氰酸三稀丙酯1-1.4份，二硫化二苯并噻唑1.2-1.6份，改性纳米二氧化钛35-38份，白炭黑24-27份，活性高岭土22-24份，炭黑32-35份，纳米二氧化硅8-10份，三氧化二锑5-6份，钛酸酯偶联剂1.2-1.35份，氧化锌1-1.2份，氧化镁1.5-2.5份，硬脂酸钙1.2-1.6份，碳酸钙12-14份，微晶石蜡1.2-1.6份。
优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯47份，W型氯丁橡胶59份，促进剂NA-22 1.2份，过氧化二异丙苯1.5份，促进剂4010NA 2.15份，三聚氰酸三稀丙酯1.3份，二硫化二苯并噻唑1.4份，改性纳米二氧化钛36份，白炭黑25份，活性高岭土23.6份，炭黑34份，纳米二氧化硅9.2份，三氧化二锑5.5份，钛酸酯偶联剂1.28，氧化锌1.15份，氧化镁2.3份，硬脂酸钙1.4份，碳酸钙13.65份，微晶石蜡1.4份。
本发明按照如下工艺制备，按配比将氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶加入混炼机中混炼，待温度升高至80℃时加入钛酸酯偶联剂、改性纳米二氧化钛混合；将得到的产物与按配比称取的白炭黑、活性高岭土、炭黑、纳米二氧化硅、三氧化二锑、氧化锌、氧化镁、硬脂酸钙、碳酸钙、微晶石蜡一起放入开炼机中混炼；然后加入按配比称取的促进剂NA-22、过氧化二异丙苯、促进剂4010NA、三聚氰酸三稀丙酯、二硫化二苯并噻唑混炼，成型得到改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料。
本发明中，氯磺化聚乙烯的分子链上有极性强的氯原子可保护双键降低双键的活性，制备的护套材料热稳定性能优异，W型氯丁橡胶为非硫磺调节型，耐热稳定性好，较低的压缩变形，储存稳定性较好，改性纳米二氧化钛粒子与氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶混合使用，纳米二氧化钛粒子具有粒子微细、粒度分布窄且均匀、耐热耐光性好、抗菌效果好等优点，但纳米二氧化钛的粒径小，表面能高，呈现强极性，处于热力学非稳定状态，粒子间很容易粘结在一起形成二次粒子，在制备电缆护套材料时，纳米二氧化钛粒子不能很好地分散其中，就不能很好的发挥其性能，经硅烷偶联剂KH550处理后的纳米二氧化钛表面被硅烷偶联剂KH550均匀包覆，形成具有相对平整、光滑小球颗粒，二氧化钛粒子分散开来，团簇现象减弱，且与甲基纤维素作用后，聚合物链段的热运动产生一定的限制，制备的改性纳米二氧化钛粒子可提高其在氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶基体中的分散性，在氯丁橡胶、W型氯丁橡胶基体中的界面相容性好，复合材料的热稳定性升高，产品力学性能、耐老化性能优异，使用寿命大大延长，并加入适量促进剂4010NA、促进剂NA-22、过氧化二异丙苯、三聚氰酸三稀丙酯、二硫化二苯并噻唑为硫化体系，明显防止加工过程中胶料焦烧，并且大大加快硫化速度，提高交联度，改善硫化胶的耐热稳定性能，其中过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三稀丙酯及二硫化二苯并噻唑三者共用共硫化效果优异，可改善交联性能，对胶料的焦烧时间和硫化胶的机械性能影响显著，产品力学性能好，热稳定性能进一步增强，使用寿命大大延长。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯40份，W型氯丁橡胶62份，促进剂NA-22 0.5份，过氧化二异丙苯2份，促进剂4010NA 2份，三聚氰酸三稀丙酯1.5份，二硫化二苯并噻唑1份，改性纳米二氧化钛42份，白炭黑20份，活性高岭土25份，炭黑30份，纳米二氧化硅13份，三氧化二锑4份，钛酸酯偶联剂1.5份，氧化锌0.5份，氧化镁3份，硬脂酸钙1份，碳酸钙15份，微晶石蜡1份。
改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取15份纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为120℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为15h，得到第一物料；将0.5份硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与硅烷偶联剂KH550的体积重量比(ml：g)为120：1，得到第二物料；将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散10min，置于78℃水浴中搅拌30min，过滤，置于95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的第三物料；将10份的甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为35：1，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，在温度为70℃下采用超声波分散20min，升温至85℃继续超声分散25min，过滤，置于80℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占30wt％，粒径22-27nm占50wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
实施例2
本发明提出的一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50份，W型氯丁橡胶55份，促进剂NA-22 1.5份，过氧化二异丙苯1份，促进剂4010NA 2.5份，三聚氰酸三稀丙酯0.5份，二硫化二苯并噻唑2份，改性纳米二氧化钛30份，白炭黑30份，活性高岭土20份，炭黑36份，纳米二氧化硅5份，三氧化二锑7份，钛酸酯偶联剂1份，氧化锌1.3份，氧化镁1份，硬脂酸钙1.8份，碳酸钙10份，微晶石蜡2份。
改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取5份纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为130℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为10h，得到第一物料；将2.5份硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与硅烷偶联剂KH550的体积重量比(ml：g)为90：1，得到第二物料；将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散25min，置于70℃水浴中搅拌45min，过滤，置于90℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的第三物料；将15份的甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为25：1，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，在温度为80℃下采用超声波分散10min，升温至95℃继续超声分散15min，过滤，置于90℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占20wt％，粒径22-27nm占60wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
实施例3
本发明提出的一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯47份，W型氯丁橡胶59份，促进剂NA-22 1.2份，过氧化二异丙苯1.5份，促进剂4010NA 2.15份，三聚氰酸三稀丙酯1.3份，二硫化二苯并噻唑1.4份，改性纳米二氧化钛36份，白炭黑25份，活性高岭土23.6份，炭黑34份，纳米二氧化硅9.2份，三氧化二锑5.5份，钛酸酯偶联剂1.28，氧化锌1.15份，氧化镁2.3份，硬脂酸钙1.4份，碳酸钙13.65份，微晶石蜡1.4份。
改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取12份纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为126℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为13h，得到第一物料；将1.2份硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与硅烷偶联剂KH550的体积重量比(ml：g)为115：1，得到第二物料；将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散23min，置于74℃水浴中搅拌42min，过滤，置于93℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的第三物料；将12的甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为28：1，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，在温度为78℃下采用超声波分散16min，升温至92℃继续超声分散22min，过滤，置于84℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占25wt％，粒径22-27nm占58wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
将上述制备的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料进行性能测试，以普通氯磺化聚乙烯电缆护套材料作为对照组，测试结果如下：
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)
1.一种改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯40-50份，W型氯丁橡胶55-62份，促进剂NA-22 0.5-1.5份，过氧化二异丙苯1-2份，促进剂4010NA 2-2.5份，三聚氰酸三稀丙酯0.5-1.5份，二硫化二苯并噻唑1-2份，改性纳米二氧化钛30-42份，白炭黑20-30份，活性高岭土20-25份，炭黑30-36份，纳米二氧化硅5-13份，三氧化二锑4-7份，钛酸酯偶联剂1-1.5份，氧化锌0.5-1.3份，氧化镁1-3份，硬脂酸钙1-1.8份，碳酸钙10-15份，微晶石蜡1-2份；
其中改性纳米二氧化钛的制备工艺中，将纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，置于无水乙醇溶液中进行浸泡得到第一物料，将硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀得到第二物料，将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散，置于水浴中搅拌，过滤，置于烘箱中烘干，研磨并过滤得到第三物料，将甲基纤维素加入到蒸馏水中，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，采用超声波分散，过滤，置于烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占20-30wt％，粒径22-27nm占50-60wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，改性纳米二氧化钛中，粒径20-22nm占25wt％，粒径22-27nm占58wt％，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1-3任一项所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取5-15份纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为120-130℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为10-15h，得到第一物料；将0.5-2.5份硅烷偶联剂KH550加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与硅烷偶联剂KH550的体积重量比(ml：g)为90-120：1，得到第二物料；将第一物料置于第二物料中混合均匀然后超声分散10-25min，置于70-78℃水浴中搅拌30-45min，过滤，置于90-95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的第三物料；将10-15份的甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为25-35：1，待甲基纤维素溶解完全后与第三物料混合均匀，在温度为70-80℃下采用超声波分散10-20min，升温至85-95℃继续超声分散15-25min，过滤，置于80-90℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为20-30nm的改性纳米二氧化钛。
5.根据权利要求1-4任一项所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶的重量比为45-48：58-60。
6.根据权利要求1-5任一项所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，氯磺化聚乙烯、W型氯丁橡胶、钛酸酯偶联剂的重量比为45-48：58-60：1.2-1.4。
7.根据权利要求1-6任一项所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯45-48份，W型氯丁橡胶58-60份，促进剂NA-221-1.3份，过氧化二异丙苯1.4-1.6份，促进剂4010NA 2-2.3份，三聚氰酸三稀丙酯1-1.4份，二硫化二苯并噻唑1.2-1.6份，改性纳米二氧化钛35-38份，白炭黑24-27份，活性高岭土22-24份，炭黑32-35份，纳米二氧化硅8-10份，三氧化二锑5-6份，钛酸酯偶联剂1.2-1.35份，氧化锌1-1.2份，氧化镁1.5-2.5份，硬脂酸钙1.2-1.6份，碳酸钙12-14份，微晶石蜡1.2-1.6份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的改性氯磺化聚乙烯电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯47份，W型氯丁橡胶59份，促进剂NA-22 1.2份，过氧化二异丙苯1.5份，促进剂4010NA 2.15份，三聚氰酸三稀丙酯1.3份，二硫化二苯并噻唑1.4份，改性纳米二氧化钛36份，白炭黑25份，活性高岭土23.6份，炭黑34份，纳米二氧化硅9.2份，三氧化二锑5.5份，钛酸酯偶联剂1.28，氧化锌1.15份，氧化镁2.3份，硬脂酸钙1.4份，碳酸钙13.65份，微晶石蜡1.4份。
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