CN104650476A - 一种电缆用改性护套材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆用改性护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50-80份，丁腈橡胶30-50份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1-2份，过氧化二异丙苯1.3-2.2份，促进剂4010NA 1-1.5份，二硫化二苯并噻唑1-2份，三异氰酸三稀丙酯0.5-1.5份，改性纳米二氧化钛20-40份，超细滑石粉30-45份，活性高岭土10-15份，炭黑40-50份，三氧化二锑3-7份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.5-2.5份，氧化锌1-3份，二甲基二硫代氨基甲酸锌2-4份，硬脂酸钙0.5-1份，纳米二氧化硅5-8份，微晶石蜡2-4份。本发明热稳定性能好，使用寿命长，且力学性能优异。

Description

一种电缆用改性护套材料
技术领域
本发明涉及电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种电缆用改性护套材料。
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
本发明提出了一种电缆用改性护套材料，热稳定性能好，使用寿命长，且力学性能优异。
本发明提出的一种电缆用改性护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50-80份，丁腈橡胶30-50份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1-2份，过氧化二异丙苯1.3-2.2份，促进剂4010NA 1-1.5份，二硫化二苯并噻唑1-2份，三异氰酸三稀丙酯0.5-1.5份，改性纳米二氧化钛20-40份，超细滑石粉30-45份，活性高岭土10-15份，炭黑40-50份，三氧化二锑3-7份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.5-2.5份，氧化锌1-3份，二甲基二硫代氨基甲酸锌2-4份，硬脂酸钙0.5-1份，纳米二氧化硅5-8份，微晶石蜡2-4份；
其中改性纳米二氧化钛的制备工艺中，将纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，置于无水乙醇溶液中进行浸泡得到物料A，将N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀得到物料B，将物料A置于物料B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，研磨并过滤得到物料C，将羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C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20-24nm占30-50wt％，粒径24-28nm占45-49wt％，其余为粒径28-30nm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10-20份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为110-120℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为20-30h，得到物料A；将1-1.5份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为100-130:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散10-20min，置于80-90℃水浴中搅拌40-50min，过滤，置于80-100℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将5-10份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为30-50:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为50-60℃下采用超声波分散15-25min，升温至75-80℃继续超声分散5-10min，过滤，置于65-75℃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、丁腈橡胶的重量比为60-70：35-45。
优选地，氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶、γ―氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为60-70：35-45：1-1.5。
优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯60-70份，丁腈橡胶35-45份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.5-1.8份，过氧化二异丙苯1.5-2份，促进剂4010NA 1.2-1.4份，二硫化二苯并噻唑1.5-1.8份，三异氰酸三稀丙酯1-1.4份，改性纳米二氧化钛35-38份，超细滑石粉40-43份，活性高岭土12-14份，炭黑44-46份，三氧化二锑4-6份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷1-1.5份，氧化锌1-2份，二甲基二硫代氨基甲酸锌3-3.5份，硬脂酸钙0.6-0.8份，纳米二氧化硅6-7份，微晶石蜡3-3.5份。
优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯67份，丁腈橡胶42份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.6份，过氧化二异丙苯1.8份，促进剂4010NA 1.35份，二硫化二苯并噻唑1.6份，三异氰酸三稀丙酯1.3份，改性纳米二氧化钛37份，超细滑石粉41份，活性高岭土13.4份，炭黑45份，三氧化二锑5.8份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷1.2份，氧化锌1.8份，二甲基二硫代氨基甲酸锌3.2份，硬脂酸钙0.75份，纳米二氧化硅6.6份，微晶石蜡3.35份。
优选地，改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取17份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为116℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为26h，得到物料A；将1.2份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为115:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散16min，置于86℃水浴中搅拌46min，过滤，置于95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将9份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为46:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为58℃下采用超声波分散23min，升温至78℃继续超声分散8min，过滤，置于72℃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。
本发明通过如下工艺制备，按配比将氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶加入混炼机中混炼，待温度升高至95℃时加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷、改性纳米二氧化钛混合；将得到的产物与按配比称取的超细滑石粉、活性高岭土、炭黑、三氧化二锑、氧化锌、二甲基二硫代氨基甲酸锌、硬脂酸钙、纳米二氧化硅、微晶石蜡一起放入开炼机中混炼；然后加入按配比称取的N，N’-间苯撑双马来酰亚胺、过氧化二异丙苯、促进剂4010NA、二硫化二苯并噻唑、三异氰酸三稀丙酯混炼，成型得到电缆用改性护套材料。
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，丁腈橡胶耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，改性纳米二氧化钛与丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、二甲基二硫代氨基甲酸锌混合使用，纳米二氧化钛粒子微细，粒度分布窄且均匀，热稳定性能优异，抗菌效果好，耐老化性能优异，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，纳米二氧化钛不能很好地分散其中，就不能很好的发挥其性能，经N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷处理后的纳米二氧化钛表面被N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷均匀包覆，形成具有相对平整、光滑小球颗粒，二氧化钛分散开来，团簇现象减弱，且与羟乙基甲基纤维素作用后，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可提高其在氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶基体中的分散性，与二甲基二硫代氨基甲酸锌预分散剂配合作用，在氯丁橡胶、丁腈橡胶基体中的界面相容性好，复合材料的热稳定性极为优异，产品力学性能、耐老化性能优异，使用寿命大大延长，并加入适量氧化锌、促进剂4010NA、过氧化二异丙苯、二硫化二苯并噻唑、三异氰酸三稀丙酯、N，N’-间苯撑双马来酰亚胺为硫化体系，明显防止加工过程中胶料焦烧，提高交联度，硫化胶的耐热稳定性能好，其中过氧化二异丙苯、二硫化二苯并噻唑、三异氰酸三稀丙酯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
本发明提出的一种电缆用改性护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50份，丁腈橡胶50份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1份，过氧化二异丙苯2.2份，促进剂4010NA 1份，二硫化二苯并噻唑2份，三异氰酸三稀丙酯0.5份，改性纳米二氧化钛40份，超细滑石粉30份，活性高岭土15份，炭黑40份，三氧化二锑3份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷2.5份，氧化锌1份，二甲基二硫代氨基甲酸锌4份，硬脂酸钙0.5份，纳米二氧化硅8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20份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为110℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为30h，得到物料A；将1份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为130:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散10min，置于90℃水浴中搅拌40min，过滤，置于100℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将10份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为30:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为60℃下采用超声波分散15min，升温至80℃继续超声分散5min，过滤，置于75℃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20-24nm占50wt％，粒径24-28nm占45wt％，其余为粒径28-30nm的改性纳米二氧化钛。
实施例2
本发明提出的一种电缆用改性护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯80份，丁腈橡胶30份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺2份，过氧化二异丙苯1.3份，促进剂4010NA 1.5份，二硫化二苯并噻唑1份，三异氰酸三稀丙酯1.5份，改性纳米二氧化钛20份，超细滑石粉45份，活性高岭土10份，炭黑50份，三氧化二锑7份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，氧化锌3份，二甲基二硫代氨基甲酸锌2份，硬脂酸钙1份，纳米二氧化硅5份，微晶石蜡4份。
改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取10份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为120℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为20h，得到物料A；将1.5份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为100:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散20min，置于80℃水浴中搅拌50min，过滤，置于80℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将5份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为50:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为50℃下采用超声波分散25min，升温至75℃继续超声分散10min，过滤，置于65℃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20-24nm占30wt％，粒径24-28nm占49wt％，其余为粒径28-30nm的改性纳米二氧化钛。
实施例3
本发明提出的一种电缆用改性护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯67份，丁腈橡胶42份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.6份，过氧化二异丙苯1.8份，促进剂4010NA 1.35份，二硫化二苯并噻唑1.6份，三异氰酸三稀丙酯1.3份，改性纳米二氧化钛37份，超细滑石粉41份，活性高岭土13.4份，炭黑45份，三氧化二锑5.8份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷1.2份，氧化锌1.8份，二甲基二硫代氨基甲酸锌3.2份，硬脂酸钙0.75份，纳米二氧化硅6.6份，微晶石蜡3.35份。
改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取17份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为116℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为26h，得到物料A；将1.2份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为115:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散16min，置于86℃水浴中搅拌46min，过滤，置于95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将9份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为46:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为58℃下采用超声波分散23min，升温至78℃继续超声分散8min，过滤，置于72℃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20-24nm占45wt％，粒径24-28nm占46wt％，其余为粒径28-30nm的改性纳米二氧化钛。
将上述制备的电缆用改性护套材料进行性能测试，以普通氯磺化聚乙烯电缆护套为对照组，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)

1.一种电缆用改性护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯50-80份，丁腈橡胶30-50份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1-2份，过氧化二异丙苯1.3-2.2份，促进剂4010NA 1-1.5份，二硫化二苯并噻唑1-2份，三异氰酸三稀丙酯0.5-1.5份，改性纳米二氧化钛20-40份，超细滑石粉30-45份，活性高岭土10-15份，炭黑40-50份，三氧化二锑3-7份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.5-2.5份，氧化锌1-3份，二甲基二硫代氨基甲酸锌2-4份，硬脂酸钙0.5-1份，纳米二氧化硅5-8份，微晶石蜡2-4份；
其中改性纳米二氧化钛的制备工艺中，将纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，置于无水乙醇溶液中进行浸泡得到物料A，将N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀得到物料B，将物料A置于物料B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，研磨并过滤得到物料C，将羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C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所述的电缆用改性护套材料，其特征在于，改性纳米二氧化钛中，粒径20-24nm占30-50wt％，粒径24-28nm占45-49wt％，其余为粒径28-30nm的改性纳米二氧化钛。
3.根据权利要求1或2所述的电缆用改性护套材料，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10-20份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为110-120℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为20-30h，得到物料A；将1-1.5份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为100-130:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散10-20min，置于80-90℃水浴中搅拌40-50min，过滤，置于80-100℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将5-10份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为30-50:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为50-60℃下采用超声波分散15-25min，升温至75-80℃继续超声分散5-10min，过滤，置于65-75℃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。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电缆用改性护套材料，其特征在于，氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶的重量比为60-70：35-45。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电缆用改性护套材料，其特征在于，氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶、γ―氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为60-70：35-45：1-1.5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电缆用改性护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯60-70份，丁腈橡胶35-45份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.5-1.8份，过氧化二异丙苯1.5-2份，促进剂4010NA 1.2-1.4份，二硫化二苯并噻唑1.5-1.8份，三异氰酸三稀丙酯1-1.4份，改性纳米二氧化钛35-38份，超细滑石粉40-43份，活性高岭土12-14份，炭黑44-46份，三氧化二锑4-6份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷1-1.5份，氧化锌1-2份，二甲基二硫代氨基甲酸锌3-3.5份，硬脂酸钙0.6-0.8份，纳米二氧化硅6-7份，微晶石蜡3-3.5份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电缆用改性护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯67份，丁腈橡胶42份，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.6份，过氧化二异丙苯1.8份，促进剂4010NA 1.35份，三异氰酸三稀丙酯1.3份，改性纳米二氧化钛37份，超细滑石粉41份，活性高岭土13.4份，炭黑45份，二甲基二硫代氨基甲酸锌13.2份，三氧化二锑5.8份，γ―氨丙基三乙氧基硅烷1.2份，氧化锌1.8份，二甲基二硫代氨基甲酸锌3.2份，硬脂酸钙0.75份，纳米二氧化硅6.6份，微晶石蜡3.35份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电缆用改性护套材料，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17份纳米二氧化钛置于烘箱中烘干，烘干温度为116℃，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为26h，得到物料A；将1.2份N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的体积重量比(ml：g)为115:1，得到物料B；将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散16min，置于86℃水浴中搅拌46min，过滤，置于95℃烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为5-30nm的物料C；将9份的羟乙基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟乙基甲基纤维素的体积重量比(ml：g)为46:1，待羟乙基甲基纤维素溶解完全后与物料C混合均匀，在温度为58℃下采用超声波分散23min，升温至78℃继续超声分散8min，过滤，置于72℃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。
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