CN105038112A - 一种耐高温导热防撕裂电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，外防护套的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套周缘的褶皱形纹理。本发明抗冲击性能好、韧性高、抗撕裂能力强，阻燃性能好，耐高温性能强，外防护套的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套周缘的褶皱形纹理，用于增大外防护套的表面积，有利于电缆的高温散热，导热性能好。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种耐高温导热防撕裂电缆。
背景技术
酚醛树脂是一种使用广泛的热固性树脂，它具有很多良好的性能，如力学强度较强、尺寸稳定、良好的耐高温性、优良的电绝缘性，以及树脂本身固有的阻燃性、发烟率较低以及耐烧蚀性等。
石墨烯是由单层片层的碳原子紧密排列组成，晶格的结构类似于单层二维蜂窝状。目前，石墨烯材料是世界上公认的最轻薄的二维材料，具有非常优异的性能，如：超大的比表面积，优异的机械性能，较低的摩擦系数以及较高的热导率。在合成石墨烯的过程中，出现了一种重要的石墨烯衍生物材料，这就是氧化石墨烯。氧化石墨烯的片层拥有很多的含氧基团，并且这些基团大部分具有亲水性，因此氧化石墨烯有着优良的加工性以及与聚合物较好的相容性。虽然，氧化石墨烯表面大量的含氧官能团使得其导电性远比石墨烯的导电性差，但是，氧化石墨烯能较好的分散于水相体系中，因此不但能提高与聚合物的溶解性能，还能够与聚合物、有机分子复合成全新的功能纳米复合材料。因此，氧化石墨烯作为一种新型增强材料有着广阔的市场和应用前景。
气相二氧化硅(SiO2)是一种白色蓬松粉末，多孔性、无毒、耐高温，是极其重要的无机新材料之一，其粒径小，比表面积大、表面吸附力强、在基体树脂中分散性好，对许多聚合物材料都有增强增韧作用，且可以提高材料的耐热性。
随着我国现代化工业的发展，电缆被用于国民经济和人民生活的各个方面，人们对高温电缆和耐高温电缆材料的性能提出了更高的要求，单一耐高温性能的电缆和电缆材料已经不能满足人们对电缆的需求，因此电缆和电缆用材料必须向着功能化和多元化方向发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温导热防撕裂电缆，本发明抗冲击性能好、韧性高、抗撕裂能力强，阻燃性能好，耐高温性能强，导热性能好。
本发明提出的一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，外防护套的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套周缘的褶皱形纹理；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂100-120份，炭黑20-30份，滑石粉20-30份，硅烷偶联氢氧化镁20-40份，微胶囊化红磷9-11份，气相二氧化硅4-6份，环氧脂肪酸甲酯20-30份，环氧大豆油20-30份，过氧化二异丙苯1-1.6份，二月桂酸二丁基锡0.4-0.6份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1份，稀土稳定剂2-3份，硬脂酸锌2-3份，抗氧剂10760.2-0.4份，抗氧剂DNP0.5-0.7份，硬脂酸0.5-1.5份，聚乙烯蜡1-3份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为6-9wt％的糠醛溶液和质量分数为23-27wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至45-55℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至80-85℃，保温4-4.5h得到混合物B；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为80-85℃，保温2-2.5h，过滤，升温至90-100℃，干燥得到改性酚醛树脂。
优选地，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂100-120份，炭黑23-27份，滑石粉23-27份，硅烷偶联氢氧化镁25-35份，微胶囊化红磷9.5-10.5份，气相二氧化硅4.5-5.5份，环氧脂肪酸甲酯22-28份，环氧大豆油22-28份，过氧化二异丙苯1.2-1.4份，二月桂酸二丁基锡0.45-0.55份，乙烯基三乙氧基硅烷0.6-0.8份，稀土稳定剂2.3-2.7份，硬脂酸锌2.3-2.7份，抗氧剂10760.25-0.35份，抗氧剂DNP0.55-0.65份，硬脂酸0.8-1.2份，聚乙烯蜡1.5-2.5份。
优选地，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.15-1.25。
优选地，氨水和间苯二酚的重量比为5-7：100。
优选地，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.25-0.5：100。
优选地，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.5-5.5：100。
优选地，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为7-8wt％的糠醛溶液和质量分数为24-26wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至48-52℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至82-83℃，保温4.2-4.3h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.18-1.22，氨水和间苯二酚的重量比为5.5-6.5：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.4-0.5：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为82-84℃，保温2.2-2.3h，过滤，升温至93-97℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.8-5.2：100。
上述耐高温导热防撕裂电缆中外防护套的制备方法如下：将改性酚醛树脂投入密炼机中，升温至140℃，以150r/min的速度密炼8min后得到树脂主料；依次将炭黑、滑石粉、硅烷偶联氢氧化镁、微胶囊化红磷、气相二氧化硅、环氧脂肪酸甲酯、环氧大豆油、稀土稳定剂、硬脂酸锌、抗氧剂1076、抗氧剂DNP、硬脂酸和聚乙烯蜡加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为140℃，以150r/min的速度密炼15min后，继续加入过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡和乙烯基三乙氧基硅烷，调节温度为140℃，以150r/min的速度密炼10min经双螺旋杆挤出机挤出得到耐高温导热防撕裂电缆的外防护套。
本发明选用氧化石墨烯对酚醛树脂进行改性，合成酚醛树脂是以水相为体系，而氧化石墨烯在水中也有非常好的分散性，因此氧化石墨烯能均匀的分散在酚醛树脂中，又因氧化石墨烯本身具有很大的比表面积且含有大量含氧官能团，插层在酚醛树脂之间，与酚醛树脂分子主链上大量的-OH基通过氢键相互作用，从而增强界面作用力，大大加强了本发明的韧性和抗撕裂能力；氧化石墨烯分子内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于氧化石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定，进一步增加本发明的韧性，降低硬度；氧化石墨烯具有低摩擦系数及自润滑性，加入酚醛树脂中可以降低本发明的摩擦系数；选用十二烷基三甲氧基硅烷进一步改性酚醛树脂，十二烷基三甲氧基硅烷可与酚醛树脂上的-OH、氧化石墨烯上的含氧官能团相互结合形成Si-O-C键，增加键能，从而大大增加了本发明的耐热性；外防护套的周缘设有利于高温散热的褶皱形的纹理可以增大外防护套的表面积，加速热量与空气进行热交换，有利于热量扩散，增加本发明的耐热性和导热性；氧化石墨烯、酚醛树脂、十二烷基三甲氧基硅烷三者通过物理化学键合形成交联网络结构，进一步增加了本发明的抗冲击性能、韧性和抗撕裂性能；硅烷偶联氢氧化镁不仅具有阻燃性能，而且能均匀的分散在改性酚醛树脂中增加本发明的抗撕裂、抗冲击等机械性能；微胶囊化红磷、气相二氧化硅和硅烷偶联氢氧化镁协同作用，进一步加强其阻燃作用，且气相二氧化硅可以增加本发明的耐热性能；过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡和乙烯基三乙氧基硅烷可使改性酚醛树脂交联形成网络结构，与氧化石墨烯、酚醛树脂、十二烷基三甲氧基硅烷三者形成的网络结构相互交错，增加本发明的抗冲击性能、抗撕裂性能；炭黑、滑石粉、硅烷偶联氢氧化镁、微胶囊化红磷、气相二氧化硅、环氧脂肪酸甲酯、环氧大豆油、稀土稳定剂、硬脂酸锌、抗氧剂1076、抗氧剂DNP、硬脂酸和聚乙烯蜡可以分散在网络结构中，增加本发明机械性能；炭黑和滑石粉作为填充剂，增加本发明的机械性能；环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油可以和酚醛树脂相互作用增加本发明的韧性，并且和稀土稳定剂、硬脂酸锌协同作用可增加本发明的稳定性；抗氧剂1076和抗氧剂DNP增加本发明的抗氧化、抗老化、抗分解性能；硬脂酸和聚乙烯蜡相互配合，改善本发明加工的流变性，提高本发明的表面光洁度，利于本发明的导热和工业化生产。
附图说明
图1为本发明提出的一种耐高温导热防撕裂电缆的示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种耐高温导热防撕裂电缆的示意图。
参照图1，本发明提出的一种耐高温导热防撕裂电缆，包括：导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂100份，炭黑30份，滑石粉20份，硅烷偶联氢氧化镁40份，微胶囊化红磷9份，气相二氧化硅6份，环氧脂肪酸甲酯20份，环氧大豆油30份，过氧化二异丙苯1份，二月桂酸二丁基锡0.6份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5份，稀土稳定剂3份，硬脂酸锌2份，抗氧剂10760.4份，抗氧剂DNP0.5份，硬脂酸1.5份，聚乙烯蜡1份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为9wt％的糠醛溶液和质量分数为23wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至55℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至80℃，保温4.5h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.15，氨水和间苯二酚的重量比为7：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.25：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为85℃，保温2h，过滤，升温至100℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.5：100。
实施例2
一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂120份，炭黑20份，滑石粉30份，硅烷偶联氢氧化镁20份，微胶囊化红磷11份，气相二氧化硅4份，环氧脂肪酸甲酯30份，环氧大豆油20份，过氧化二异丙苯1.6份，二月桂酸二丁基锡0.4份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，稀土稳定剂2份，硬脂酸锌3份，抗氧剂10760.2份，抗氧剂DNP0.7份，硬脂酸0.5份，聚乙烯蜡3份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：S1、将间苯二酚、质量分数为6wt％的糠醛溶液和质量分数为27wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至45℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至85℃，保温4h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.25，氨水和间苯二酚的重量比为5：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.5：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为80℃，保温2.5h，过滤，升温至90℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为5.5：100。
实施例3
一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂105份，炭黑27份，滑石粉23份，硅烷偶联氢氧化镁35份，微胶囊化红磷9.5份，气相二氧化硅5.5份，环氧脂肪酸甲酯22份，环氧大豆油28份，过氧化二异丙苯1.2份，二月桂酸二丁基锡0.55份，乙烯基三乙氧基硅烷0.6份，稀土稳定剂2.7份，硬脂酸锌2.3份，抗氧剂10760.35份，抗氧剂DNP0.55份，硬脂酸1.2份，聚乙烯蜡1.5份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为8wt％的糠醛溶液和质量分数为24wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至52℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至82℃，保温4.3h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.18，氨水和间苯二酚的重量比为6.5：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.4：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为84℃，保温2.2h，过滤，升温至97℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.8：100。
实施例4
一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂115份，炭黑23份，滑石粉27份，硅烷偶联氢氧化镁25份，微胶囊化红磷10.5份，气相二氧化硅4.5份，环氧脂肪酸甲酯28份，环氧大豆油22份，过氧化二异丙苯1.4份，二月桂酸二丁基锡0.45份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，稀土稳定剂2.3份，硬脂酸锌2.7份，抗氧剂10760.25份，抗氧剂DNP0.65份，硬脂酸0.8份，聚乙烯蜡2.5份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为7wt％的糠醛溶液和质量分数为26wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至48℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至83℃，保温4.2h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.22，氨水和间苯二酚的重量比为5.5：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.3：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为82℃，保温2.3h，过滤，升温至93℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为5.2：100。
实施例5
一种耐高温导热防撕裂电缆，其包括导电缆芯1、内防护套2和外防护套3，内防护套2包覆导电缆芯1，外防护套3包覆内防护套2，外防护套3的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套3周缘的褶皱形纹理30；
其中，外防护套的原料按重量份包括：改性酚醛树脂110份，炭黑25份，滑石粉25份，硅烷偶联氢氧化镁30份，微胶囊化红磷10份，气相二氧化硅5份，环氧脂肪酸甲酯25份，环氧大豆油25份，过氧化二异丙苯1.3份，二月桂酸二丁基锡0.5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.7份，稀土稳定剂2.5份，硬脂酸锌2.5份，抗氧剂10760.3份，抗氧剂DNP0.6份，硬脂酸1份，聚乙烯蜡2份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为7.5wt％的糠醛溶液和质量分数为25wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至50℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至82.5℃，保温4.25h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.2，氨水和间苯二酚的重量比为6：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.45：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为82.5℃，保温2.25h，过滤，升温至95℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为5：100。
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 (7)
1.一种耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，包括：导电缆芯(1)、内防护套(2)和外防护套(3)，内防护套(2)包覆导电缆芯(1)，外防护套(3)包覆内防护套(2)，外防护套(3)的周缘设有利于高温散热的螺旋式缠绕于外防护套(3)周缘的褶皱形纹理(30)；
其中，外防护套(3)的原料按重量份包括：改性酚醛树脂100-120份，炭黑20-30份，滑石粉20-30份，硅烷偶联氢氧化镁20-40份，微胶囊化红磷9-11份，气相二氧化硅4-6份，环氧脂肪酸甲酯20-30份，环氧大豆油20-30份，过氧化二异丙苯1-1.6份，二月桂酸二丁基锡0.4-0.6份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1份，稀土稳定剂2-3份，硬脂酸锌2-3份，抗氧剂10760.2-0.4份，抗氧剂DNP0.5-0.7份，硬脂酸0.5-1.5份，聚乙烯蜡1-3份；
其中，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为6-9wt％的糠醛溶液和质量分数为23-27wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至45-55℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至80-85℃，保温4-4.5h得到混合物B；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为80-85℃，保温2-2.5h，过滤，升温至90-100℃，干燥得到改性酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，外防护套(3)的原料按重量份包括：改性酚醛树脂100-120份，炭黑23-27份，滑石粉23-27份，硅烷偶联氢氧化镁25-35份，微胶囊化红磷9.5-10.5份，气相二氧化硅4.5-5.5份，环氧脂肪酸甲酯22-28份，环氧大豆油22-28份，过氧化二异丙苯1.2-1.4份，二月桂酸二丁基锡0.45-0.55份，乙烯基三乙氧基硅烷0.6-0.8份，稀土稳定剂2.3-2.7份，硬脂酸锌2.3-2.7份，抗氧剂10760.25-0.35份，抗氧剂DNP0.55-0.65份，硬脂酸0.8-1.2份，聚乙烯蜡1.5-2.5份。
3.根据权利要求1或2所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.15-1.25。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，氨水和间苯二酚的重量比为5-7：100。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.25-0.5：100。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.5-5.5：100。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐高温导热防撕裂电缆，其特征在于，改性酚醛树脂的制备方法如下：将间苯二酚、质量分数为7-8wt％的糠醛溶液和质量分数为24-26wt％的氨水混合均匀得到混合物A；加入氧化石墨烯，升温至48-52℃，超声分散均匀，加入以间苯二酚重量为基准的2wt％的草酸，升温至82-83℃，保温4.2-4.3h得到混合物B，其中，间苯二酚和糠醛的摩尔比为1：1.18-1.22，氨水和间苯二酚的重量比为5.5-6.5：100，氧化石墨烯和混合物A的重量比为0.4-0.5：100；将十二烷基三甲氧基硅烷加入到以十二烷基三甲氧基硅烷的重量为基准6倍的乙醇中溶解得到溶液C；将溶液C加入混合物B中，调节温度为82-84℃，保温2.2-2.3h，过滤，升温至93-97℃，干燥得到改性酚醛树脂，其中，十二烷基三甲氧基硅烷和混合物B的重量比为4.8-5.2：100。
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