CN105086070A - 一种煤矿用抗静电电缆护套料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用抗静电电缆护套料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯88-90、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2-3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、碳纳米管10-12、氯化聚乙烯橡胶10-12、过氧化二异丙苯1.5-2、轻质氧化镁8-10、三聚异氰酸三烯酯2-3、抗静电剂SN2-3、陶土4-6、碳酸钙3-4、水适量。本发明配方科学合理，具有耐火耐高温抗腐蚀的特性，同时配合抗静电剂SN以陶土的添加，抗静电的同时提高产品的强度，使得矿用电缆料耐磨、耐油、抗静电效果好。

Description

一种煤矿用抗静电电缆护套料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种煤矿用抗静电电缆护套料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是一种用途非常广泛的通用塑料，根据添加增塑剂的量不同，可以制成硬质、半硬质和软质制品，还可以与其他聚合物共混进行改性，做成种类繁多、性能各异的制品，用量非常大，是世界五大通用塑料之一。在全球范围内PVC树脂的需求量和聚乙烯、聚丙烯位列前三位，而在中国其消费量已经升至第一位。聚氯乙烯本身也是本质阻燃材料，其氧指数很高，阻燃效果很好，但纯的PVC是刚性链段，在90℃以上就开始分解，加工就必须加入增塑剂，增塑剂都是易燃物，所以软质PVC须加入阻燃剂才有阻燃效果。而且聚氯乙烯在燃烧时会产生氯化氢气体，具有很大的毒性和腐蚀性，且浓烟较多。随着环保要求的提高，DOP等邻苯类增塑剂已经被禁止，所以说就要进一步发挥聚乙烯电缆料的各项优点。
聚乙烯(PE)是目前产量最大的通用塑料之一，具有耐化学腐蚀性、质轻、电绝缘性、无毒、易加工、价格低廉等特点，广泛应用于电器、化工、包装、食品、交通、建筑等行业。然而PE的氧指数只有17.5%，属于易燃材料，因此需要对其进行阻燃改性处理以扩大其应用范围。还有为了提高聚乙烯电缆料的介电特性，如空间电荷集聚、体积电阻率和击穿强度等，目前高压直流电缆一般采用传统方法来改性聚乙烯绝缘料。其中共混技术是提高聚乙烯介电性能使用最多的一种方法，但是不同组分的共混会形成两相结构的微观界面，甚至出现向材料表面渗透和分离现象，影响共混物的其他介电性能，如共混可能会导致介电强度降低。因此，最好的方法是使用两种化学结构相似、相容性好的组分来进行共混，从而消除两种材料的微观界面的不良影响。
PE除易燃外，由于它的非极性结构特征，使其表面电阻率和体积电阻率均较高，在加工和使用过程中一旦产生静电就很难消除。煤矿使用的电缆、运输带、导风筒、塑料网、塑料管材、电话机、报警器等电子设备的外壳都必须使用抗静电材料，这样就可以有效避免爆炸事故引起的安全隐患。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种煤矿用抗静电电缆护套料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种煤矿用抗静电电缆护套料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯88-90、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2-3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、碳纳米管10-12、氯化聚乙烯橡胶10-12、过氧化二异丙苯1.5-2、轻质氧化镁8-10、三聚异氰酸三烯酯2-3、抗静电剂SN2-3、陶土4-6、碳酸钙3-4、水适量。
所述一种煤矿用抗静电电缆护套料，由以下具体步骤制成：
（1）将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90℃下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100℃下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145℃下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，即得到阻燃母料；
（2）将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80℃电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60℃的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140℃的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
（3）将碳纳米管、陶土、碳酸钙混合均匀，加入适量的水，搅拌成糊状，然后向糊状物中加入抗静电剂SN，继续研磨20分钟，然后放入烘箱中以95℃的温度烘干形成粉末待用；将氯化聚乙烯橡胶、过氧化二异丙苯混合搅拌后在80℃开炼机上混炼均匀，然后加入上述烘干的粉末，继续升温至130-140℃继续混炼3-4分钟，之后将混炼胶在170℃的平板硫化仪上硫化20分钟，得到混合物料；
（4）将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙烯以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160℃，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80℃烘箱中干燥24小时即得。
本发明的优点是：本发明通过配方与工艺的改性，添加纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯等成分，这些成分的引入显著地减少了空间电荷的注入和聚集，改善了空间电荷特性，提高了直流击穿电场强度，同时由于含有少量的茂金属聚乙烯，提高了电缆料的拉伸强度以及综合性能。添加十溴联苯醚与三氧化二锑，协同作用，减少了可燃气体的生成量，改变了聚合物的分解模式，使材料的热稳定性得到了提高。同时反应分解出SbBr3，能较长时间停留在燃烧区域，具有稀释和隔离作用，进一步提高阻燃性能。
本发明配方科学合理，具有耐火耐高温抗腐蚀的特性，同时配合抗静电剂SN以陶土的添加，抗静电的同时提高产品的强度，使得矿用电缆料耐磨、耐油、抗静电效果好。
具体实施方式
一种煤矿用抗静电电缆护套料，由下列重量份（公斤）的原料制成：高密度聚乙烯88、十溴联苯醚15、三氧化二锑7、茂金属聚乙烯2、纳米氢氧化镁2、环己烷4、γ氨丙基三乙氧基硅烷0.2、碳纳米管10、氯化聚乙烯橡胶10、过氧化二异丙苯1.5、轻质氧化镁8、三聚异氰酸三烯酯2、抗静电剂SN2、陶土4、碳酸钙3、水适量。
所述一种煤矿用抗静电电缆护套料，由以下具体步骤制成：
（1）将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80℃下混合15分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90℃下混合10分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145℃下塑炼8分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5小时，即得到阻燃母料；
（2）将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80℃电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60℃的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140℃的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
（3）将碳纳米管、陶土、碳酸钙混合均匀，加入适量的水，搅拌成糊状，然后向糊状物中加入抗静电剂SN，继续研磨20分钟，然后放入烘箱中以95℃的温度烘干形成粉末待用；将氯化聚乙烯橡胶、过氧化二异丙苯混合搅拌后在80℃开炼机上混炼均匀，然后加入上述烘干的粉末，继续升温至130℃继续混炼3分钟，之后将混炼胶在170℃的平板硫化仪上硫化20分钟，得到混合物料；
（4）将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙烯以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160℃，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80℃烘箱中干燥24小时即得。
将本发明电缆料应用于电缆的生产，电缆产品经检测，达到的指标如下：抗张强度≥16MPa，断裂伸张率≥280%，断裂伸长率变化率为16.0%，氧指数≥28%，介电强度≥30MV/m。

Claims (2)

1.一种煤矿用抗静电电缆护套料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯88-90、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2-3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、碳纳米管10-12、氯化聚乙烯橡胶10-12、过氧化二异丙苯1.5-2、轻质氧化镁8-10、三聚异氰酸三烯酯2-3、抗静电剂SN2-3、陶土4-6、碳酸钙3-4、水适量。
2.根据权利要求1所述一种煤矿用抗静电电缆护套料，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90℃下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100℃下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145℃下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，即得到阻燃母料；
（2）将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80℃电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在60℃的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉；干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140℃的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
（3）将碳纳米管、陶土、碳酸钙混合均匀，加入适量的水，搅拌成糊状，然后向糊状物中加入抗静电剂SN，继续研磨20分钟，然后放入烘箱中以95℃的温度烘干形成粉末待用；将氯化聚乙烯橡胶、过氧化二异丙苯混合搅拌后在80℃开炼机上混炼均匀，然后加入上述烘干的粉末，继续升温至130-140℃继续混炼3-4分钟，之后将混炼胶在170℃的平板硫化仪上硫化20分钟，得到混合物料；
（4）将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙烯以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为160℃，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80℃烘箱中干燥24小时即得。
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