CN105131502A - 一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法，是高级阻燃电缆用绝缘材料技术领域。本发明的方法是将确定组分及配方加入热塑性弹性体TPE？？A（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：50-200克；热塑性弹性体TPE？？B（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：150-400克；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）300-420克；氧化石墨烯：1-5克；硅酮母粒：1-5克。其制备方法是：按比例配料，并在密炼机130℃下密炼均匀，出料、下片、切粒。并进一步挤出成缆。然后通过电子加速器再对材料进行辐照改性。得到具有优良的电气性能、抗扭性能强、耐热老化性能优、耐油性能、耐湿热性能优、无卤低烟低毒及阻燃性能好、使用寿命长的电缆绝缘材料。

Description

一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法，通过加入氧化石墨烯与弹性体共混经辐射交联后制得，属于功能化高分子阻燃电缆用绝缘材料制备工艺技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展和对能源增长的不断需求以及为改善和减轻环境保护的压力，风能、核能等进入了蓬勃发展时期，对能耐恶劣环境下的优质电缆有迫切需求.风能电缆主要用于风机的连接线，使用环境非常恶劣，不仅要具有优异的电气性能和抗扭转性能，还要有优异的耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候、高防水性透湿性、防风、抗菌、防霉、抗紫外线和环保等特性。

因为氧化石墨烯较大的比表面积和较低的生产成本，对改善高分子的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大潜力，非常适合研究开发高性能的复合材料。其物理性能优于常用的补强材料炭黑和白炭黑.且由于燃烧过程中可膨胀形成炭层，有效的隔绝燃烧过程中热量交换和阻止了可燃性气体逸出，与无卤阻燃材料有明显的协同阻燃作用，有效的减少了热释放速率和有效燃烧热，这种有机与氧化石墨烯材料的复合也是现今研究的重点和热点。高分子复合材料的辐射改性是辐射化学应用于新材料领域，并取得较快发展的一个方面。目前，高分子辐射加工工业已在世界各国蓬勃发展，成为一个新兴的高科技产业，辐射交联电线电缆、热收缩材料、有机PTC（正温度系数）材料、泡沫材料等的制备；辐射聚合、辐射降解、辐射接枝、橡胶的辐射硫化及辐射涂层固化等技术都已发展成大规模的产业。而且许多新的工程塑料，复合材料等的制备都可通过辐射交联的方法实现。聚合物材料经电子束辐射交联后，聚合物大分子之间可形成化学交联点，而使聚合物转变成三维网状结构的分子，对聚合物的各项物理性能产生影响：1)提高热稳定性(包括高温特性及热氧老化性)；2)提高抗张强度和减少弹性；尤其是提高在高温下的抗张强度。辐射交联与化学交联相比，可以高速挤出后交联，比化学交联小线的生产速度要高，而且加工过程节能环保。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法。本发明通过电子束辐射使聚合物交联改性，以改善材料的阻燃、物理机械等性能。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明一种抗扭低烟无卤防油阻燃电缆用绝缘材料的制备方法，其特征具有以下的过程和步骤：

A.确定材料的组分配方：

热塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：50-200克；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：150-400克；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）300-420克；氧化石墨烯1-5克；硅酮母粒1-5克;

B.制备氧化石墨烯

将5.0g五氧化二磷，24ml浓硫酸和5.0g过硫酸钾放入1L的三口烧瓶中，升温至80^oC。搅拌至完全溶解后,加入6g天然石墨，80^oC下冷凝回流反应4.5h；然后降至室温，加入1000ml去离子水稀释静置过夜,洗涤干燥。干燥后的石墨，加入240ml浓硫酸，冰浴(0^oC)下，加入30g研磨后的高锰酸钾，用药匙缓慢加入，保持温度低于10^oC，加完后升温至35^oC，搅拌反应2h。缓慢加入2L去离子水稀释，生成褐色悬浮液；然后加入40ml过氧化氢(30%)，边搅拌边加入，生成亮黄色悬浊液，静置，去上层清液；最后加入300ml盐酸(10%)，静置沉淀，去上层液，用去离子水反复洗至中性，烘干后即可得氧化石墨烯；

C．按上述配方称量配料；共混，在密炼机130^oC下密炼均匀；出料，下片，切粒，并进一步挤出成缆；

D.电子束辐照，聚合物交联改性；辐射剂量为200-250千戈瑞（kGy）,最终制得电缆用绝缘材料。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

本发明方法工艺简单、操作方便、反应效率高、所需时间较短、具有优良的电气绝缘性能，该材料具有低温性能优异、耐热老化性能优、耐油性能、耐湿热性能优、无卤低烟低毒及阻燃性能好、抗扭性能优异等许多优点。解决了无卤低烟阻燃电缆料中因添加大量无机阻燃剂而导致电缆弹性大幅度降低等技术难题。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述如下。

实施例1

本实施例的工艺和步骤如下：

a.确定材料的组分配方：

热塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：50-200克；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：150-400克；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）300-420克；氧化石墨烯：1-5克；硅酮母粒：1-5克;

b..制备氧化石墨烯

将5.0g五氧化二磷，24ml浓硫酸和5.0g过硫酸钾放入1L的三口烧瓶中，升温至80^oC。搅拌至完全溶解后,加入6g天然石墨，80^oC下冷凝回流反应4.5h。降至室温，加入1000ml去离子水稀释静置过夜,洗涤干燥。干燥后的石墨，加入240ml浓硫酸，冰浴(0^oC)下，加入30g研磨后的高锰酸钾，用药匙缓慢加入，保持温度低于10^oC，加完后升温至35^oC，搅拌反应2h。缓慢加入2L去离子水稀释，生成褐色悬浮液。加入40ml过氧化氢(30%)，边搅拌边加入，生成亮黄色悬浊液，静置，去上层清液。最后加入300ml盐酸(10%)，静置沉淀，去上层液，用去离子水反复洗至中性，烘干即可。

c．按上述配方称量配料；共混，在密炼机130^oC下密炼均匀；出料，下片，切粒，并进一步挤出成缆。

d.电子束辐照，聚合物交联改性；辐射剂量为200千戈瑞（kGy）,最终制得电缆用绝缘材料。其测试结果如表1所示。

实施例2

本实施例与实施例1的步骤基本相同，其不同之处在于热塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；POE，氧化石墨烯；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）；其原料的质量分别为180克、150克、150克、4克、420克。共混后得到的材料并对其进行辐射交联，辐射剂量为250千戈瑞。抗张强度9.1MPa，断裂伸长率250%，氧指数34。

实施例3

本实施例与实施例1的步骤基本相同，其不同之处在于热塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；POE，氧化石墨烯；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）；其原料的质量分别为180克、180克、180克、3克、420克。共混后得到的材料并对其结果进行辐射交联，辐射剂量为250千戈瑞。抗张强度9.9MPa，断裂伸长率350%，氧指数32。

实施例4

本实施例与实施例1制备的步骤基本相同，其不同之处在于塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；POE，氧化石墨烯；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）；其原料的质量分别为100克、150克、180克、5克、420克。共混后得到的材料并对其进行辐射交联，辐射剂量为250千戈瑞。抗张强度9.2MPa，断裂伸长率450%，氧指数32。

综述结果：氧化石墨烯与镁铝水鹃石（LDH）复配后与弹性体共混后能得到较好的阻燃效果，且经辐射交联后而且都具有优良的抗扭性能。

Claims (1)

1.一种抗扭低烟无卤防油阻燃的电缆用绝缘材料的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a.确定材料的组分配方：

热塑性弹性体TPEA（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：50-200克；热塑性弹性体TPEB（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：150-400克；镁铝水鹃石（LDH，层状双氢氧化物）300-420克；氧化石墨烯1-5克；硅酮母粒1-5克

b.制备氧化石墨烯

将5.0g五氧化二磷，24ml浓硫酸和5.0g过硫酸钾放入1L的三口烧瓶中，升温至80^oC，搅拌至完全溶解后,加入6g天然石墨，80^oC下冷凝回流反应4.5h；然后降至室温，加入1000ml去离子水稀释静置过夜,洗涤干燥，干燥后的石墨，加入240ml浓硫酸，冰浴(0^oC)下，加入30g研磨后的高锰酸钾，用药匙缓慢加入，保持温度低于10^oC，加完后升温至35^oC，搅拌反应2h，缓慢加入2L去离子水稀释，生成褐色悬浮液；然后加入40ml过氧化氢(30%)，边搅拌边加入，生成亮黄色悬浊液，静置，去上层清液，最后加入300ml盐酸(10%)，静置沉淀，去上层液，用去离子水反复洗至中性，烘干后即可得氧化石墨烯；

c．按上述配方称量配料；共混，在密炼机130^oC下密炼均匀；出料，下片，切粒，并进一步挤出成缆；

d.电子束辐照，聚合物交联改性；辐射剂量为200-250千戈瑞（kGy）,最终制得电线电缆用绝缘材料。