CN105219085A - 一种轻质硅橡胶电缆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的：壬二酸二辛酯20-24、二丙酮醇3-5、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，Nˊ-二环己基碳酰亚胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2-4、甲苯8-10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双253-5、防老剂MB4-5、轻质碳酸钙17-20、聚二甲基硅氧烷0.1-0.1。本发明的电缆料加入了轻质碳酸钙作为填料，降低了成品的质量，方便运输、安装，降低了生产成本。

Description

一种轻质硅橡胶电缆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种轻质硅橡胶电缆料及其制备方法。

背景技术

由于碳纳米管能够提高复合材料的力学性能、电性能以及其他性能，所以碳纳米管/橡胶复合材料引起越来越多的关注。为了实现增强的目的,有两个问题需要解决:一个是碳纳米管的分散问题、另一个是碳纳米管和基体的界面问题由于碳纳米管表面比较惰性,而且比表面积比较大易造成团聚,所以碳纳米管增强聚合物的效果不是很明显"基于这个原因,很多人开始对碳纳米管进行物理或化学处理，在这些方法当中,酸处理产生含氧基团的方法是一种常用且高效的,因为它可以提供有效的/反应点，从而与基体树脂实现化学键连接"但是,大多数情况下,这种方法产生的基团往往很少,不能够提供足够的连接与基体键合"所以，为了实现反应点的增多，就需要引入更多的官能团，来与基体树脂作用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种轻质硅橡胶电缆料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种轻质硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的：

壬二酸二辛酯20-24、二丙酮醇3-5、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，N'-二环己基碳酰亚胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2-4、甲苯8-10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双253-5、防老剂MB4-5、轻质碳酸钙17-20、聚二甲基硅氧烷0.1-0.1。

一种所述的轻质硅橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声搅拌20-24小时，在120-140℃下冷凝回流50-60分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；

（2）将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N'-二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4-二甲氨基吡啶混合，超声20-30分钟，升高温度为60-65℃，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46-50小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；

（3）取上述防老剂MB重量的40-50%，加入到其重量2-3倍的无水乙醇中，加入甲苯、乙基纤维素，搅拌均匀，得纤维素溶解液；

（4）取上述壬二酸二辛酯重量的20-26%，与二丙酮醇混合，在80-90℃下保温搅拌10-20分钟，加入聚二甲基硅氧烷，降低温度为50-60℃，加入轻质碳酸钙，200-300转/分搅拌6-10分钟，得改性碳酸钙；

（5）将上述硅烷改性碳纳米管加入到100-120倍去离子水中，超声搅拌1-2小时，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-60℃下保温反应4-6小时，加入上述改性碳酸钙，搅拌均匀，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；

（6）将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫化剂双25，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170℃。

本发明的优点是：

本发明的反应机理是：

丙烯酸低聚物通过醋化反应接枝到了酸化碳纳米管表面，丙烯酸的引入为下一步的反应提供了大量的羧基反应点，同时众多的羧基基团能够改善官能化碳纳米管的分散性；然后羧基可以很容易和硅烷偶联剂KH550发生反应，转变成硅氧烷基，最后再在碱性条件下水解为硅氧醇基；在碱性环境下，以硅氧醇基为反应点，通过正硅酸乙醋的水解，在官能化碳纳米管表面原位生成二氧化硅颗粒。

本发明的电缆料具有很高的拉伸强度和硬度，是由于：

（1）碳纳米管与硅橡胶的高分子链之间通过开炼作用、相互缠绕形成了立体的网络结构；

（2）由于二氧化硅改性的碳纳米管表面有二氧化硅颗粒，使得管的表面凹凸不平，在碳纳米管/硅橡胶复合材料进行受力时，碳纳米管和高分子链之间的滑移变得更加困难，有利于力学性能的提高；

（3）二氧化硅改性的碳纳米管表面含有大量的硅羟基，它们可以和硅橡胶的主链之间发生氢键作用，使得二氧化硅改性的碳纳米管与硅橡胶之间的界面作用更加牢固。

本发明的电缆料加入了轻质碳酸钙作为填料，降低了成品的质量，方便运输、安装，降低了生产成本。

具体实施方式

一种轻质硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的：

壬二酸二辛酯20、二丙酮醇3、硅橡胶370、碳纳米管50、丙烯酸80、N，N'二环己基碳酰亚胺80、4二甲氨基吡啶7、四氢呋喃300、硅烷偶联剂KH5501.3、65wt%的硫酸120、95wt%的硝酸100、乙基纤维素2、甲苯8、正硅酸乙酯30、氨水2、硫化剂双253、防老剂MB4、轻质碳酸钙17、聚二甲基硅氧烷0.1。

一种所述的轻质硅橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述65wt%的硫酸、95wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声搅拌20小时，在120℃下冷凝回流50分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；

（2）将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N'二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4二甲氨基吡啶混合，超声20分钟，升高温度为60℃，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；

（3）取上述防老剂MB重量的40%，加入到其重量2倍的无水乙醇中，加入甲苯、乙基纤维素，搅拌均匀，得纤维素溶解液；

（4）取上述壬二酸二辛酯重量的20%，与二丙酮醇混合，在80℃下保温搅拌10分钟，加入聚二甲基硅氧烷，降低温度为50℃，加入轻质碳酸钙，200转/分搅拌6分钟，得改性碳酸钙；

（5）将上述硅烷改性碳纳米管加入到100倍去离子水中，超声搅拌1小时，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50℃下保温反应4小时，加入上述改性碳酸钙，搅拌均匀，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；

（6）将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫化剂双25，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168℃。

性能测试：

断裂伸长率：516%；

抗张强度：7.7N/mm2；

老化后抗张强度保留率（120℃、170h）：79%；

老化后断裂伸长保留率（120℃、170h）：81%。

Claims (2)

1.一种轻质硅橡胶电缆料，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的：

壬二酸二辛酯20-24、二丙酮醇3-5、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，N'-二环己基碳酰亚胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2-4、甲苯8-10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双253-5、防老剂MB4-5、轻质碳酸钙17-20、聚二甲基硅氧烷0.1-0.1。

2.一种如权利要求1所述的轻质硅橡胶电缆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声搅拌20-24小时，在120-140℃下冷凝回流50-60分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；

（2）将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N'-二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4-二甲氨基吡啶混合，超声20-30分钟，升高温度为60-65℃，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46-50小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；

（3）取上述防老剂MB重量的40-50%，加入到其重量2-3倍的无水乙醇中，加入甲苯、乙基纤维素，搅拌均匀，得纤维素溶解液；

（4）取上述壬二酸二辛酯重量的20-26%，与二丙酮醇混合，在80-90℃下保温搅拌10-20分钟，加入聚二甲基硅氧烷，降低温度为50-60℃，加入轻质碳酸钙，200-300转/分搅拌6-10分钟，得改性碳酸钙；

（5）将上述硅烷改性碳纳米管加入到100-120倍去离子水中，超声搅拌1-2小时，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-60℃下保温反应4-6小时，加入上述改性碳酸钙，搅拌均匀，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；

（6）将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫化剂双25，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170℃。