CN105400068A - 一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括:聚丙烯60-80份、顺丁橡胶5-20份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-10份、茂金属聚乙烯5-10份、纳米硅溶胶2-5份、氧化石墨烯2-10份、纳米碳酸钙3-10份、滑石粉1-5份、聚丙烯腈纤维1-5份、端羧基液体丁腈橡胶2-10份、酚醛树脂1-5份、聚四氟乙烯1-5份、环氧大豆油1-3.5份、马来酰亚胺2-10份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、抗氧剂0.1-1份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.1-0.5份、硅烷偶联剂2-5份。本发明提出的氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其强度、抗冲击性能和耐腐蚀性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆保护管技术领域,尤其涉及一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管。
背景技术
聚丙烯具有透明度高、无毒、易加工、吸湿性低、抗冲强度高、耐化学腐蚀、电绝缘性好及性价比高等优点,用其制作的聚丙烯管材是一种绿色建材,具有卫生、无毒、质量轻、耐腐蚀、不结垢、保温节能及使用寿命长等优点。随着我国各种工业的迅速发展和人民生活水平质量的提高,人们对聚丙烯管材的性能提出了更高的要求,现有的聚丙烯材料在用作电力电缆保护管时存在抗冲击性和耐腐蚀性不是很理想的缺陷,这就限制了其在一些特殊领域的应用,为了克服这些不足,往往需要对电力电缆保护管所用的聚丙烯材料采用物理或化学方法进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其强度高,抗冲击性能和耐腐蚀性能优异,使用寿命长。
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯60-80份、顺丁橡胶5-20份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-10份、茂金属聚乙烯5-10份、纳米硅溶胶2-5份、氧化石墨烯2-10份、纳米碳酸钙3-10份、滑石粉1-5份、聚丙烯腈纤维1-5份、端羧基液体丁腈橡胶2-10份、酚醛树脂1-5份、聚四氟乙烯1-5份、环氧大豆油1-3.5份、马来酰亚胺2-10份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、抗氧剂0.1-1份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.1-0.5份、硅烷偶联剂2-5份。
优选地,其原料中,聚丙烯、顺丁橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、茂金属聚乙烯的重量比为70-78:10-16:7-10:6-9。
优选地,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯73-76份、顺丁橡胶13-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.5-9份、茂金属聚乙烯7.5-8份、纳米硅溶胶3.8-4.3份、氧化石墨烯5.6-6.5份、纳米碳酸钙6-8份、滑石粉3.5-4.2份、聚丙烯腈纤维2.8-3.2份、端羧基液体丁腈橡胶5-7份、酚醛树脂3.2-4份、聚四氟乙烯3-3.8份、环氧大豆油1.6-2.1份、马来酰亚胺5.7-6.5份、过氧化二异丙苯0.8-1.2份、抗氧剂0.5-0.9份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2-0.35份、硅烷偶联剂3.2-4份。
优选地,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯75份、顺丁橡胶15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、茂金属聚乙烯7.8、纳米硅溶胶4份、氧化石墨烯6份、纳米碳酸钙7.2份、滑石粉4份、聚丙烯腈纤维3份、端羧基液体丁腈橡胶6.5份、酚醛树脂3.6份、聚四氟乙烯3.2份、环氧大豆油2份、马来酰亚胺6份、过氧化二异丙苯1份、抗氧剂0.8份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.3份、硅烷偶联剂3.6份。
优选地,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为2-5:1-5的混合物。
优选地,所述纳米碳酸钙的平均粒径为30-50nm。
优选地,所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将2-8份氧化石墨烯分散于50-100份去离子水中,然后加入0.1-0.5份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.1-0.5份硝酸锰,室温下搅拌反应3-5h,静置后在135-165℃进行水热反应15-25h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与0.5-1.5份硝酸亚铈混合均匀,在100-125℃下进行水热反应5-10h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入2-10份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌10-50min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
优选地,所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将5份氧化石墨烯分散于80份去离子水中,然后加入0.3份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.2份硝酸锰,室温下搅拌反应4h,静置后在150℃进行水热反应20h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1.2份硝酸亚铈混合均匀,在120℃下进行水热反应8h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入8.5份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌35min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
优选地,在改性氧化石墨烯的制备过程中,所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,乙烯基三乙氧基硅烷的质量分数为20-35%。
本发明中,以聚丙烯为主料,并添加了顺丁橡胶为改性剂,将两者按照上述比例配合后,两者的相容性好,显著提高了保护管的弹性、耐低温性能、耐磨性和耐屈扰性,同时提高了其尺寸稳定性好;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、茂金属聚乙烯、纳米硅溶胶、马来酰亚胺加入体系中具有协同作用,改善了保护管的拉伸、弯曲和缺口冲击强度,同时提高了保护管的耐腐蚀性和耐热性;氧化石墨烯、纳米碳酸钙、滑石粉加入体系中,在体系中形成了无机填料的交联网络,提高了电缆保护管的强度、耐热性和耐老化性,在优选方式中,所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,在改性氧化石墨烯的表面均匀覆盖了一层氧化铈-二氧化锰颗粒,且粒度均匀,因氧化铈与二氧化锰属于不同的晶系,阻碍了两者的团聚,加入乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂后,其与氧化石墨烯表面未反应的活性基团、以及氧化铈、二氧化锰表面的活性基团进行了反应,将双键引入了改性氧化石墨烯中,改善了改性纳米氧化石墨烯的表面性质,加入体系中后,其表面的双键可以与体系中的不饱和键进行作用,提高了与体系的相容性,改善了电缆保护管的强度、耐热性和耐腐蚀性。
具体实施方式
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
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯60份、顺丁橡胶15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、茂金属聚乙烯8份、纳米硅溶胶2份、氧化石墨烯6.5份、纳米碳酸钙3份、滑石粉1份、聚丙烯腈纤维5份、端羧基液体丁腈橡胶5份、酚醛树脂1份、聚四氟乙烯3.8份、环氧大豆油1份、马来酰亚胺6.5份、过氧化二异丙苯0.5份、抗氧剂0.9份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.1份、硅烷偶联剂5份;
其中,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为5:1的混合物;
所述纳米碳酸钙的平均粒径为30nm;
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将2份氧化石墨烯分散于100份去离子水中,然后加入0.1份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.5份硝酸锰,室温下搅拌反应3h,静置后在165℃进行水热反应15h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1.5份硝酸亚铈混合均匀,在100℃下进行水热反应10h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入2份质量分数为20%的乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,其中,搅拌50min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
实施例2
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯80份、顺丁橡胶13份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.5份、茂金属聚乙烯7.5份、纳米硅溶胶5份、氧化石墨烯2份、纳米碳酸钙10份、滑石粉4.2份、聚丙烯腈纤维2.8份、端羧基液体丁腈橡胶10份、酚醛树脂5份、聚四氟乙烯5份、环氧大豆油3.5份、马来酰亚胺5.7份、过氧化二异丙苯1.5份、抗氧剂0.5份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.5份、硅烷偶联剂2份;
其中,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为4:3的混合物;
所述纳米碳酸钙的平均粒径为50nm;
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将8份氧化石墨烯分散于50份去离子水中,然后加入0.5份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.1份硝酸锰,室温下搅拌反应5h,静置后在135℃进行水热反应25h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与0.5份硝酸亚铈混合均匀,在125℃下进行水热反应5h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入10份质量分数为35%的乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌10min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
实施例3
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯73份、顺丁橡胶20份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物9份、茂金属聚乙烯5份、纳米硅溶胶3.8份、氧化石墨烯5.6份、纳米碳酸钙6份、滑石粉3.5份、聚丙烯腈纤维3.2份、端羧基液体丁腈橡胶7份、酚醛树脂3.2份、聚四氟乙烯1份、环氧大豆油1.6份、马来酰亚胺10份、过氧化二异丙苯0.8份、抗氧剂0.1份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2份、硅烷偶联剂3.2份;
其中,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为4:2的混合物;
所述纳米碳酸钙的平均粒径为45nm;
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将3.5份氧化石墨烯分散于80份去离子水中,然后加入0.25份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.4份硝酸锰,室温下搅拌反应3.8h,静置后在160℃进行水热反应19h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1.4份硝酸亚铈混合均匀,在108℃下进行水热反应8.6h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入5.8份质量分数为25%的乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌40min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
实施例4
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯76份、顺丁橡胶5份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5份、茂金属聚乙烯10份、纳米硅溶胶4.3份、氧化石墨烯10份、纳米碳酸钙8份、滑石粉5份、聚丙烯腈纤维5份、端羧基液体丁腈橡胶2份、酚醛树脂4份、聚四氟乙烯3份、环氧大豆油2.1份、马来酰亚胺2份、过氧化二异丙苯1.2份、抗氧剂1份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.35份、硅烷偶联剂4份;
其中,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为2:5的混合物;
所述纳米碳酸钙的平均粒径为45nm;
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将7份氧化石墨烯分散于65份去离子水中,然后加入0.4份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.35份硝酸锰,室温下搅拌反应4.2h,静置后在145℃进行水热反应26h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1份硝酸亚铈混合均匀,在120℃下进行水热反应7.5h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入8份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌20min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
实施例5
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯75份、顺丁橡胶15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、茂金属聚乙烯7.8份、纳米硅溶胶4份、氧化石墨烯6份、纳米碳酸钙7.2份、滑石粉4份、聚丙烯腈纤维3份、端羧基液体丁腈橡胶6.5份、酚醛树脂3.6份、聚四氟乙烯3.2份、环氧大豆油2份、马来酰亚胺6份、过氧化二异丙苯1份、抗氧剂0.8份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.3份、硅烷偶联剂3.6份;
其中,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为3:4的混合物;
所述纳米碳酸钙的平均粒径为40nm;
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将5份氧化石墨烯分散于80份去离子水中,然后加入0.3份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.2份硝酸锰,室温下搅拌反应4h,静置后在150℃进行水热反应20h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1.2份硝酸亚铈混合均匀,在120℃下进行水热反应8h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入8.5份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌35min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
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 (9)
1.一种氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯60-80份、顺丁橡胶5-20份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5-10份、茂金属聚乙烯5-10份、纳米硅溶胶2-5份、氧化石墨烯2-10份、纳米碳酸钙3-10份、滑石粉1-5份、聚丙烯腈纤维1-5份、端羧基液体丁腈橡胶2-10份、酚醛树脂1-5份、聚四氟乙烯1-5份、环氧大豆油1-3.5份、马来酰亚胺2-10份、过氧化二异丙苯0.5-1.5份、抗氧剂0.1-1份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.1-0.5份、硅烷偶联剂2-5份。
2.根据权利要求1所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,其原料中,聚丙烯、顺丁橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、茂金属聚乙烯的重量比为70-78:10-16:7-10:6-9。
3.根据权利要求1或2所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯73-76份、顺丁橡胶13-15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.5-9份、茂金属聚乙烯7.5-8份、纳米硅溶胶3.8-4.3份、氧化石墨烯5.6-6.5份、纳米碳酸钙6-8份、滑石粉3.5-4.2份、聚丙烯腈纤维2.8-3.2份、端羧基液体丁腈橡胶5-7份、酚醛树脂3.2-4份、聚四氟乙烯3-3.8份、环氧大豆油1.6-2.1份、马来酰亚胺5.7-6.5份、过氧化二异丙苯0.8-1.2份、抗氧剂0.5-0.9份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2-0.35份、硅烷偶联剂3.2-4份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,其原料按重量份包括以下组分:聚丙烯75份、顺丁橡胶15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8.6份、茂金属聚乙烯7.8、纳米硅溶胶4份、氧化石墨烯6份、纳米碳酸钙7.2份、滑石粉4份、聚丙烯腈纤维3份、端羧基液体丁腈橡胶6.5份、酚醛树脂3.6份、聚四氟乙烯3.2份、环氧大豆油2份、马来酰亚胺6份、过氧化二异丙苯1份、抗氧剂0.8份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇0.3份、硅烷偶联剂3.6份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,所述聚丙烯为无规聚丙烯、等规聚丙烯按重量比为2-5:1-5的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,所述纳米碳酸钙的平均粒径为30-50nm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将2-8份氧化石墨烯分散于50-100份去离子水中,然后加入0.1-0.5份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.1-0.5份硝酸锰,室温下搅拌反应3-5h,静置后在135-165℃进行水热反应15-25h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与0.5-1.5份硝酸亚铈混合均匀,在100-125℃下进行水热反应5-10h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入2-10份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌10-50min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
8.根据权利要求1-7中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯,所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备:按重量份将5份氧化石墨烯分散于80份去离子水中,然后加入0.3份高锰酸钾,搅拌均匀后加入0.2份硝酸锰,室温下搅拌反应4h,静置后在150℃进行水热反应20h,反应结束后洗涤、抽滤、烘干,然后与1.2份硝酸亚铈混合均匀,在120℃下进行水热反应8h,反应结束后洗涤、过滤、干燥,然后加入8.5份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,搅拌35min后过滤、洗涤、干燥得到所述改性氧化石墨烯。
9.根据权利要求7或8所述氧化石墨烯改性聚丙烯电力电缆保护管,其特征在于,在改性氧化石墨烯的制备过程中,所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中,乙烯基三乙氧基硅烷的质量分数为20-35%。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |