CN105968821A - 一种耐磨耐低温电缆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶20‑30份，硅橡胶50‑70份，溶聚丁苯橡胶30‑40份，复合填料60‑80份，环氧大豆油4‑6份，氢氧化镁20‑30份，微胶囊化红磷10‑20份，Si69 1‑2份，硫磺1‑2份，二叔丁基过氧化物0.3‑0.5份，促进剂TMTD 0.1‑0.3份，稀土稳定剂1‑3份，Ca/Zn复合稳定剂1‑3份，抗氧剂0.3‑0.5份，石蜡油2‑4份；其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土。本发明耐低温性好，耐磨性高，机械性能好。

Description

一种耐磨耐低温电缆材料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种耐磨耐低温电缆材料。
背景技术
电缆已经被广泛用于人们生活的各个方面，然而，在一些低温、气候恶劣的环境中，电缆料在面临低温的同时，其机械性能会迅速下降，容易变硬和磨损、开裂，从而大大缩短了电缆料的使用寿命，而且会造成安全隐患，所以，需要提供一种新的电缆材料。
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磨耐低温电缆材料，本发明耐低温性好，耐磨性高，机械性能好。
本发明提出的一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶20-30份，硅橡胶50-70份，溶聚丁苯橡胶30-40份，复合填料60-80份，环氧大豆油4-6份，氢氧化镁20-30份，微胶囊化红磷10-20份，Si69 1-2份，硫磺1-2份，二叔丁基过氧化物0.3-0.5份，促进剂TMTD 0.1-0.3份，稀土稳定剂1-3份，Ca/Zn复合稳定剂1-3份，抗氧剂0.3-0.5份，石蜡油2-4份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土。
优选地，复合填料中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土的重量比为1-2：2-4：3-5。
优选地，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
优选地，改性硅藻土为硅藻土经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性得到。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，取碳纤维，升温至400-450℃，保温30-40s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中分散均匀，加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至70-90℃，搅拌8-12h，过滤，洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至400-450℃，保温30-40s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为5-7wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至70-90℃，以300-500r/min的速度搅拌8-12h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为8-9：1-2。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为1-3：20-60：3-5。
本发明的制备方法为：将氢化丁腈橡胶、硅橡胶、溶聚丁苯橡胶混合，升温至80℃，密炼30min，加入复合填料，密炼50min，加入环氧大豆油、氢氧化镁、微胶囊化红磷、Si69、稀土稳定剂、Ca/Zn复合稳定剂、抗氧剂、石蜡油，继续密炼40min，升温至165℃，加入硫磺、二叔丁基过氧化物、促进剂TMTD，硫化10min经双螺旋杆挤出机挤出得到耐磨耐低温电缆材料。
本发明选用的硅橡胶具有良好的耐低温性能，氢化丁腈橡胶具有优异的机械强度，抗撕裂性能，耐磨性能，溶聚丁苯橡胶具有良好的耐磨性，耐寒性和机械性能，三者相互配合可以大大增加本发明的耐低温性能，耐磨性和机械性能；纳米二氧化硅和橡胶混合，可以增加橡胶的耐磨性和抗冲击性能；硅藻土具有良好的耐低温性能、耐磨性能和吸附性能，经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性后，使其与橡胶的相容性大大增加，可以在橡胶硫化过程中起到架桥作用，增加本发明的机械性能，耐磨性能和耐低温性能；碳纤维具有良好的抗拉伸性和柔韧性，但不易与橡胶混匀，用高温处理碳纤维，使其表面变得的粗糙并暴露出大量羟基，然后与γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷反应，使得碳纤维表面的羟基和水解后的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷上的硅羟基键合，使得γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷接枝在碳纤维表面，粗糙的表面可以进一步促进γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的附着，从而大大增加了碳纤维和橡胶的相容性，并且改性碳纤维上的碳碳双键和硅橡胶上的碳碳双键可以缩合；改性硅藻土可以吸附改性碳纤维和纳米二氧化硅，并与橡胶均匀分散，在橡胶硫化时起架桥作用，吸附在改性硅藻土上的改性碳纤维也可以参与橡胶硫化形成复杂网络，纳米二氧化硅可以均匀分布在交联网络中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土三者相互配合，从而可以大大增加本发明的耐低温性能、耐磨性能和机械性能；纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土三者以合适的比例配比可以进一步增加本发明的抗开裂性能和耐低温性能；环氧大豆油为增塑剂，可以进一步增加本发明的韧性和加工性能；氢氧化镁、微胶囊化红磷为阻燃剂；稀土稳定剂、Ca/Zn复合稳定剂、抗氧剂相互配合，可以增加本发明的稳定性和使用寿命；Si69可以促进各物质均匀分散，增加本发明的机械性能；石蜡油可以增加本发明的加工流动性；硫磺、二叔丁基过氧化物、促进剂TMTD相互配合，可使橡胶交联硫化，形成致密的交联网络，各物质可均匀分散在交联网络中，进一步增加本发明的机械性能。
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
一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶25份，硅橡胶60份，溶聚丁苯橡胶35份，复合填料70份，环氧大豆油5份，氢氧化镁25份，微胶囊化红磷15份，Si69 1.5份，硫磺1.5份，二叔丁基过氧化物0.4份，促进剂TMTD 0.2份，稀土稳定剂2份，Ca/Zn复合稳定剂2份，抗氧剂0.4份，石蜡油3份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土。
实施例2
一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶20份，甲基乙烯基硅橡胶70份，溶聚丁苯橡胶30份，复合填料80份，环氧大豆油4份，氢氧化镁30份，微胶囊化红磷10份，Si69 2份，硫磺1份，二叔丁基过氧化物0.5份，促进剂TMTD 0.1份，稀土稳定剂3份，Ca/Zn复合稳定剂1份，抗氧剂0.5份，石蜡油2份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土，其中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土的重量比为2：2：5；
在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至400℃，保温40s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为5wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至90℃，以300r/min的速度搅拌12h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维，其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为4：1，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：60：3。
实施例3
一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶30份，甲基乙烯基硅橡胶50份，溶聚丁苯橡胶40份，复合填料60份，环氧大豆油6份，氢氧化镁20份，微胶囊化红磷20份，Si69 1份，硫磺2份，二叔丁基过氧化物0.3份，促进剂TMTD 0.3份，稀土稳定剂1份，Ca/Zn复合稳定剂3份，抗氧剂0.3份，石蜡油4份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土，其中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土的重量比为1：4：3；
在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至450℃，保温30s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为7wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至70℃，以500r/min的速度搅拌8h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维，其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为9：1，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为3：20：5。
实施例4
一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶22份，甲基乙烯基硅橡胶65份，溶聚丁苯橡胶33份，复合填料75份，环氧大豆油4.5份，氢氧化镁28份，微胶囊化红磷12份，Si69 1.7份，硫磺1.3份，二叔丁基过氧化物0.45份，促进剂TMTD 0.15份，稀土稳定剂2.5份，Ca/Zn复合稳定剂1.5份，抗氧剂0.45份，石蜡油2.5份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土，其中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土的重量比为1.7：2.5：4.5；
在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至420℃，保温38s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为5.5wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至85℃，以350r/min的速度搅拌11h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维，其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为41：9，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为3：100：7。
实施例5
一种耐磨耐低温电缆材料，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶28份，甲基乙烯基硅橡胶55份，溶聚丁苯橡胶37份，复合填料65份，环氧大豆油5.5份，氢氧化镁22份，微胶囊化红磷18份，Si69 1.3份，硫磺1.7份，二叔丁基过氧化物0.35份，促进剂TMTD 0.25份，稀土稳定剂1.5份，Ca/Zn复合稳定剂2.5份，抗氧剂0.35份，石蜡油3.5份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土，其中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性硅藻土的重量比为1.3：3.5：3.5；
在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至440℃，保温32s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为6.5wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至75℃，以450r/min的速度搅拌9h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维，其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为22：3，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为5：60：9。
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 (8)

1.一种耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶20-30份，硅橡胶50-70份，溶聚丁苯橡胶30-40份，复合填料60-80份，环氧大豆油4-6份，氢氧化镁20-30份，微胶囊化红磷10-20份，Si69 1-2份，硫磺1-2份，二叔丁基过氧化物0.3-0.5份，促进剂TMTD 0.1-0.3份，稀土稳定剂1-3份，Ca/Zn复合稳定剂1-3份，抗氧剂0.3-0.5份，石蜡油2-4份；
其中，复合填料的原料包括：纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土。
2.根据权利要求1所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，复合填料中，纳米二氧化硅、改性碳纤维、改性硅藻土的重量比为1-2：2-4：3-5。
3.根据权利要求1或2所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，改性硅藻土为硅藻土经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性得到。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，取碳纤维，升温至400-450℃，保温30-40s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中分散均匀，加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至70-90℃，搅拌8-12h，过滤，洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维。
6.根据权利要求5所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，取清洗后的碳纤维，升温至400-450℃，保温30-40s，冷却至室温得到物料A；将物料A加入乙醇中超声分散均匀，加入质量分数为5-7wt％γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，升温至70-90℃，以300-500r/min的速度搅拌8-12h，过滤，用水洗涤滤饼，干燥得到改性碳纤维。
7.根据权利要求5所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇和水的混合液，其中，乙醇和水的体积比为8-9：1-2。
8.根据权利要求5所述耐磨耐低温电缆材料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，物料A、乙醇、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为1-3：20-60：3-5。
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