CN106832507A - 一种耐热导热聚乙烯电缆材料 - Google Patents

一种耐热导热聚乙烯电缆材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100‑120份，硅橡胶30‑50份，填料100‑140份，环氧大豆油2‑4份，柠檬酸三丁酯2‑4份，纳米氢氧化镁20‑40份，硼酸锌1‑5份，过氧化二异丙苯0.8‑1.2份，氧化锌0.2‑0.4份，硬脂酸0.3‑0.5份，马来酸酐接枝相容剂2‑4份，Ca/Zn复合稳定剂4‑6份，抗氧剂BHT 0.1‑0.4份，石蜡2‑4份。本发明耐热性高，导热性好，机械性能好，绝缘性好。

Description

一种耐热导热聚乙烯电缆材料
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种耐热导热聚乙烯电缆材料。
背景技术
电缆广泛用于各行各业，具有多种性能，但是对一些处于高温环境中的电缆，需要其电缆材料具有较好的耐热性。可以通过添加耐热或导热材料来增加电缆材料的耐热性，但是容易造成机械性能降低或绝缘性降低。
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热导热聚乙烯电缆材料，本发明耐热性高，导热性好，机械性能好，绝缘性好。
本发明提出的一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100-120份，硅橡胶30-50份，填料100-140份，环氧大豆油2-4份，柠檬酸三丁酯2-4份，纳米氢氧化镁20-40份，硼酸锌1-5份，过氧化二异丙苯0.8-1.2份，氧化锌0.2-0.4份，硬脂酸0.3-0.5份，马来酸酐接枝相容剂2-4份，Ca/Zn复合稳定剂4-6份，抗氧剂BHT 0.1-0.4份，石蜡2-4份。
优选地，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
优选地，聚乙烯为中密度聚乙烯。
优选地，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管。
优选地，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4-5：5-6：0.1-0.2。
优选地，氮化硅由400-500目氮化硅、600-800目氮化硅、1000目氮化硅组成。
优选地，400-500目氮化硅、600-800目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为4-5：2-3：1-1.5。
优选地，在改性碳纳米管的制备过程中，取羧基化多壁碳纳米管，加入乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯，超声分散均匀，升温至100-110℃，保温搅拌30-35h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至60-70℃，真空干燥得到改性碳纳米管。
优选地，在改性碳纳米管的制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的重量比为2-4：7-8：4-5。
本发明的制备方法为：将聚乙烯、硅橡胶、填料、马来酸酐接枝相容剂混匀后，加入环氧大豆油、柠檬酸三丁酯、纳米氢氧化镁、硼酸锌、过氧化二异丙苯、氧化锌、硬脂酸、Ca/Zn复合稳定剂、抗氧剂BHT、石蜡混匀得到混合物；将混合物加入挤出机中进行造粒、熔融处理得到熔融物料；然后经双螺杆挤出机挤出，冷却得到耐热导热聚乙烯电缆材料。
本发明选用的聚乙烯具有良好的电绝缘性、韧性、冲击强度、耐腐蚀性能、耐低温性能，同时聚乙烯的分子链规整性好，具有较好的导热性能，但耐热性较低；硅橡胶具有良好的耐高低温、耐腐蚀、绝缘性能，但是机械性能较低，通过聚乙烯与硅橡胶以合适比例相互配合，使得本发明的耐高温、导热和机械性能相互协调，从而增加本发明的耐热导热性能和机械性能；填料选用氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管相互配合，氮化硅具有良好的耐高温、导热、耐磨、绝缘性能，不同粒径的氮化硅配合气相白炭黑，在马来酸酐接枝相容剂的作用下均匀分散在聚乙烯和硅橡胶中，小粒径的氮化硅周围紧密凝聚着聚乙烯和硅橡胶，起到微晶的作用，从而大大增加本发明的机械性能，大粒径的氮化硅粒子在聚乙烯和硅橡胶中堆积并与小粒径氮化硅连接形成导热通路，从而大大增加本发明的导热性、耐热性；气相白炭黑可以填补、消除大粒径氮化硅与聚乙烯和硅橡胶混匀时产生的气孔，增加本发明的致密性，从而进一步增加本发明的导热性和机械性能；碳纳米管具有良好的机械性能、导热性能，经乙烯基三甲氧基硅烷改性的碳纳米管，在马来酸酐接枝相容剂的作用下可以均匀分散在聚乙烯和硅橡胶中，并与硅橡胶中碳碳双键缩合，使得碳纳米管紧密结合在硅橡胶和聚乙烯中，并与氮化硅、气相白炭黑相互配合，形成导热通路从而进一步增加本发明的导热性能，并能增加本发明的机械性能；氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管以合适比例相互配合，在保持本发明具有良好导热性和机械性能的同时，还能使得本发明保持良好的绝缘性；环氧大豆油、柠檬酸三丁酯为增塑剂，可以增加本发明的韧性；纳米氢氧化镁、硼酸锌相互配合可以增加本发明的阻燃性；Ca/Zn复合稳定剂、抗氧剂BHT相互配合，可以增加本发明的稳定性、抗氧化性能；过氧化二异丙苯、氧化锌、硬脂酸相互配合，交联形成复杂网络，增加本发明的机械性能；石蜡能增加本发明的加工流动性；上述各物质相互配合，使得本发明具有良好的导热、耐热和机械性能，并能保持较好的绝缘性。
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
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：聚乙烯110份，硅橡胶40份，填料120份，环氧大豆油3份，柠檬酸三丁酯3份，纳米氢氧化镁30份，硼酸锌3份，过氧化二异丙苯1份，氧化锌0.3份，硬脂酸0.4份，马来酸酐接枝相容剂3份，Ca/Zn复合稳定剂5份，抗氧剂BHT 0.25份，石蜡3份。
实施例2
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：中密度聚乙烯100份，甲基乙烯基硅橡胶50份，填料100份，环氧大豆油4份，柠檬酸三丁酯2份，纳米氢氧化镁40份，硼酸锌1份，过氧化二异丙苯1.2份，氧化锌0.2份，硬脂酸0.5份，马来酸酐接枝相容剂2份，Ca/Zn复合稳定剂6份，抗氧剂BHT0.1份，石蜡4份；
其中，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4：6：0.1。
实施例3
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：中密度聚乙烯120份，甲基乙烯基硅橡胶30份，填料140份，环氧大豆油2份，柠檬酸三丁酯4份，纳米氢氧化镁20份，硼酸锌5份，过氧化二异丙苯0.8份，氧化锌0.4份，硬脂酸0.3份，马来酸酐接枝相容剂4份，Ca/Zn复合稳定剂4份，抗氧剂BHT0.4份，石蜡2份；
其中，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为5：5：0.2；
氮化硅由400目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅组成，其中，400目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为4：3：1。
实施例4
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：中密度聚乙烯105份，甲基乙烯基硅橡胶45份，填料110份，环氧大豆油3.5份，柠檬酸三丁酯2.5份，纳米氢氧化镁35份，硼酸锌2份，过氧化二异丙苯1.1份，氧化锌0.25份，硬脂酸0.45份，马来酸酐接枝相容剂2.5份，Ca/Zn复合稳定剂5.5份，抗氧剂BHT 0.2份，石蜡3.5份；
其中，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4.2：5.7：0.13；
氮化硅由500目氮化硅、600目氮化硅、1000目氮化硅组成，其中，500目氮化硅、600目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为5：2：1.5；
在改性碳纳米管的制备过程中，取羧基化多壁碳纳米管，加入乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯，超声分散均匀，升温至100℃，保温搅拌35h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至60℃，真空干燥得到改性碳纳米管，其中，羧基化多壁碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的重量比为4：7：5。
实施例5
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：中密度聚乙烯115份，甲基乙烯基硅橡胶35份，填料130份，环氧大豆油2.5份，柠檬酸三丁酯3.5份，纳米氢氧化镁25份，硼酸锌4份，过氧化二异丙苯0.9份，氧化锌0.35份，硬脂酸0.35份，马来酸酐接枝相容剂3.5份，Ca/Zn复合稳定剂4.5份，抗氧剂BHT 0.3份，石蜡2.5份；
其中，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4.8：5.3：0.17；
氮化硅由400目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅组成，其中，400目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为4.3：2.8：1.1；
在改性碳纳米管的制备过程中，取羧基化多壁碳纳米管，加入乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯，超声分散均匀，升温至110℃，保温搅拌30h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至70℃，真空干燥得到改性碳纳米管，其中，羧基化多壁碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的重量比为2：8：4。
实施例6
一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其原料按重量份包括：中密度聚乙烯110份，甲基乙烯基硅橡胶40份，填料120份，环氧大豆油3份，柠檬酸三丁酯3份，纳米氢氧化镁30份，硼酸锌3份，过氧化二异丙苯1份，氧化锌0.3份，硬脂酸0.4份，马来酸酐接枝相容剂3份，Ca/Zn复合稳定剂5份，抗氧剂BHT0.25份，石蜡3份；
其中，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4.5：5.5：0.15；
氮化硅由500目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅组成，其中，500目氮化硅、800目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为4.5：2.5：1.2；
在改性碳纳米管的制备过程中，取羧基化多壁碳纳米管，加入乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯，超声分散均匀，升温至105℃，保温搅拌33h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至65℃，真空干燥得到改性碳纳米管，其中，羧基化多壁碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的重量比为3：7.5：4.5。
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)

1.一种耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚乙烯100-120份，硅橡胶30-50份，填料100-140份，环氧大豆油2-4份，柠檬酸三丁酯2-4份，纳米氢氧化镁20-40份，硼酸锌1-5份，过氧化二异丙苯0.8-1.2份，氧化锌0.2-0.4份，硬脂酸0.3-0.5份，马来酸酐接枝相容剂2-4份，Ca/Zn复合稳定剂4-6份，抗氧剂BHT 0.1-0.4份，石蜡2-4份。
2.根据权利要求1所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
3.根据权利要求1或2所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，聚乙烯为中密度聚乙烯。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，填料的原料包括：氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管，其中，氮化硅、气相白炭黑、改性碳纳米管的重量比为4-5：5-6：0.1-0.2。
6.根据权利要求4或5所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，氮化硅由400-500目氮化硅、600-800目氮化硅、1000目氮化硅组成。
7.根据权利要求6所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，400-500目氮化硅、600-800目氮化硅、1000目氮化硅的重量比为4-5：2-3：1-1.5。
8.根据权利要求4或5所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，在改性碳纳米管的制备过程中，取羧基化多壁碳纳米管，加入乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯，超声分散均匀，升温至100-110℃，保温搅拌30-35h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至60-70℃，真空干燥得到改性碳纳米管。
9.根据权利要求8所述耐热导热聚乙烯电缆材料，其特征在于，在改性碳纳米管的制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷和甲苯的重量比为2-4：7-8：4-5。
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