CN107057330A - 一种耐磨耐寒电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐寒电缆料及其制备方法，涉及电缆技术领域，包括以下份计的原料：改性聚氨酯65~75份、丁腈橡胶45~55份、改性硫酸钙晶须40~45份、硫磺40~42份、纳米碳酸钙35~40份、硅橡胶30~35份、石蜡油27~32份、废茶叶24~26份、高耐磨炭黑20~22份、谷壳15~20份和助剂15~20份。本发明采用改性改性聚氨酯为主要原料，制备出的电缆料耐寒耐磨性能优异，制备方法，工艺简单，适合大规模生产。

Description

一种耐磨耐寒电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一耐磨耐寒电缆料及其制备方法。
背景技术
目前，聚氨酯材料凭借优良的物理、化学性能及生产效率高、投资费用低等优势，被广泛应用于汽车制造、建筑节能、高性能粘胶剂、新型环保涂料等领域。
现有技术中的聚氨酯橡胶电缆材料的耐寒耐磨性能以及韧性无法满足实际生产过程中的需求，因此亟需发明一种优异耐寒耐磨性能以及高韧性的电缆料。
发明内容
本发明的目的是提供一耐磨耐寒电缆料及其制备方法，采用改性改性聚氨酯为主要原料，制备出的电缆料耐寒耐磨性能优异，制备方法，工艺简单，适合大规模生产。
本发明提供了如下的技术方案：一种耐磨耐寒电缆料，包括以下份计的原料：改性聚氨酯65~75份、丁腈橡胶45~55份、改性硫酸钙晶须40~45份、硫磺40~42份、纳米碳酸钙35~40份、硅橡胶30~35份、石蜡油27~32份、废茶叶24~26份、高耐磨炭黑20~22份、谷壳15~20份和助剂15~20份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇30~32份、甲苯二异氰酸酯15~20份、1，4-丁二醇10~13份、二羟甲基丙酸5~7份和三乙胺2~4份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂2~5份、润滑剂2~4份、紫外光屏蔽剂2~3份、紫外光吸收剂1~3份、硫化剂1~2份、耐磨剂0.2~1.2份、填充剂0.2~0.8份、阻燃剂0.2~0.6份、促进剂0.1~0.3份和防老剂0.1~0.2份。
其中，所述改性硫酸钙晶须包括以下份计的原料：硫酸钙晶须20~25份、乙醇水溶液15~20份、醋酸13~15份和硅烷偶联剂5~10份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将乙醇水溶液、醋酸和硅烷偶联剂在200~300r/min转速条件下混合均匀，然后加入硫酸钙晶须，在40~43℃温度条件下磁力搅拌，过滤，水洗至中性，然后在90~120℃抽真空，干燥，得到所述改性硫酸钙晶须。
其中，所述废茶叶为以甲基丙烯酸酯作为改性剂制备得到的改性废茶叶。
其中，所述耐寒型增塑剂为邻苯二甲酸二月桂酯、癸二酸二辛酯、己二酸二酯、磷酸三辛酯、环氧十八酸辛酯和环氧大豆油中一种或几种的混合物。
其中，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述紫外光屏蔽剂为钛白粉或氧化锌，所述紫外光吸收剂为水杨酸类或二苯甲酮类，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰中的一种或者多种，所述耐磨剂为二硫化钼，所述填充剂为碳化钙，所述阻燃剂为氢氧化镁和磷酸三辛酯按照2~3：1的比例混合而成。
其中，所述促进剂为促进剂TT、促进剂DM、促进剂TE、促进剂NS、促进剂DZ、促进剂CZ中的一种或者多种的组合。
其中，所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂MB中的一种或者多种的组合
本发明提供的一种耐磨耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备改性聚氨酯
按照配比准备聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺；
将聚己内酯二醇和甲苯二异氰酸酯混合均匀，升温至70~80℃，保温1~2h，加入1，4-丁二醇，扩链1~2h；然后降温至60~63℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应2~3h，然后冷却至30~35℃，在高速搅拌下加入三乙胺，中和，乳化，即得到所述改性聚氨酯；
（2）、制备成品
按照配比准备剩余原料并与步骤（1）得到的改性聚氨酯混合，在捏合机中搅拌均匀，然后将搅拌好的物料送入双螺杆双阶挤塑机，控温110~130℃，塑化挤出，造粒，即得到所述耐磨耐寒电缆料。
本发明的有益效果：采用改性改性聚氨酯为主要原料，制备出的电缆料耐寒耐磨性能优异，制备方法，工艺简单，适合大规模生产，具体如下：
（1）、本发明利用聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺制备改性聚氨酯，以聚已内酯二醇和甲苯二异氰酸酯为主，通过添加扩链剂1，4-丁二醇和二羟甲基丙酸，合成得到改性聚氨酯，提高聚氨酯材料的耐寒耐磨性能和韧性；
（2）、本发明利用乙醇水溶液、醋酸、硅烷偶联剂和硫酸钙晶须为原料制备改性硫酸钙晶须，用于辅助提高改性聚氨酯的撕裂强度，从而提高整体的耐磨性；
（3）、本发明中添加的耐寒型增塑剂，不仅可以改善改性聚氨酯基料的加工性能，而且能够提高整体的耐寒性能，增强电缆料抗低温能力，使其可以在低于-60℃，不低于-80℃的低温环境下正常工作，扭曲不开裂，延长使用寿命；
（4）、本发明中添加硬脂酸锌作为润滑剂，可以改善电缆料的润滑效果和光亮度，还可以在保证材料性能稳定的前提下，大幅提升电缆料挤出时的速度，从而提升生产效率和降低生产成本；添加紫外线吸收剂，使其不仅耐低温，而且具备一定的耐高温性能；添加阻燃剂，使其具备耐火阻燃的性能；
（5）、本发明中添加改性废茶叶，延长了电缆料的正硫化时间、提高硬度和耐油性，但是其拉伸强度和扯断伸长率却有所下降，将谷壳作为原料加入，有效改善了因废茶叶添加引起的拉伸强度和扯断伸长率的降低。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种耐磨耐寒电缆料，包括以下份计的原料：改性聚氨酯65份、丁腈橡胶45份、改性硫酸钙晶须40份、硫磺40份、纳米碳酸钙35份、硅橡胶30份、石蜡油27份、废茶叶24份、高耐磨炭黑20份、谷壳15份和助剂15份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇30份、甲苯二异氰酸酯15份、1，4-丁二醇10份、二羟甲基丙酸5份和三乙胺2份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂2份、润滑剂2份、紫外光屏蔽剂2份、紫外光吸收剂1份、硫化剂1份、耐磨剂0.2份、填充剂0.2份、阻燃剂0.2份、促进剂0.1份和防老剂0.1份。
其中，所述改性硫酸钙晶须包括以下份计的原料：硫酸钙晶须20份、乙醇水溶液15份、醋酸13份和硅烷偶联剂5份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将乙醇水溶液、醋酸和硅烷偶联剂在200r/min转速条件下混合均匀，然后加入硫酸钙晶须，在40℃温度条件下磁力搅拌，过滤，水洗至中性，然后在90℃抽真空，干燥，得到所述改性硫酸钙晶须。
其中，所述废茶叶为以甲基丙烯酸酯作为改性剂制备得到的改性废茶叶。
其中，所述耐寒型增塑剂为邻苯二甲酸二月桂酯。
其中，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述紫外光屏蔽剂为钛白粉，所述紫外光吸收剂为水杨酸类，所述硫化剂为过氧化二异丙苯，所述耐磨剂为二硫化钼，所述填充剂为碳化钙，所述阻燃剂为氢氧化镁和磷酸三辛酯按照2：1的比例混合而成。
其中，所述促进剂为促进剂TT。
其中，所述防老剂为防老剂RD。
本发明提供的一种耐磨耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备改性聚氨酯
按照配比准备聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺；
将聚己内酯二醇和甲苯二异氰酸酯混合均匀，升温至70℃，保温1h，加入1，4-丁二醇，扩链1h；然后降温至60℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应2~3h，然后冷却至30℃，在高速搅拌下加入三乙胺，中和，乳化，即得到所述改性聚氨酯；
（2）、制备成品
按照配比准备剩余原料并与步骤（1）得到的改性聚氨酯混合，在捏合机中搅拌均匀，然后将搅拌好的物料送入双螺杆双阶挤塑机，控温110℃，塑化挤出，造粒，即得到所述耐磨耐寒电缆料。
实施例2
一种耐磨耐寒电缆料，包括以下份计的原料：改性聚氨酯75份、丁腈橡胶55份、改性硫酸钙晶须45份、硫磺42份、纳米碳酸钙40份、硅橡胶35份、石蜡油32份、废茶叶26份、高耐磨炭黑22份、谷壳20份和助剂20份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇32份、甲苯二异氰酸酯20份、1，4-丁二醇13份、二羟甲基丙酸7份和三乙胺4份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂5份、润滑剂4份、紫外光屏蔽剂3份、紫外光吸收剂3份、硫化剂2份、耐磨剂1.2份、填充剂0.8份、阻燃剂0.6份、促进剂0.3份和防老剂0.2份。
其中，所述改性硫酸钙晶须包括以下份计的原料：硫酸钙晶须25份、乙醇水溶液20份、醋酸15份和硅烷偶联剂10份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将乙醇水溶液、醋酸和硅烷偶联剂在300r/min转速条件下混合均匀，然后加入硫酸钙晶须，在43℃温度条件下磁力搅拌，过滤，水洗至中性，然后在120℃抽真空，干燥，得到所述改性硫酸钙晶须。
其中，所述废茶叶为以甲基丙烯酸酯作为改性剂制备得到的改性废茶叶。
其中，所述耐寒型增塑剂为癸二酸二辛酯。
其中，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述紫外光屏蔽剂为氧化锌，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类，所述硫化剂为过氧化苯甲酰，所述耐磨剂为二硫化钼，所述填充剂为碳化钙，所述阻燃剂为氢氧化镁和磷酸三辛酯按照3：1的比例混合而成。
其中，所述促进剂为促进剂DM。
其中，所述防老剂为防老剂4010NA。
本发明提供的一种耐磨耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备改性聚氨酯
按照配比准备聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺；
将聚己内酯二醇和甲苯二异氰酸酯混合均匀，升温至80℃，保温2h，加入1，4-丁二醇，扩链2h；然后降温至63℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应3h，然后冷却至35℃，在高速搅拌下加入三乙胺，中和，乳化，即得到所述改性聚氨酯；
（2）、制备成品
按照配比准备剩余原料并与步骤（1）得到的改性聚氨酯混合，在捏合机中搅拌均匀，然后将搅拌好的物料送入双螺杆双阶挤塑机，控温130℃，塑化挤出，造粒，即得到所述耐磨耐寒电缆料。
实施例3
一种耐磨耐寒电缆料，包括以下份计的原料：改性聚氨酯70份、丁腈橡胶50份、改性硫酸钙晶须42.5份、硫磺41份、纳米碳酸钙37.5份、硅橡胶32.5份、石蜡油30份、废茶叶25份、高耐磨炭黑21份、谷壳17.5份和助剂17.5份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇31份、甲苯二异氰酸酯17份、1，4-丁二醇12份、二羟甲基丙酸6份和三乙胺3份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂3.5份、润滑剂3份、紫外光屏蔽剂2.5份、紫外光吸收剂2份、硫化剂1.5份、耐磨剂0.7份、填充剂0.5份、阻燃剂0.4份、促进剂0.2份和防老剂0.15份。
其中，所述改性硫酸钙晶须包括以下份计的原料：硫酸钙晶须22.5份、乙醇水溶液17.5份、醋酸14份和硅烷偶联剂7.5份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将乙醇水溶液、醋酸和硅烷偶联剂在250r/min转速条件下混合均匀，然后加入硫酸钙晶须，在42℃温度条件下磁力搅拌，过滤，水洗至中性，然后在105℃抽真空，干燥，得到所述改性硫酸钙晶须。
其中，所述废茶叶为以甲基丙烯酸酯作为改性剂制备得到的改性废茶叶。
其中，所述耐寒型增塑剂为环氧大豆油。
其中，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述紫外光屏蔽剂为钛白粉，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类，所述硫化剂为双叔丁基过氧异丙基苯，所述耐磨剂为二硫化钼，所述填充剂为碳化钙，所述阻燃剂为氢氧化镁和磷酸三辛酯按照2：1的比例混合而成。
其中，所述促进剂为促进剂NS。
其中，所述防老剂为防老剂4020。
本发明提供的一种耐磨耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、制备改性聚氨酯
按照配比准备聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺；
将聚己内酯二醇和甲苯二异氰酸酯混合均匀，升温至75℃，保温1.5h，加入1，4-丁二醇，扩链1.5h；然后降温至62℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应2.5h，然后冷却至32.5℃，在高速搅拌下加入三乙胺，中和，乳化，即得到所述改性聚氨酯；
（2）、制备成品
按照配比准备剩余原料并与步骤（1）得到的改性聚氨酯混合，在捏合机中搅拌均匀，然后将搅拌好的物料送入双螺杆双阶挤塑机，控温120℃，塑化挤出，造粒，即得到所述耐磨耐寒电缆料。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨耐寒电缆料，其特征在于，包括以下份计的原料：改性聚氨酯65~75份、丁腈橡胶45~55份、改性硫酸钙晶须40~45份、硫磺40~42份、纳米碳酸钙35~40份、硅橡胶30~35份、石蜡油27~32份、废茶叶24~26份、高耐磨炭黑20~22份、谷壳15~20份和助剂15~20份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇30~32份、甲苯二异氰酸酯15~20份、1，4-丁二醇10~13份、二羟甲基丙酸5~7份和三乙胺2~4份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂2~5份、润滑剂2~4份、紫外光屏蔽剂2~3份、紫外光吸收剂1~3份、硫化剂1~2份、耐磨剂0.2~1.2份、填充剂0.2~0.8份、阻燃剂0.2~0.6份、促进剂0.1~0.3份和防老剂0.1~0.2份。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，包括以下份计的原料：改性聚氨酯70份、丁腈橡胶50份、改性硫酸钙晶须42.5份、硫磺41份、纳米碳酸钙37.5份、硅橡胶32.5份、石蜡油29份、废茶叶25份、高耐磨炭黑21份、谷壳17.5份和助剂17.5份；
所述改性聚氨酯包括以下份计的原料：聚己内酯二醇31份、甲苯二异氰酸酯17.5份、1，4-丁二醇12份、二羟甲基丙酸6份和三乙胺3份；
所述助剂包括以下份计的原料：耐寒型增塑剂3.5份、润滑剂3份、紫外光屏蔽剂2.5份、紫外光吸收剂2份、硫化剂1.5份、耐磨剂0.7份、填充剂0.5份、阻燃剂0.4份、促进剂0.2份和防老剂0.15份。
3.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须包括以下份计的原料：硫酸钙晶须20~25份、乙醇水溶液15~20份、醋酸13~15份和硅烷偶联剂5~10份。
4.根据权利要求3所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将乙醇水溶液、醋酸和硅烷偶联剂在200~300r/min转速条件下混合均匀，然后加入硫酸钙晶须，在40~43℃温度条件下磁力搅拌，过滤，水洗至中性，然后在90~120℃抽真空，干燥，得到所述改性硫酸钙晶须。
5.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述废茶叶为以甲基丙烯酸酯作为改性剂制备得到的改性废茶叶。
6.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述耐寒型增塑剂为邻苯二甲酸二月桂酯、癸二酸二辛酯、己二酸二酯、磷酸三辛酯、环氧十八酸辛酯和环氧大豆油中一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述紫外光屏蔽剂为钛白粉或氧化锌，所述紫外光吸收剂为水杨酸类或二苯甲酮类，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰中的一种或者多种，所述耐磨剂为二硫化钼，所述填充剂为碳化钙，所述阻燃剂为氢氧化镁和磷酸三辛酯按照2~3：1的比例混合而成。
8.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述促进剂为促进剂TT、促进剂DM、促进剂TE、促进剂NS、促进剂DZ、促进剂CZ中的一种或者多种的组合。
9.根据权利要求1所述的耐磨耐寒电缆料，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂MB中的一种或者多种的组合。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的耐磨耐寒电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、制备改性聚氨酯
按照配比准备聚己内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺；
将聚己内酯二醇和甲苯二异氰酸酯混合均匀，升温至70~80℃，保温1~2h，加入1，4-丁二醇，扩链1~2h；然后降温至60~63℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应2~3h，然后冷却至30~35℃，在高速搅拌下加入三乙胺，中和，乳化，即得到所述改性聚氨酯；
（2）、制备成品
按照配比准备剩余原料并与步骤（1）得到的改性聚氨酯混合，在捏合机中搅拌均匀，然后将搅拌好的物料送入双螺杆双阶挤塑机，控温110~130℃，塑化挤出，造粒，即得到所述耐磨耐寒电缆料。
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