CN107501763A - 耐寒电缆护层材料及其制备方法 - Google Patents

耐寒电缆护层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐寒电缆护层材料及其制备方法，该制备方法包括：1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐进行水热反应制得修饰石墨烯；2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠混炼制成母胶；3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂混炼以制成耐寒电缆护层材料。通过该方法制得的耐寒电缆护层材料具有优异的耐寒性，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

Description

耐寒电缆护层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆护层材料，具体地，涉及一种耐寒电缆护层材料。
背景技术
电缆主要由以下四部分组成。导电线芯：用高电导率材料(铜或铝)制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线芯可能由单根导线或多根导线绞合而成；绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套；保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。
现有的绝缘层材料虽然能够满足现有的需求，但是部分电缆需要在低温的环境中工作，进而使得其力学性能产生较大的变化甚至是产生冻裂使其难以起到保护的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐寒电缆护层材料及其制备方法，通过该方法制得的耐寒电缆护层材料具有优异的耐寒性，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了本发明提供了一种耐寒电缆护层材料的制备方法，该制备方法包括：
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐进行水热反应制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠混炼制成母胶；
3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂混炼以制成耐寒电缆护层材料。
本发明还提供了一种耐寒电缆护层材料，该道交通用环保型耐寒电缆绝缘材料通过上述的方法制备而成。
通过上述技术方案，本发明首先通过水热法制得掺杂的修饰石墨烯，该修饰石墨烯具有优异的抗寒性能；接着将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠混炼制成母胶；最后，通过修饰石墨烯、硫化剂对母胶进行进一步的改性进而使得该电缆绝缘材料具有优异的抗寒性能。同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了本发明提供了一种耐寒电缆护层材料的制备方法，该制备方法包括：
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐进行水热反应制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠混炼制成母胶；
3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂混炼以制成耐寒电缆护层材料。
在本发明的步骤1)中，各原料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤1)中，还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐的重量比为10：2-4：0.4-0.6：0.1-0.3。
在本发明的步骤1)中，还原剂溶液的种类以及浓度可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤1)中，所述还原剂溶液为硼氢化钾水溶液和/或硼氢化钠水溶液；更优选地，所述还原剂溶液中还原剂的含量为15-20重量％。
在本发明的步骤1)中，各物料的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤1)中，所述硫化物以选自硫化钾、硫化钠和硫化铵中的至少一者；所述铅盐选自硝酸铅和/或氯化铅。
在本发明的步骤1)中，水热反应的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤1)中，水热反应满足以下条件：反应温度为200-240℃，反应时间为8-10h。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤2)中，三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠的重量比为100：10-15：35-40：5-9：22-36：1.5-6：2-4。
在本发明的步骤2)中，混料的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤2)中，混炼满足以下条件：混炼温度为220-240℃，混炼时间为80-120min。
在本发明的步骤3)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤3)中，母胶、修饰石墨烯、硫化剂的重量比为1：0.05-0.15：0.04-0.06。
在本发明的步骤3)中，混炼的温度可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤3)中，混炼满足以下条件：混炼温度为170-220℃。
在本发明的步骤3)中，混炼的具体过程可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，在步骤3)中，混炼的具体过程如下：先将体系自15-35℃以1.3-1.4℃/min的速率升温至170-190℃，接着以0.6-0.8℃/min的速率升温至195-220℃并保温2-3h，最后以0.4-0.6℃/min的速率降温至15-35℃。
在本发明的步骤3)中，硫化剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的耐寒性，优选地，硫化剂选自2-硫醇基苯噻唑、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的至少一者。
本发明还提供了一种耐寒电缆护层材料，该道交通用环保型耐寒电缆绝缘材料通过上述的方法制备而成。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液(浓度为18重量％，硼氢化钾水溶液)、氧化石墨烯、硫化物(硫化钾)以及铅盐(硝酸铅)按照10：3：0.5：0.2的重量比进行水热反应(反应温度为230℃，反应时间为9h)制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠按照100：13：38：7：29：4：3的重量比于230℃下混炼100min制成母胶；
3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂(2-硫醇基苯噻唑)按照1：0.09：0.05的重量比混炼(先将体系自25℃以1.35℃/min的速率升温至180℃，接着以0.7℃/min的速率升温至210℃并保温2.5h，最后以0.5℃/min的速率降温至25℃)以制成耐寒电缆护层材料料A1。
实施例2
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液(浓度为15重量％，硼氢化钠水溶液)、氧化石墨烯、硫化物(硫化钠)以及铅盐(氯化铅)按照10：4：0.6：0.3的重量比进行水热反应(反应温度为240℃，反应时间为10h)制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠按照100：15：40：9：36：6：4的重量比于220℃下混炼80min制成母胶；
3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂(2-硫醇基苯噻唑)按照1：0.15：0.06的重量比混炼(先将体系自35℃以1.4℃/min的速率升温至190℃，接着以0.8℃/min的速率升温至220℃并保温3h，最后以0.6℃/min的速率降温至35℃)以制成耐寒电缆护层材料料A2。
实施例3
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液(浓度为15重量％，硼氢化钠水溶液)、氧化石墨烯、硫化物(硫化铵)以及铅盐(氯化铅)按照10：4：0.6：0.3的重量比进行水热反应(反应温度为240℃，反应时间为10h)制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠按照100：15：40：9：36：6：4的重量比于240℃下混炼120min制成母胶；
3)将母胶、修饰石墨烯、硫化剂(2-硫醇基苯噻唑)按照1：0.15：0.06的重量比混炼(先将体系自35℃以1.4℃/min的速率升温至190℃，接着以0.8℃/min的速率升温至220℃并保温3h，最后以0.6℃/min的速率降温至35℃)以制成耐寒电缆护层材料料A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得耐寒电缆护层材料B1，不同的是，步骤3)中未使用硫化剂。该耐寒电缆护层材料的抗寒性能参数见表1。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得耐寒电缆护层材料B2，不同的是，步骤3)中未使用修饰石墨烯。该耐寒电缆护层材料的抗寒性能参数见表1。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得耐寒电缆护层材料B3，不同的是，步骤1)未使用氧化石墨烯。该耐寒电缆护层材料的抗寒性能参数见表1。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得耐寒电缆护层材料B4，不同的是，步骤1)未使用硫化物。该耐寒电缆护层材料的抗寒性能参数见表1。
对比例5
按照实施例1的方法进行制得耐寒电缆护层材料B5，不同的是，步骤1)未使用铅盐。该耐寒电缆护层材料的抗寒性能参数见表1。
检测例1
以电缆护层材料料25℃时的抗压强度(以ISO 2474-1972记载的方法检测)为基准，然后在低温条件性检测其抗压强度，一旦抗压强度的变化差达到10％则此时的温度为低温形变温度(℃)。
表1
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的复合材料具有优异的绝缘性能和耐高温性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐寒电缆护层材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)在惰性气体的存在下，将还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐进行水热反应制得修饰石墨烯；
2)将三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠混炼制成母胶；
3)将所述母胶、修饰石墨烯、硫化剂混炼以制成耐寒电缆护层材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述还原剂溶液、氧化石墨烯、硫化物以及铅盐的重量比为10：2-4：0.4-0.6：0.1-0.3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述还原剂溶液为硼氢化钾水溶液和/或硼氢化钠水溶液；
优选地，所述还原剂溶液中还原剂的含量为15-20重量％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述硫化物以选自硫化钾、硫化钠和硫化铵中的至少一者；所述铅盐选自硝酸铅和/或氯化铅。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述水热反应满足以下条件：反应温度为200-240℃，反应时间为8-10h。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述三元乙丙橡胶、纳米高岭土、氯化石蜡、滑石粉、六溴环十二烷、勃姆石和钼酸钠的重量比为100：10-15：35-40：5-9：22-36：1.5-6：2-4。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述混炼满足以下条件：混炼温度为220-240℃，混炼时间为80-120min。
8.根据权利要求1-5、7中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述母胶、修饰石墨烯、硫化剂的重量比为1：0.05-0.15：0.04-0.06。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述混炼满足以下条件：混炼温度为170-220℃。
优选地，在步骤3)中，所述混炼的具体过程如下：先将体系自15-35℃以1.3-1.4℃/min的速率升温至170-190℃，接着以0.6-0.8℃/min的速率升温至195-220℃并保温2-3h，最后以0.4-0.6℃/min的速率降温至15-35℃；
更优选地，所述硫化剂选自2-硫醇基苯噻唑、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的至少一者。
10.一种耐寒电缆护层材料，其特征在于，所述耐寒电缆护层材料通过权利要求1-9中的任意一项所述的方法制备而成。
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