CN108084608A - 一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯65‑80份、氯丁橡胶3‑15份、聚氨酯弹性体5‑12份、苯乙烯‑丙烯腈共聚物3‑8份、硫磺0.1‑0.5份、稳定剂3‑7份、磺化蓖麻油1‑3份、氧化石墨烯3‑9份、硼酸锌2‑5份、氢氧化镁2‑5份、氧化锌2‑5份、硬脂酸1‑3份、铝矾石2‑10份、石英粉3‑10份、蛭石1‑5份、苯酚2‑5份、三氯化铝1‑4份。本发明提出的含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其强度高，耐热性和耐寒性好，抗冲击性能优异，使用寿命长。

Description

一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料。
背景技术
聚氯乙烯加工性能良好、价格低廉，目前已被广泛应用于工业、农业、交通、建筑、通讯、医疗卫生等领域。随着其用量的增大以及应用领域的不断拓展，人们对其性能提出了更高的要求。现有的聚氯乙烯材料用于电缆中时存在耐热性不是很好，耐低温性和抗冲击性能差的缺陷，限制了其应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其强度高，耐热性和耐寒性好，抗冲击性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯65-80份、氯丁橡胶3-15份、聚氨酯弹性体5-12份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3-8份、硫磺0.1-0.5份、稳定剂3-7份、磺化蓖麻油1-3份、氧化石墨烯3-9份、硼酸锌2-5份、氢氧化镁2-5份、氧化锌2-5份、硬脂酸1-3份、铝矾石2-10份、石英粉3-10份、蛭石1-5份、苯酚2-5份、三氯化铝1-4份。
优选地，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、己二酸锌、β-二酮按重量比为2-10：1-5：3-9：1-5的混合物。
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：将氧化石墨烯和油酸加入反应装置中，升温至130-150℃后加入钛酸四丁酯，搅拌均匀后升温至180-220℃，反应3-5h，降温至80-90℃，加入醋酸酐搅拌反应3-5h，反应结束后减压蒸馏、洗涤、干燥得到物料A；将十二烷基硫酸钠和乳化剂OP-10加入水中搅拌均匀，升温至55-60℃，在氮气的保护下加入物料A和甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯，搅拌均匀后加入过硫酸铵，升温至80-90℃，搅拌反应3-5h，反应结束后降温、出料得到所述改性氧化石墨烯。
优选地，氧化石墨烯、油酸、醋酸酐的重量比为20-35：15-25：15-25。
优选地，钛酸四丁酯的重量为油酸重量的0.001-0.003倍。
优选地，物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯的重量比为20-35：10-27。
优选地，十二烷基硫酸钠的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02-0.05倍；乳化剂OP-10的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02-0.05倍。
优选地，所述氢氧化镁为磷酸三苯酯和甲基萘双十四烷基磺酸钠双子表面活性剂改性的氢氧化镁。
本发明所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其以聚氯乙烯为主料，同时加入了氯丁橡胶、聚氨酯弹性体进行配合，并加入了苯乙烯-丙烯腈共聚物，使聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚氨酯弹性体具有优异的互溶性，发挥最佳的协同作用，使材料具有较高的交联密度，改善了护套材料的力学性能，同时显著提高了护套材料的耐热性、耐油、耐化学腐蚀和耐候性，同时扩大了护套材料的适用的温度范围，赋予护套材料良好的耐寒性；改性氧化石墨烯的制备过程中，首先以氧化石墨烯、油酸为原料，通过控制反应的条件，使氧化石墨烯表面的羟基与油酸发生了酯化反应，加入醋酸酐后进一步发生了酯化反应，得到了表面改性的氧化石墨烯物料A；之后将物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯混合，在过硫酸铵的作用下，物料A表面的双键与甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯发生了聚合反应，得到从而将甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯引入到了氧化石墨烯的表面，得到了改性氧化石墨烯，将其加入体系中，一方面，与体系中的硼酸锌、氢氧化镁具有协同作用，起到了抑烟、促进炭层形成和防止形成熔滴的作用，在保持较低成本的前提下赋予护套材料优异的阻燃性，一方面，与体系中的铝矾石、石英粉、蛭石配合，在保持护套材料优异的力学性能的同时显著提高了护套材料的耐热性和耐候性；另一方面，因在氧化石墨烯的表面引入了油酸、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯等有机物，对电缆材料具有增塑的作用，提高了护套材料的综合性能；苯酚加入体系中，在三氯化铝的作用下能与体系中的聚氯乙烯发生作用，减少了聚氯乙烯中氯的含量，进一步提高了护套材料的热稳定性。
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
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯80份、氯丁橡胶3份、聚氨酯弹性体12份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3份、硫磺0.5份、稳定剂3份、磺化蓖麻油3份、氧化石墨烯3份、硼酸锌5份、氢氧化镁2份、氧化锌5份、硬脂酸1份、铝矾石10份、石英粉3份、蛭石5份、苯酚2份、三氯化铝4份。
实施例2
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯65份、氯丁橡胶15份、聚氨酯弹性体5份、苯乙烯-丙烯腈共聚物8份、硫磺0.1份、稳定剂7份、磺化蓖麻油1份、氧化石墨烯9份、硼酸锌2份、氢氧化镁5份、氧化锌2份、硬脂酸3份、铝矾石2份、石英粉10份、蛭石1份、苯酚5份、三氯化铝1份。
实施例3
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯68份、氯丁橡胶12份、聚氨酯弹性体6份、苯乙烯-丙烯腈共聚物7.5份、硫磺0.15份、稳定剂6份、磺化蓖麻油1.6份、氧化石墨烯8.3份、硼酸锌2.6份、氢氧化镁4.2份、氧化锌2.6份、硬脂酸2.6份、铝矾石4份、石英粉7份、蛭石2份、苯酚3.8份、三氯化铝1.6份；
其中，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、己二酸锌、β-二酮按重量比为2：5：3：5的混合物；
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：将氧化石墨烯和油酸加入反应装置中，升温至150℃后加入钛酸四丁酯，搅拌均匀后升温至180℃，反应5h，降温至80℃，加入醋酸酐搅拌反应5h，反应结束后减压蒸馏、洗涤、干燥得到物料A；将十二烷基硫酸钠和乳化剂OP-10加入水中搅拌均匀，升温至55℃，在氮气的保护下加入物料A和甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯，搅拌均匀后加入过硫酸铵，升温至90℃，搅拌反应3h，反应结束后降温、出料得到所述改性氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯、油酸、醋酸酐的重量比为35：15：25；钛酸四丁酯的重量为油酸重量的0.001倍；物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯的重量比为35：10；十二烷基硫酸钠的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.05倍；乳化剂OP-10的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02倍；
所述氢氧化镁为磷酸三苯酯和甲基萘双十四烷基磺酸钠双子表面活性剂改性的氢氧化镁。
实施例4
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯77份、氯丁橡胶7份、聚氨酯弹性体10份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3.4份、硫磺0.43份、稳定剂4份、磺化蓖麻油2.6份、氧化石墨烯4份、硼酸锌4.3份、氢氧化镁2.7份、氧化锌3.9份、硬脂酸1.3份、铝矾石8份、石英粉4份、蛭石3.6份、苯酚2.5份、三氯化铝3.4份；
其中，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、己二酸锌、β-二酮按重量比为10：1：9：1的混合物；
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：将氧化石墨烯和油酸加入反应装置中，升温至130℃后加入钛酸四丁酯，搅拌均匀后升温至220℃，反应3h，降温至90℃，加入醋酸酐搅拌反应3h，反应结束后减压蒸馏、洗涤、干燥得到物料A；将十二烷基硫酸钠和乳化剂OP-10加入水中搅拌均匀，升温至60℃，在氮气的保护下加入物料A和甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯，搅拌均匀后加入过硫酸铵，升温至80℃，搅拌反应5h，反应结束后降温、出料得到所述改性氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯、油酸、醋酸酐的重量比为20：25：15；钛酸四丁酯的重量为油酸重量的0.003倍；物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯的重量比为20：27；十二烷基硫酸钠的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02倍；乳化剂OP-10的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.05倍；
所述氢氧化镁为磷酸三苯酯和甲基萘双十四烷基磺酸钠双子表面活性剂改性的氢氧化镁。
实施例5
本发明提出的一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其原料按重量份包括：聚氯乙烯72份、氯丁橡胶11份、聚氨酯弹性体8份、苯乙烯-丙烯腈共聚物5份、硫磺0.18份、稳定剂5份、磺化蓖麻油2份、氧化石墨烯6份、硼酸锌3.5份、氢氧化镁3份、氧化锌4份、硬脂酸2份、铝矾石6份、石英粉8份、蛭石3.2份、苯酚3.5份、三氯化铝2.6份；
其中，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、己二酸锌、β-二酮按重量比为7：3：6：2的混合物；
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：将氧化石墨烯和油酸加入反应装置中，升温至140℃后加入钛酸四丁酯，搅拌均匀后升温至200℃，反应4h，降温至86℃，加入醋酸酐搅拌反应4h，反应结束后减压蒸馏、洗涤、干燥得到物料A；将十二烷基硫酸钠和乳化剂OP-10加入水中搅拌均匀，升温至58℃，在氮气的保护下加入物料A和甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯，搅拌均匀后加入过硫酸铵，升温至86℃，搅拌反应4h，反应结束后降温、出料得到所述改性氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯、油酸、醋酸酐的重量比为29：19：22；钛酸四丁酯的重量为油酸重量的0.002倍；物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯的重量比为27：19；十二烷基硫酸钠的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.03倍；乳化剂OP-10的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.04倍；
所述氢氧化镁为磷酸三苯酯和甲基萘双十四烷基磺酸钠双子表面活性剂改性的氢氧化镁。
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)

1.一种含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氯乙烯65-80份、氯丁橡胶3-15份、聚氨酯弹性体5-12份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3-8份、硫磺0.1-0.5份、稳定剂3-7份、磺化蓖麻油1-3份、氧化石墨烯3-9份、硼酸锌2-5份、氢氧化镁2-5份、氧化锌2-5份、硬脂酸1-3份、铝矾石2-10份、石英粉3-10份、蛭石1-5份、苯酚2-5份、三氯化铝1-4份。
2.根据权利要求1所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、己二酸锌、β-二酮按重量比为2-10：1-5：3-9：1-5的混合物。
3.根据权利要求1或2所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，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：将氧化石墨烯和油酸加入反应装置中，升温至130-150℃后加入钛酸四丁酯，搅拌均匀后升温至180-220℃，反应3-5h，降温至80-90℃，加入醋酸酐搅拌反应3-5h，反应结束后减压蒸馏、洗涤、干燥得到物料A；将十二烷基硫酸钠和乳化剂OP-10加入水中搅拌均匀，升温至55-60℃，在氮气的保护下加入物料A和甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯，搅拌均匀后加入过硫酸铵，升温至80-90℃，搅拌反应3-5h，反应结束后降温、出料得到所述改性氧化石墨烯。
4.根据权利要求3所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，氧化石墨烯、油酸、醋酸酐的重量比为20-35：15-25：15-25。
5.根据权利要求3或4所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，钛酸四丁酯的重量为油酸重量的0.001-0.003倍。
6.根据权利要求3-5中任一项所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯的重量比为20-35：10-27。
7.根据权利要求3-6中任一项所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，十二烷基硫酸钠的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02-0.05倍；乳化剂OP-10的重量为物料A、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯总重量的0.02-0.05倍。
8.根据权利要求1-7中任一项所述含氧化石墨烯的聚氯乙烯电缆护套材料，其特征在于，所述氢氧化镁为磷酸三苯酯和甲基萘双十四烷基磺酸钠双子表面活性剂改性的氢氧化镁。
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