CN108250757A - 改性纳米苯基硅树脂及其制备方法 - Google Patents

改性纳米苯基硅树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性纳米苯基硅树脂及其制备方法，所述制备方法包括：1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑经搅拌、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；2)将所述混料冷压成型、烧结固化后冷却至室温、打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂。本发明通过使用碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑对纳米苯基硅树脂进行改性，进而使制得的改性纳米苯基硅树脂具有优异的耐磨、耐高温阻燃性能以及耐老化性能。

Description

改性纳米苯基硅树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，具体地，涉及一种改性纳米苯基硅树脂及其制备方法。
背景技术
电缆通俗来讲就是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。随着经济的快速发展，越来越多的场所需要电缆传递电力或其他信息，因此对电缆的制造也有更严格的要求。电缆的护套是电缆不可缺少的结构部分，起着保护电缆的作用，保证电缆的通电安全，让电缆线芯和水，空气等介质隔绝避免出现漏电现象。树脂是电缆护套制备的主体材料，所以树脂的性质直接
而近年来，随着我国海洋开发力度的不断增强，用于为海洋探测设备、海上浮动平台、水面浮动船只、舰船等供电的固定、非固定电缆得到越来越多的应用。由于船只，尤其时海上长期巡逻的舰船等，连续工作时间较长，定期维护困难，而且电缆在长时间连续工作的情况下会产生大量的热，容易发生电缆护套的受热损坏，而如果电缆护套的阻燃性能较差，很容易引发电缆线路火灾，严重威胁着船只的使用寿命和船员的生命安全。
因此，对舰船用阻燃电缆护套的阻燃性能和耐老化性能提出了更高的技术要求；进而保证舰船在长时间安全的找工作状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性纳米苯基硅树脂及其制备方法，该制备方法工艺简单，且该改性纳米苯基硅树脂制得的电缆护套具有优异的阻燃性能和耐老化性能，适宜用舰船等需要长时间作业的电缆设备使用，保证了长时间安全地进行工作。
为了实现上述目的，本发明提供了一种改性纳米苯基硅树脂的制备方法，所述制备方法包括：
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑经搅拌、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；
2)将所述混料冷压成型、烧结固化后冷却至室温、打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的改性纳米苯基硅树脂。
通过上述技术方案，本发明通过使用碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑对纳米苯基硅树脂进行改性，进而使制得的改性纳米苯基硅树脂具有优异的耐磨、耐高温阻燃性能以及耐老化性能。
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。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种改性纳米苯基硅树脂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑经搅拌、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；
2)将所述混料冷压成型、烧结固化后冷却至室温、打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂。
上述技术方案中，所述冷压成型的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的改性纳米苯基硅树脂的耐高温、耐老化性能，优选地，所述冷压成型满足以下条件：压强为20-35MPa，温度为20-30℃，时间为30-40min。
同样，所述烧结固化的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的改性纳米苯基硅树脂的耐高温、耐老化性能，优选地，所述烧结固化满足以下条件：自室温下以50-60℃/h的升温速率升温至110-115℃，接着以20-30℃/h的升温速率升温至230-235℃并在230-235℃保温2-4h；最后，以50-60℃/h降温速率降温至30-40℃。
上述技术方案中，所述搅拌的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高混合效率，优选地，所述搅拌的条件为：转速为3000-5000rpm，时间为30-50min。
上述技术方案中，所使用的碳化硅的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的改性纳米苯基硅树脂的耐高温、耐老化性能，优选地，在进行所述步骤1)前，所述碳化硅需要进行以下预处理：
将所述碳化硅在稀盐酸溶液中进行酸洗，接着水洗至洗液的pH达6-7为止，烘干后再将所述碳化硅进行高温氧化。
在上述对碳化硅进行预处理的方法中，所述酸洗的条件二凯在宽的范围内控制，但是为了提高酸洗的效率及制得的碳化硅的活性，优选地，所述酸洗的条件为：所述稀盐酸溶液中HCl的质量分数为5-8％，酸洗的温度为25-30℃，酸洗的时间为3-4h。
上述预处理的过程中，所述高温氧化的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高预处理得到的碳化硅的活性，优选地，所述高温氧化的条件为：温度为900-1000℃，时间为3-5h。
上述技术方案中，所述云母粉的粒径大小可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的改性纳米苯基硅树脂的耐高温性能，优选地，所述云母粉的平均粒径为300-500nm。
上述技术方案中，各原料的的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的改性纳米苯基硅树脂的耐高温、耐老化性能，优选地，所述纳米苯基硅树脂、碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑的重量配比为100：10-15：3-6：1-5：5-10：1-5：5-10：3-8。
本发明中还提供了一种上述制备方法制得的改性纳米苯基硅树脂。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉(300nm)和耐磨炭黑在转速为3000rpm搅拌50min、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；其中所用的纳米苯基硅树脂、碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑的重量比为100：10：3：1：5：1：5：3；
2)将所述混料在20MPa、20℃下冷压成型30min；接着进行下述的烧结固化：自室温25℃下以50℃/h的升温速率升温至110℃，接着以20℃/h的升温速率升温至230℃并在230℃保温2h；最后，以50℃/h降温速率降温至25℃；最后打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂；记作A1；
其中，在进行所述步骤1)前，所述碳化硅需要进行以下预处理：
将所述碳化硅在25℃下、HCl的质量分数为5％的稀盐酸溶液中进行酸洗4h，接着水洗至洗液的pH达7为止，烘干后再将所述碳化硅在900℃进行高温氧化5h。
实施例2
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉(400nm)和耐磨炭黑在转速为4000rpm搅拌40min、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；其中所用的纳米苯基硅树脂、碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑的重量比为100：12：5：3：8：3：8：5；
2)将所述混料在30MPa、25℃下冷压成型35min；接着进行下述的烧结固化：自室温30℃下以55℃/h的升温速率升温至110℃，接着以30℃/h的升温速率升温至230℃并在230℃保温3h；最后，以55℃/h降温速率降温至30℃；最后打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂；记作A2；
其中，在进行所述步骤1)前，所述碳化硅需要进行以下预处理：
将所述碳化硅在30℃下、HCl的质量分数为6％的稀盐酸溶液中进行酸洗4h，接着水洗至洗液的pH达7为止，烘干后再将所述碳化硅在950℃进行高温氧化4h。
实施例3
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉(500nm)和耐磨炭黑在转速为5000rpm搅拌30min、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；其中所用的纳米苯基硅树脂、碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑的重量比为100：15：6：5：10：5：10：8；
2)将所述混料在35MPa、30℃下冷压成型40min；接着进行下述的烧结固化：自室温30℃下以60℃/h的升温速率升温至110℃，接着以30℃/h的升温速率升温至230℃并在230℃保温2h；最后，以60℃/h降温速率降温至40℃；最后冷却至室温30℃、打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂；记作A3；
其中，在进行所述步骤1)前，所述碳化硅需要进行以下预处理：
将所述碳化硅在30℃下、HCl的质量分数为8％的稀盐酸溶液中进行酸洗3h，接着水洗至洗液的pH达7为止，烘干后再将所述碳化硅在1000℃进行高温氧化3h。
实施例4
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作A4；不同的是在步骤1)之前未对碳化硅进行预处理。
实施例5
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作A5；不同的是在步骤1)之前未对碳化硅进行高温氧化处理。
对比例1
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作D1；不同的是未加入碳化硅。
对比例2
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作D2；不同的是未加入硼纤维。
对比例3
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作D3；不同的是未加入陶瓷纤维。
对比例4
按照实施例1的方法制得改性纳米苯基硅树脂，记作D4；不同的是未加入云母粉。
检测例1
将A1-A5及D1-D4与聚己内酰胺、高苯乙烯橡胶、醋酸乙酯、丙三醇、松节油、柠檬酸酯和硫化促进剂PDM进行捏合、挤出成型制得电缆护套A1’-A5’及D1’-D4’，并根据GB/T528-1998测试所得电缆的的拉伸强度(MPa)；并根据GB/T 2423-2001测试电缆的最高工作温度；具体结果见表1。
表1
拉伸强度(MPa) 磨耗量(mg) 最高工作温度(℃)
A1’ 15.5 45 110
A2’ 15.3 51 112
A3’ 16.1 48 115
A4’ 14.5 63 92
A5’ 14.4 65 94
D1’ 11.5 85 85
D2’ 12.5 92 90
D3’ 13.9 90 87
D4’ 13.2 80 83
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)

1.一种改性纳米苯基硅树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑经搅拌、混合，再加入纳米苯基硅树脂球磨得到混料；
2)将所述混料冷压成型、烧结固化后冷却至室温、打磨加工即制得所述改性纳米苯基硅树脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述冷压成型满足以下条件：压强为20-35MPa，温度为20-30℃，时间为30-40min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述烧结固化满足以下条件：自室温下以50-60℃/h的升温速率升温至110-115℃，接着以20-30℃/h的升温速率升温至230-235℃并在230-235℃保温2-4h；最后，以50-60℃/h降温速率降温至30-40℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述搅拌的条件为：转速为3000-5000rpm，时间为30-50min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在进行所述步骤1)前，所述碳化硅需要进行以下预处理：
将所述碳化硅在稀盐酸溶液中进行酸洗，接着水洗至洗液的pH达6-7为止，烘干后再将所述碳化硅进行高温氧化。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述酸洗的条件为：所述稀盐酸溶液中HCl的质量分数为5-8％，酸洗的温度为25-30℃，酸洗的时间为3-4h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述高温氧化的条件为：温度为900-1000℃，时间为3-5h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述云母粉的平均粒径为300-500nm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述纳米苯基硅树脂、碳化硅、硼纤维、陶瓷纤维、纳米二氧化钛、硫化钼、云母粉和耐磨炭黑的重量比为100：10-15：3-6：1-5：5-10：1-5：5-10：3-8。
10.一种改性纳米苯基硅树脂由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得。
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