CN108299783B - 一种高强度阻燃电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物35‑45份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯25‑35份、纳米硼纤维1‑4份、偶联剂1‑4份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE‑G‑MAH 1‑4份。本发明还公开了所述的高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。本发明公开的高强度阻燃电缆料具有更优异的阻燃、抗静电、耐老化及耐候稳定性，使用安全环保。

Description

一种高强度阻燃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，尤其涉及一种高强度阻燃电缆料及其制备方法。
背景技术
随着经济的迅速发展，电线电缆在各个行业、领域中都得到广泛的应用，已经成为人们生活和生产必备的工业产品。电线电缆行业的进步、发展首先需要以电缆料的发展作为基本条件，没有电缆料的创新和开发，电线电缆行业发展无异于空谈。
近年来，由于电缆料问题引起的电气火灾事故频繁发生，电缆料的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视，对电缆料的要求也不再仅仅局限在要求具有优异的绝缘和力学性能，还要求其抗老化、防火阻燃、抗电磁干扰、抗静电、热导性能好、使用安全环保。
目前常用的电缆料多使用聚氯乙烯材料或者橡胶作为主要材料，橡胶材料在耐火阻燃性能方面难以满足人们的使用要求，且高温条件下，橡胶容易融化分解，产生对环境有较大污染的物质，耐老化、耐候性都有待提高。聚氯乙烯材料具有优良的机械物理性能、柔韧性、耐化学试剂性能，价格便宜，并且加工性能优异，成为橡胶材料的理想替代品。但其抗静电能力差，通过添加抗静电剂来提高其抗静电能力是现有技术中的惯用手法，但抗静电剂的加入对聚氯乙烯阻燃性有影响。很难得到既高阻燃又抗静电的聚氯乙烯电缆线材料。且通过添加大量助剂的电缆料在长期使用过程中容易出现渗透现象，从而引起其使用寿命。
因此，寻求更为有效的方法，制备高强度阻燃且抗静电的电缆料势在必行。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种高强度阻燃电缆料及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，对设备要求不高，适合大规模生产；通过所述制备方法制备得到的高强度阻燃电缆料克服了现有技术中传统电缆料阻燃和抗静电性能差，产品稳定性不好、耐老化、耐候性都有待提高、环境污染严重等问题，具有更优异的阻燃、抗静电、耐老化及耐候稳定性，使用安全环保。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物35-45份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯25-35份、纳米硼纤维1-4份、偶联剂1-4份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 1-4份。
优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550，硅烷偶联剂KH560，硅烷偶联剂KH570中的一种或几种。
优选地，所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和聚甲基氢硅氧烷溶于高沸点溶剂中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氮气或惰性气体置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液，搅拌升温至85-90℃，保温6-8小时，后在乙醇中沉出，并置于70-80℃下的真空干燥箱中烘10-15小时。
较佳地，所述聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚甲基氢硅氧烷、高沸点溶剂、氯铂酸的异丙醇溶液的质量比为(10-15)：(3-5)：(50-120)：(0.05-0.1)。
较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精溶于N-甲基吡咯烷酮中，并向其中加入氯磺化聚乙烯，在45-55℃下搅拌反应4-6小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤5-7次后置于80-90℃下的真空干燥箱中烘12-15小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为5-10％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中36-48小时，后用水洗5-8次后置于80-90℃下的真空干燥箱中烘12-15小时。
较佳地，步骤1)中所述乙二胺环糊精、N-甲基吡咯烷酮、氯磺化聚乙烯的质量比为1：(10-15)：(5-7)。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的高强度阻燃电缆料的制备方法，简单易行，原料易得，价格低廉，对设备要求不高，适合大规模生产。
2)本发明提供的高强度阻燃电缆料，克服了现有技术中传统电缆料阻燃和抗静电性能差，产品稳定性不好、耐老化、耐候性都有待提高、环境污染严重等问题，具有更优异的阻燃、抗静电、耐老化及耐候稳定性，使用安全环保。
3)本发明提供的高强度阻燃电缆料，由于添加含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，能够自交联，具有优异的力学性能，通过加成反应将分子链上的双键反应掉，且引入了键能较大的硅氧键，有利于提高材料的抗氧化性能和耐候性能。
4)本发明提供的高强度阻燃电缆料，添加了纳米硼纤维，其结合了纳米材料和纤维材料的优点，对电缆料增强效果明显，有利于提高电缆料强度。
5)本发明提供的高强度阻燃电缆料，添加乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯，含有优异的独立硫化体系，价格低廉，且引入了环糊精结构，通过离子交换引入磷酸基团，对电缆料的耐候性、阻燃性和抗静电性的提高具有促进作用。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料来自于上海泉昕进出口贸易有限公司。
实施例1
一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物35份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯25份、纳米硼纤维1份、硅烷偶联剂KH550 1份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 1份。
所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物10g和聚甲基氢硅氧烷3g溶于二甲亚砜50g中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氮气置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液0.05g，搅拌升温至85℃，保温6小时，后在乙醇中沉出，并置于70℃下的真空干燥箱中烘10小时。
所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精10g溶于N-甲基吡咯烷酮100g中，并向其中加入氯磺化聚乙烯50g，在45℃下搅拌反应4小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤5次后置于80℃下的真空干燥箱中烘12小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为5％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中48小时，后用水洗5次后置于80℃下的真空干燥箱中烘12小时。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
实施例2
一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物38份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯28份、纳米硼纤维2份、硅烷偶联剂KH560 2份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 2份。
所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物12g和聚甲基氢硅氧烷3.5g溶于N,N-二甲基甲酰胺60g中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氦气置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液0.06g，搅拌升温至87℃，保温6.5小时，后在乙醇中沉出，并置于73℃下的真空干燥箱中烘12小时。
所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精10g溶于N-甲基吡咯烷酮120g中，并向其中加入氯磺化聚乙烯55g，在49℃下搅拌反应5小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤6次后置于85℃下的真空干燥箱中烘13小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为7％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中43小时，后用水洗6次后置于85℃下的真空干燥箱中烘13小时。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
实施例3
一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物41份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯31份、纳米硼纤维3份、硅烷偶联剂KH570 2份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 2份。
所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物13g和聚甲基氢硅氧烷4g溶于N-甲基吡咯烷酮80g中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氖气置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液0.07g，搅拌升温至87℃，保温7小时，后在乙醇中沉出，并置于76℃下的真空干燥箱中烘13.5小时。
所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精10g溶于N-甲基吡咯烷酮125g中，并向其中加入氯磺化聚乙烯60g，在50℃下搅拌反应5小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤7次后置于86℃下的真空干燥箱中烘14小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为8％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中39小时，后用水洗7次后置于87℃下的真空干燥箱中烘14小时。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
实施例4
一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物42份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯33份、纳米硼纤维3份、硅烷偶联剂KH560 3份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 3份。
所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物14g和聚甲基氢硅氧烷4.5g溶于二甲亚砜100g中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氩气置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液0.08g，搅拌升温至88℃，保温7.5小时，后在乙醇中沉出，并置于78℃下的真空干燥箱中烘14小时。
所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精10g溶于N-甲基吡咯烷酮140g中，并向其中加入氯磺化聚乙烯60g，在53℃下搅拌反应5.5小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤7次后置于88℃下的真空干燥箱中烘14小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为9％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中38小时，后用水洗7次后置于88℃下的真空干燥箱中烘14.5小时。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
实施例5
一种高强度阻燃电缆料，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物45份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯35份、纳米硼纤维4份、硅烷偶联剂KH550 4份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 4份。
所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物15g和聚甲基氢硅氧烷5g溶于N-甲基吡咯烷酮120g中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氮气置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2％的氯铂酸的异丙醇溶液0.1g，搅拌升温至90℃，保温8小时，后在乙醇中沉出，并置于80℃下的真空干燥箱中烘15小时。
所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1)环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精10g溶于N-甲基吡咯烷酮150g中，并向其中加入氯磺化聚乙烯70g，在55℃下搅拌反应6小时，后用在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤7次后置于90℃下的真空干燥箱中烘15小时；
2)将经过步骤1)制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为10％的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中36小时，后用水洗8次后置于90℃下的真空干燥箱中烘15小时。
一种所述高强度阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，得到混合料，然后将混合料加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到高强度阻燃电缆料。
对比例1
市售传统橡胶电缆料。
对上述实施例1-5以及对比例所得电缆料样品进行测试，测试结果及测试方法见表1。
表1实施例及对比例电缆料性能测试结果
Figure BDA0001580235180000091
从上表可以看出，本发明实施例公开的高强度阻燃电缆料，拉伸强度35-50MPa，断裂伸长率850-947％，极限氧指数43-57％，20℃体积阻抗率5.8×1013-9.8×1013Ω.m，而市售传统橡胶电缆料，拉伸强度26MPa，断裂伸长率550％，极限氧指数22％，20℃体积阻抗率0.54×1013Ω.m。可见，本发明实施例公开的高强度阻燃电缆料具有较好的拉伸性能、防火阻燃性和绝缘性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种高强度阻燃电缆料，其特征在于，由下述重量份的组分组成：含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物35-45份、乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯25-35份、纳米硼纤维1-4份、偶联剂1-4份、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-G-MAH 1-4份；
其中，所述乙二胺基环糊精改性氯磺化聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：
1）环糊精接枝氯磺化聚乙烯：将乙二胺环糊精溶于N-甲基吡咯烷酮中，并向其中加入氯磺化聚乙烯，在45-55℃下搅拌反应4-6小时，后在丙酮中沉出，并用乙醚洗涤5-7次后置于80-90℃下的真空干燥箱中烘12-15小时；
2）将经过步骤1）制备得到的环糊精接枝氯磺化聚乙烯浸泡在质量分数为5-10%的1-萘基氢磷酸酯钠盐溶液中36-48小时，后用水洗5-8次后置于80-90℃下的真空干燥箱中烘12-15小时。
2.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆料，其特征在于，所述含氢硅油改性聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和聚甲基氢硅氧烷溶于高沸点溶剂中，并加入配置有恒温加料漏斗、冷凝管的烧瓶中，氮气或惰性气体置换，打开冷凝水，再通过恒温加料漏斗逐滴加入质量分数为2%的氯铂酸的异丙醇溶液，搅拌升温至85-90℃，保温6-8小时，后在乙醇中沉出，并置于70-80℃下的真空干燥箱中烘10-15小时;所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的高强度阻燃电缆料，其特征在于，所述聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚甲基氢硅氧烷、高沸点溶剂、氯铂酸的异丙醇溶液的质量比为（10-15）：（3-5）：（50-120）：（0.05-0.1）。
5.根据权利要求3所述的高强度阻燃电缆料，其特征在于，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆料，其特征在于，步骤1）中所述乙二胺环糊精、N-甲基吡咯烷酮、氯磺化聚乙烯的质量比为1：（10-15）：（5-7）。
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