CN111944265A - 一种聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其制备方法包括如下步骤：1)将3‑(3‑苯氨基磺酰苯)丙烯酸、氨基改性107硅橡胶加入有机溶剂中后，再向其中加入2‑乙氧基‑1‑乙氧碳酰基‑1,2‑二氢喹啉，在氮气或惰性气体氛围下室温搅拌反应18‑24小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物5‑8次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶、4,4,5,5‑四甲基‑2‑[4‑[(1,2,2‑三氟乙烯基)氧基]苯基]‑1,3,2‑二氧硼杂环戊烷、丙烯酸铁和引发剂溶于高沸点溶剂中，在氮气氛围60‑70℃下搅拌反应3‑4小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物4‑6次，再置于真空干燥箱中80‑90℃下烘10‑15小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。

Description

一种聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶及应用
本发明是中国专利“一种环保电缆料及其制备方法”的分案申请，申请日为2018年04月21日，申请号为201810363312.7。
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种含有废旧轮胎橡胶粉环保电缆料的制备方法。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展及人们生活水平的提高，电气产品如雨后春笋般涌入了人们的生活，与人们的日常生活息息相关，可以说，现在人们的生活已经离不开电气产品。作为保证电气产品正常工作的配件电线电缆也随着电气行业的蓬勃发展而需求量大增，电线电缆是电力传输的载体，是保证电气产品正常工作的基础，起到传输电能、信息的作用。其性能的好坏对电气产品来说，至关重要。
电缆料是制备电线电缆的绝缘及护套所用材料，其性能的好坏直接影响电线电缆的使用寿命。因此，寻求综合性能更加优异的电缆料是摆在业内研究者们面前的一道坎，是促进电线电缆乃至电气行业发展的必经之路。然而，现有技术中的电缆料强度不够，绝缘性不佳，抗电磁干扰能力不足，耐火阻燃性能差，容易老化。
为了提高电缆料的阻燃性能，业内研究者们做出来很多努力，合成出了含卤电缆料，这种电缆料虽然具有较好的阻燃性，但其在燃烧时会释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失。为了提高阻燃性能，无卤低烟阻燃电缆料的生产大多是在聚烯烃基材中加入大量的氯化石蜡或氯化石蜡来达到阻燃效果，然而，大量无机材料的加入，影响了电缆料的物理机械性能和加工工艺性能，使其在常温下柔软性能、耐气候性差、耐油性、耐低温性能都不是很好。
因此，业内亟需一种物理机械性能更佳，耐候性和绝缘性更好，抗电磁干扰能力更强的环保电缆料。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种环保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，对反应条件和设备要求不高，适合工业化生产；通过所述制备方法制备得到的环保电缆料克服了现有技术中传统电缆料或多或少存在的价格昂贵、对环境影响较大、耐火阻燃性、绝缘性、耐候性和物理机械性能差、抗电磁干扰能力弱，在加工和使用过程中易出现喷霜和外渗现象，影响外观和质量的问题，具有高效抗电磁干扰能力，防火阻燃性、加工性、耐候性和机械力学性能优异，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，一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂1-3份、相容剂1-3份、废旧轮胎橡胶粉10-15份。
优选地，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中一种或两种。
优选地，所述硫化剂选自硫磺、硫化剂DTDM、硫化剂DCP、硫化剂双25、硫化剂HVA-2中的一种或几种。
优选地，所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸、氨基改性107硅橡胶加入有机溶剂中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉，在氮气或惰性气体氛围下室温搅拌反应18-24小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物5-8次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷、丙烯酸铁和引发剂溶于高沸点溶剂中，在氮气氛围60-70℃下搅拌反应3-4小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物4-6次，再置于真空干燥箱中80-90℃下烘10-15小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
优选地，步骤1)中所述3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸、氨基改性107硅橡胶、有机溶剂、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉的质量比为(2-3):1:(5-10):(0.3-0.5)。
较佳地，所述有机溶剂是二氯甲烷与醇溶剂按质量比(1-3):1混合而成的混合物。
进一步地，所述醇溶剂选自甲醇、异丙醇、乙醇、丙三醇中的一种或几种。
较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，步骤2)中所述改性硅橡胶、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷、丙烯酸铁、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(1-2):0.5:(0.5-1):(0.03-0.05):(5-8)。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
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。
优选地，所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、相容剂、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼15-20分钟，然后加入硫化剂再次混炼10-12分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的环保电缆料，制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，对反应条件和设备要求不高，适合工业化生产。
2)本发明提供的环保电缆料，克服了现有技术中传统电缆料或多或少存在的价格昂贵、对环境影响较大、耐火阻燃性、绝缘性、耐候性和物理机械性能差、抗电磁干扰能力弱，在加工和使用过程中易出现喷霜和外渗现象，影响外观和质量的问题，具有高效抗电磁干扰能力，防火阻燃性、加工性、耐候性和机械力学性能优异，使用安全环保。
3)本发明提供的环保电缆料，分子链上引入铁金属，铁金属与有机分子键连，有利于其分散均匀，铁金属的加入有利于提高电缆料抗电磁干扰能力，通过分散于高分子链中，又有利于提高电缆料绝缘性能。
4)本发明提供的环保电缆料，添加废旧轮胎橡胶粉，资源再利用，有利于节能减排，符合低碳经济和可持续发展战略，电缆料中不含有污染环境诱因卤素，使用更加安全环保。
5)本发明提供的环保电缆料，分链上引入含氟基团、硅氧基结构，有利于提高其耐候性及机械力学性能；氟、硼、磺酰基协同作用，有利于提高电缆料防火阻燃性能。各成分协同作用，使得电缆料呈现优异的综合性能。
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氨基改性107硅橡胶购自深圳市吉鹏硅氟材料有限公司，其他原料来自于上海泉昕进出口贸易有限公司。
实施例1
一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫磺1份、马来酸酐接枝聚乙烯1份、废旧轮胎橡胶粉10份。
所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸20g、氨基改性107硅橡胶10g加入有机溶剂50g中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉50g，在氮气氛围下室温搅拌反应18小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物5次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；所述有机溶剂是二氯甲烷与甲醇溶剂按质量比1:1混合而成的混合物；
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶10g、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷5g、丙烯酸铁5g和偶氮二异丁腈0.3g溶于二甲亚砜50g中，在氮气氛围60℃下搅拌反应3小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物4次，再置于真空干燥箱中80℃下烘10小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼15分钟，然后加入硫磺再次混炼10分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
实施例2
一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂DTDM2份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、废旧轮胎橡胶粉12份。
所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸23g、氨基改性107硅橡胶10g加入有机溶剂65g中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉3.5g，在氦气氛围下室温搅拌反应20小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物6次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；所述有机溶剂是二氯甲烷与异丙醇溶剂按质量比2:1混合而成的混合物；
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶6.5g、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷2.5g、丙烯酸铁3.5g和偶氮二异庚腈0.18g溶于N,N-二甲基甲酰胺30g中，在氮气氛围63℃下搅拌反应3.3小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物5次，再置于真空干燥箱中83℃下烘12小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、马来酸酐接枝聚丙烯、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼17分钟，然后加入硫化剂DTDM再次混炼11分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
实施例3
一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂DCP2份、马来酸酐接枝聚乙烯3份、废旧轮胎橡胶粉13份。
所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸25g、氨基改性107硅橡胶10g加入有机溶剂80g中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉4g，在氖气氛围下室温搅拌反应21小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物7次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；所述有机溶剂是二氯甲烷与乙醇溶剂按质量比3:1混合而成的混合物；
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶8g、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷2.5g、丙烯酸铁4g和偶氮二异庚腈0.2g溶于N-甲基吡咯烷酮35g中，在氮气氛围66℃下搅拌反应3.6小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物6次，再置于真空干燥箱中87℃下烘13.5小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼18分钟，然后加入硫化剂DCP再次混炼11.5分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
实施例4
一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂3份、相容剂2份、废旧轮胎橡胶粉14份；所述相容剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯按质量比2:5混合而成的混合物；所述硫化剂是硫化剂双25、硫化剂HVA-2按质量比2:3:4混合而成的混合物。
所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸28g、氨基改性107硅橡胶10g加入有机溶剂90g中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉4.5g，在氩气氛围下室温搅拌反应22小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物7次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；有机溶剂是二氯甲烷与丙三醇溶剂按质量比3:1混合而成的混合物；
将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶9g、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷2.5g、丙烯酸铁4.8g和引发剂0.23g溶于N,N-二甲基甲酰胺38g中，在氮气氛围68℃下搅拌反应3.8小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物6次，再置于真空干燥箱中88℃下烘14.5小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比1:3混合而成的混合物
所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、相容剂、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼19分钟，然后加入硫化剂再次混炼12分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
实施例5
一种环保电缆料，由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂HVA-2 3份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、废旧轮胎橡胶粉15份。
所述聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸30g、氨基改性107硅橡胶10g加入有机溶剂100g中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉5g，在氮气氛围下室温搅拌反应24小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物8次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；所述有机溶剂是二氯甲烷与异丙醇按质量比3:1混合而成的混合物。
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶10g、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷2.5g、丙烯酸铁5g和偶氮二异庚腈0.25g溶于N-甲基吡咯烷酮40g中，在氮气氛围70℃下搅拌反应4小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物6次，再置于真空干燥箱中90℃下烘15小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
所述环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、马来酸酐接枝聚丙烯、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼20分钟，然后加入硫化剂HVA-2再次混炼12分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
对比例
按照中国发明专利CN 102977614 B公开的环保电缆料的配方及其制备方法制备得到的环保电缆料。
将实施例1-5和对比例所述电缆料样品进行性能测试，测试结果和测试方法见表1。
表1
Figure BDA0002602046990000091
从表1可见，本发明实施例公开的环保电缆料，与现有技术中的电缆料相比，具有更优异的阻燃、耐老化、机械力学性能。
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 (10)

1.一种聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其制备方法包括如下步骤：
1)将3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸、氨基改性107硅橡胶加入有机溶剂中后，再向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉，在氮气或惰性气体氛围下室温搅拌反应18-24小时，反应结束后，在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物5-8次，后旋蒸除去溶剂，得到改性硅橡胶；
2)将步骤1)中制备得到的改性硅橡胶、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷、丙烯酸铁和引发剂溶于高沸点溶剂中，在氮气氛围60-70℃下搅拌反应3-4小时，后在乙醚中沉出，过滤，并用乙醚洗涤产物4-6次，再置于真空干燥箱中80-90℃下烘10-15小时，得到聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其特征在于，步骤1)中所述3-(3-苯氨基磺酰苯)丙烯酸、氨基改性107硅橡胶、有机溶剂、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉的质量比为(2-3):1:(5-10):(0.3-0.5)。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其特征在于，所述有机溶剂是二氯甲烷与醇溶剂按质量比(1-3):1混合而成的混合物；所述醇溶剂选自甲醇、异丙醇、乙醇、丙三醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，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。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其特征在于，步骤2)中所述改性硅橡胶、4,4,5,5-四甲基-2-[4-[(1,2,2-三氟乙烯基)氧基]苯基]-1,3,2-二氧硼杂环戊烷、丙烯酸铁、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(1-2):0.5:(0.5-1):(0.03-0.05):(5-8)。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种；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。
7.如权利要求1-6任一项所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶在制备电缆料中的应用。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶在制备电缆料中的应用，其特征在于，所述的电缆料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶、相容剂、废旧轮胎橡胶粉投入密炼机中混炼15-20分钟，然后加入硫化剂再次混炼10-12分钟后卸料并加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到环保电缆料。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶在制备电缆料中的应用，其特征在于，环保电缆料由如下重量份的组分制成：聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶100份、硫化剂1-3份、相容剂1-3份、废旧轮胎橡胶粉10-15份。
10.根据权利要求8所述的聚丙烯酸类共聚物改性硅橡胶在制备电缆料中的应用，其特征在于，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种；所述硫化剂选自硫磺、硫化剂DTDM、硫化剂DCP、硫化剂双25、硫化剂HVA-2中的一种或几种。
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