CN112430390A - 一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料及其制备方法，具体为将聚二甲基硅氧烷加入到溶剂中，搅拌加热后加入多异氰酸酯，升温反应得聚氨酯预聚体，加入聚氯乙烯，氯化橡胶，继续反应3~5小时；依次加入含双硫键的扩链剂升温至100~120℃反应5~8小时，最后加入活性碳酸钙、滑石粉、氧化铝和阻燃剂，在100~120℃温度下搅拌3~5小时得电线绝缘外皮材料。本发明制备的电线绝缘外皮材料不仅具有聚氨酯以及有机硅材料的优良性能，且能在温和条件下完成高效率的自修复过程，保护内部导线不受损伤。

Description

一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电线绝缘材料技术领域，具体涉及一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，电器的普及程度也越来越高，电线的使用量也越来越大，目前的电线绝缘层材料主要以聚氯乙烯为主，并且添加相应的助剂制成。但是由于聚氯乙烯的耐热性、阻燃性及耐老化性均较差，因而电线的使用寿命较短，安全性及可靠性均较差。所以现在的生产过程中会向聚氯乙烯中加入铅、钡、镉的助剂，而这些含有有害重金属元素的助剂在电线长时间使用后也会被损坏，从而溶解在自然环境中，对环境造成污染。

目前市场上的电线绝缘外皮的目的都偏向于阻燃、防火、隔热，然而电线的绝缘外皮的损耗也有一部分来是自于外界的磨损、侵蚀，从而导致电线老化迅速，使用寿命短，因此需要一种能在阻燃、防火、隔热的同时做到耐磨、抗老化从而延长电线使用寿命的电线绝缘外皮。

此外，目前很多电线绝缘外皮使用较多的是天然橡胶和丁苯胶，此种材质在使用过程中容易老化开裂，满足不了在一些特殊地方或者环境恶劣的地方的需求。尤其是一些在室外安装的电线很容易受到恶劣天气及高温、紫外光的照射，造成电线绝缘外皮的局部损伤或部分损伤，尤其是一些微小的损伤或裂痕不容易被人发现，但这些裂痕一旦漏电就可能造成不可弥补的损失，即使在不漏电的情况下，这些微小的裂痕也很容易扩大，造成电线的使用寿命变短，而现有技术中也很少有专门针对于电线绝缘外皮损坏进行修补的技术。

发明内容

为了克服现有技术中缺乏专门针对于电线绝缘外皮损坏进行修补的技术以及电线绝缘外皮局部或微小损坏后容易扩大损坏面的技术缺陷，本发明提供了一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料及其制备方法，该绝缘外皮材料能够对微小损伤实现自动修复，防止电线绝缘外皮的进一步损伤，更安全可靠。

本发明中具有自修复功能的电线绝缘外皮通过以下技术方案实现:

一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料，包括以下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷40~50份，多异氰酸酯20-30 份，聚氯乙烯15~25份，氯化橡胶30~50份、碳酸钙10-20份、滑石粉10-20份、氧化铝10-20份，含双硫键的扩链剂 20-30份，阻燃剂5-8份，溶剂20~30份。

优选地，所述的多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种以上。

优选地，所述的碳酸钙为活性碳酸钙。

优选地，所述的含双硫键的扩链剂为4,4’-二氨基二苯二硫醚、4,4’-二羟基二苯二硫醚、2,2'-二硫二乙醇、2,2'-二氨基二苯二硫醚、6,6'-二羟基-2,2'-二萘基二硫醚、3,3'-二羟基二苯二硫醚中的一种以上。

优选地，所述的阻燃剂为磷氮阻燃剂；所述的磷氮阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、含磷多元醇及磷氮化合物中的一种以上。

优选地，所述的溶剂为为二甲基亚砜、N ,N-二甲基乙酰胺和N ,N-二甲基甲酰胺中一种以上。

本发明中，一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料的制备方法包括以下步骤：

（1） 将聚二甲基硅氧烷加入到溶剂中，搅拌加热到60-80℃，加入多异氰酸酯，升温至100~120℃反应5~8小时，得聚氨酯预聚体，加入聚氯乙烯，氯化橡胶，继续反应3~5小时；

（2） 向步骤（1）的体系中依次加入含双硫键的扩链剂升温至100~120℃反应5~8小时；

（3）向步骤（2）反应后的体系中加入活性碳酸钙、滑石粉、氧化铝和阻燃剂，在100~120℃温度下搅拌3~5小时得电线绝缘外皮材料。

聚二甲基硅氧烷与含多异氰酸酯基的单体的反应生成聚氨酯预聚体，聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯反应生成脲基，脲基形成的分子间氢键，继续和聚氯乙烯、氯化橡胶反应能够增加材料的交联密度，增加材料的弹性及韧性。

聚二甲基硅氧烷与二异氰酸酯反应生成脲基，脲基形成的分子间氢键，氢键和双硫键协同作用，使聚氨酯预聚体具备自修复能力，在加热和UV光照条件下可自动修复外部损伤。

有益效果

（1）聚二甲基硅氧烷与含二异氰酸酯基的单体的反应生成聚氨酯预聚体，其中的脲基分子间氢键，继续和聚氯乙烯、氯化橡胶反应能够增加材料的交联密度，增加材料的弹性及韧性；

（2）本发明且利用双硫键和分子间氢键的协同作用，使聚氨酯预聚体具备自修复能力，在加热和UV光照条件下可自动修复外部损伤；

（3）本发明制备的电线绝缘外皮材料不仅具有聚氨酯以及有机硅材料的优良性能，且能在温和条件下完成高效率的自修复过程。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明实施例中所述的份数为重量份。

实施例1

（1） 将45份聚二甲基硅氧烷加入到25份二甲基亚砜中，搅拌加热到70℃，然后加入25份六亚甲基二异氰酸酯，升温至110℃反应6小时，得聚氨酯预聚体，依次加入20份聚氯乙烯，40份氯化橡胶，继续反应4小时；

（2） 向步骤（1）反应后的体系中依次加入25份4,4’-二氨基二苯二硫醚，升温至100℃反应8小时；

（3）向步骤（2）反应后的体系中加入15份活性碳酸钙、15份滑石粉、15份氧化铝和6份磷酸酯，在110℃温度下搅拌5小时得电线绝缘外皮材料。

实施例2

（1） 将45份聚二甲基硅氧烷加入到20份N ,N-二甲基乙酰胺中，搅拌加热到60℃，加入20份亚甲基二苯基二异氰酸酯，升温至100℃反应8小时，得述聚氨酯预聚体，依次加入25份聚氯乙烯，40份氯化橡胶，继续反应5小时；

（2）向步骤（1）的体系中依次加入20份4,4’-二氨基二苯二硫醚，升温至110℃反应6小时；

（3）向步骤（2）反应后的体系中加入20份活性碳酸钙、10份滑石粉、10份氧化铝和8份亚磷酸酯，在110℃温度下搅拌5小时得电线绝缘外皮材料。

实施例3

（1） 将50份聚二甲基硅氧烷加入到30份N ,N-二甲基甲酰胺中，搅拌加热到80℃，加入20份六亚甲基二异氰酸酯和10份甲苯二异氰酸酯，升温至120℃反应6小时，得述聚氨酯预聚体，依次加入15份聚氯乙烯，30份氯化橡胶，继续反应3小时；

（2） 向步骤（1）的体系中依次加入含30份2,2'-二硫二乙醇，升温至120℃反应5小时；

（3）向步骤（2）反应后的体系中加入10份活性碳酸钙、20份滑石粉、20份氧化铝和5份磷酸酯，在110℃温度下搅拌5小时得电线绝缘外皮材料。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有自修复功能的电线绝缘外皮材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷40~50份，多异氰酸酯20-30 份，聚氯乙烯15~25份，氯化橡胶30~50份、碳酸钙10-20份、滑石粉10-20份、氧化铝10-20份，含双硫键的扩链剂 20-30份，阻燃剂5-8份，溶剂20~30份。

2.根据权利要求1所述的电线绝缘外皮，其特征在于，所述的多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的电线绝缘外皮，其特征在于，所述的碳酸钙为活性碳酸钙。

4.根据权利要求1所述的电线绝缘外皮，其特征在于，所述的含双硫键的扩链剂为4,4’-二氨基二苯二硫醚、4,4’-二羟基二苯二硫醚、2,2'-二硫二乙醇、2,2'-二氨基二苯二硫醚、6,6'-二羟基-2,2'-二萘基二硫醚、3,3'-二羟基二苯二硫醚中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的电线绝缘外皮，其特征在于，所述的阻燃剂为磷氮阻燃剂；所述的磷氮阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、含磷多元醇及磷氮化合物中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的电线绝缘外皮，其特征在于，所述的溶剂为为二甲基亚砜、N ,N-二甲基乙酰胺和N ,N-二甲基甲酰胺中一种以上。

7.一种权利要求1~6任一项所述的具有自修复功能的电线绝缘外皮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将聚二甲基硅氧烷加入到溶剂中，搅拌加热到60-80℃，加入多异氰酸酯，升温至100~120℃反应5~8小时，得聚氨酯预聚体，加入聚氯乙烯，氯化橡胶，继续反应3~5小时；

（2）向步骤（1）的体系中依次加入含双硫键的扩链剂升温至100~120℃反应5~8小时；

（3）向步骤（2）反应后的体系中加入活性碳酸钙、滑石粉、氧化铝和阻燃剂，在100~120℃温度下搅拌3~5小时得电线绝缘外皮材料。