CN112898835A - 一种耐低温橡胶电缆涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐低温橡胶电缆涂料及其制备方法；该耐低温橡胶电缆涂料由以下重量百分比的组分组成：四氟乙烯共聚物：30‑40％，醇酯十二：10‑20％，溶剂：40‑60％，其中，四氟乙烯共聚物通过可逆加成‑断裂链转移活性自由基聚合反应在聚四氟乙烯的分子链上引入2‑((3‑氨基‑2‑甲基‑3‑氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯，从而对聚四氟乙烯分子链进行改性，2‑((3‑氨基‑2‑甲基‑3‑氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯的引入降低的聚四氟乙烯的刚性、提高了聚四氟乙烯的表面粘性，使耐低温橡胶电缆涂料与橡胶电缆之间形成氢键结构，增强耐低温橡胶好的保电缆涂料与橡胶电缆之间的结合力，低温下对橡胶电缆起到良护作用，防止橡胶电缆在‑25℃以下开裂。
Description
技术领域
本发明属于高分子聚合物领域，具体涉及一种耐低温橡胶电缆涂料及其制备方法。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯为单体聚合制得的高分子聚合物，聚四氟乙烯分子链中存在大量的C-F键，C-F键的键能高，而且氟原子的范德华半径比氢原子大，原子之间的范德华相互作用力较大，产生较强的排斥力，使得PTFE分子在晶态中采取螺旋构象，加上氟原子恰当的原子半径，使每一个氟原子恰好能和间隔的碳原子上的氟原子紧靠，这样的构象使氟原子能包围在碳-碳主链的周围形成一个低表面能的保护层；因其独特的全氟碳分子结构，PTFE具有优良的耐腐蚀性、绝缘性、耐高低温性、自润滑性、表面不粘性、耐候性、较低的渗透性和不燃性等性能。
但聚四氟乙烯普遍存在加工过程中易发生形变，不粘性、耐低温性能差的缺点；将其作为涂料应用在橡胶电缆中，不能很好的防止橡胶电缆低温开裂。基于此，本发明制备一种耐低温橡胶电缆涂料。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明提供一种耐低温橡胶电缆涂料，该耐低温橡胶电缆涂料由以下重量百分比的组分组成：四氟乙烯共聚物：30-40％，醇酯十二：10-20％，溶剂：40-60％；其中，四氟乙烯共聚物的分子链上引入2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯对聚四氟乙烯分子链进行改性，极大的改善了耐低温橡胶电缆涂料的耐低温性能。
本发明的目的在于提供一种耐低温橡胶电缆涂料。
本发明的另一目在于是提供上述耐低温橡胶电缆涂料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述耐低温橡胶电缆涂料在橡胶电缆中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种耐低温橡胶电缆涂料，该耐低温橡胶电缆涂料由以下重量百分比的组分组成：四氟乙烯共聚物：30-40％，醇酯十二：10-20％，溶剂：40-60％；其中，所述四氟乙烯共聚物具有式(I)所示结构：
进一步的，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或甲苯、四氢呋喃、丙酮、丁酮、乙酸乙酯中的一种。
进一步的，所述四氟乙烯共聚物的制备方法包括如下步骤：
在氮气保护下的封闭反应釜中，依次加入溶剂、链转移剂、SOCl2、缚酸剂、四氟乙烯、2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯、引发剂，不断搅拌下，升温加热，整个过程反应釜通过与恒压氮气相连以保持釜压不变，保持温度、搅拌速度不变，达到反应时间后降温、离心、过滤、乙醇洗涤、干燥后，得四氟乙烯共聚物。
进一步的，所述溶剂为四氢呋喃、三氟三氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、二氧六环中的任意一种。
进一步的，所述链转移剂为4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、二硫代苯乙酸、α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、黄原酸酯中的至少一种。
进一步的，所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵和碳酸钠中的任意一种。
进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二酰、过硫酸盐中的任意一种。
进一步的，所述反应温度为70-100℃、釜压为2-3MPa、反应时间为8-12h。
进一步的，所述耐低温橡胶电缆涂料应用于橡胶电缆中。
进一步的，耐低温橡胶电缆涂料的制备方法，包括如下步骤：不断搅拌下，将四氟乙烯共聚物和溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入醇酯十二并搅拌100分钟，制得本发明耐低温橡胶电缆涂料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明通过可逆加成-断裂链转移活性自由基聚合反应在聚四氟乙烯的分子链上引入2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯，从而对聚四氟乙烯分子链进行改性，2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯的引入降低的聚四氟乙烯的刚性、提高了聚四氟乙烯的表面粘性，聚四氟乙烯料与橡胶电缆之间形成氢键结构，增强聚四氟乙烯料与橡胶电缆之间的结合力，低温下对橡胶电缆起到良好的保护作用，防止橡胶电缆在-25℃以下开裂。
(2)此外，2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯的引入大大改善了四氟乙烯均聚物不溶的难题，提高了四氟乙烯聚合物的应用范围，打破了传统四氟乙烯聚合物难加工的特点，制得耐低温橡胶电缆涂料。
附图说明
图1为四氟乙烯共聚物的合成示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
在氮气保护下的封闭反应釜中，依次加入50mL二氧六环、0.5mmol 4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、1mmol SOCl2、0.12mL吡啶、20mmol四氟乙烯、20mmol2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯、0.02mmol偶氮二异丁腈，不断搅拌下，升温加热70℃，整个过程反应釜通过与恒压氮气相连以保持釜压2MPa不变，保持温度、搅拌速度不变，反应8h后降温、离心、过滤、乙醇洗涤、干燥后，得四氟乙烯共聚物。
实施例2
不断搅拌下，将重量百分比为30％的四氟乙烯共聚物和重量百分比为55％的溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入重量百分比为15％的醇酯十二并搅拌100分钟，制得本发明耐低温橡胶电缆涂料。
实施例3
不断搅拌下，将重量百分比为35％的四氟乙烯共聚物和重量百分比为50％的溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入重量百分比为15％的醇酯十二并搅拌100分钟，制得本发明耐低温橡胶电缆涂料。
实施例4
不断搅拌下，将重量百分比为40％的四氟乙烯共聚物和重量百分比为45％的溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入重量百分比为15％的醇酯十二并搅拌100分钟，制得本发明耐低温橡胶电缆涂料。
实施例5
将实施例2制备得到的耐低温橡胶电缆涂料过150目筛网后，装入喷枪料斗内，雾化涂料，喷枪和试样表面保持垂直，喷枪沿一个方向移动平行移动，移动速度为9m/min，喷枪与试样的喷距为260mm，依次逐步喷涂4次，将喷涂好的试样放入恒温干燥箱中，加热到60-80℃保温12min，再升温到140℃，保温13min；取出后放入375℃的箱式电阻炉中进行塑化20min，将试样按上述工艺进行第二次喷涂、塑化，塑化时间为25min，将第二遍塑化完的试样浸入冷水中进行处理，然后烘干水分，并按上述工艺进行第三次喷涂、塑化，塑化时间为30min；得到耐低温橡胶电缆涂层。
实施例6
将实施例3制备得到的耐低温橡胶电缆涂料过150目筛网后，装入喷枪料斗内，雾化涂料，喷枪和试样表面保持垂直，喷枪沿一个方向移动平行移动，移动速度为9m/min，喷枪与试样的喷距为260mm，依次逐步喷涂4次，将喷涂好的试样放入恒温干燥箱中，加热到60-80℃保温12min，再升温到140℃，保温13min；取出后放入375℃的箱式电阻炉中进行塑化20min，将试样按上述工艺进行第二次喷涂、塑化，塑化时间为25min，将第二遍塑化完的试样浸入冷水中进行处理，然后烘干水分，并按上述工艺进行第三次喷涂、塑化，塑化时间为30min；得到耐低温橡胶电缆涂层。
实施例7
将实施例4制备得到的耐低温橡胶电缆涂料过150目筛网后，装入喷枪料斗内，雾化涂料，喷枪和试样表面保持垂直，喷枪沿一个方向移动平行移动，移动速度为9m/min，喷枪与试样的喷距为260mm，依次逐步喷涂4次，将喷涂好的试样放入恒温干燥箱中，加热到60-80℃保温12min，再升温到140℃，保温13min；取出后放入375℃的箱式电阻炉中进行塑化20min，将试样按上述工艺进行第二次喷涂、塑化，塑化时间为25min，将第二遍塑化完的试样浸入冷水中进行处理，然后烘干水分，并按上述工艺进行第三次喷涂、塑化，塑化时间为30min；得到耐低温橡胶电缆涂层。
对比例1
不断搅拌下，将重量百分比为40％的市售聚四氟乙烯和重量百分比为45％的溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入重量百分比为15％的醇酯十二并搅拌100分钟，得到聚四氟乙烯涂料；过150目筛网后，装入喷枪料斗内，雾化涂料，喷枪和试样表面保持垂直，喷枪沿一个方向移动平行移动，移动速度为9m/min，喷枪与试样的喷距为260mm，依次逐步喷涂4次，将喷涂好的试样放入恒温干燥箱中，加热到60-80℃保温12min，再升温到140℃，保温13min；取出后放入375℃的箱式电阻炉中进行塑化20min，将试样按上述工艺进行第二次喷涂、塑化，塑化时间为25min，将第二遍塑化完的试样浸入冷水中进行处理，然后烘干水分，并按上述工艺进行第三次喷涂、塑化，塑化时间为30min；得到聚四氟乙烯涂层。
表1实施例5-7和对比例1制备得到的涂层性能测试结果。
由表1可以看出，实施例5-7制备得到的耐低温橡胶电缆涂层与对比例1制备得到的聚四氟乙烯涂层的热分解温度相差不大，但实施例5-7制备得到的耐低温橡胶电缆涂层具有更高的拉伸强度、更加耐磨，且本发明制备得到的耐低温橡胶电缆涂层的耐低温性能更好，变形率低，使用过程中其尺寸更加稳定。
表2实施例5-7和对比例1制备得到的涂层的剥离强度。
A级表示很易剥离，剥离力小于1N；B级表示较易剥离，剥离力大于1N，小于2N；C级表示较难剥离，剥离力大于2N。
由表2可以看出本发明具有所述的耐低温橡胶电缆涂料对橡胶电缆的粘性较强。
尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于，所述耐低温橡胶电缆涂料由以下重量百分比的组分组成：四氟乙烯共聚物：30-40％，醇酯十二：10-20％，溶剂：40-60％；其中，所述四氟乙烯共聚物具有式(I)所示结构：
2.根据权利要求1所述耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或甲苯、四氢呋喃、丙酮、丁酮、乙酸乙酯中的一种。
3.根据权利要求1所述耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于，四氟乙烯共聚物的制备方法包括如下步骤：
在氮气保护下的封闭反应釜中，依次加入溶剂、链转移剂、SOCl2、缚酸剂、四氟乙烯、2-((3-氨基-2-甲基-3-氧基丙酰基)氧基)甲基丙烯酸乙酯、引发剂，不断搅拌下，升温加热，整个过程反应釜通过与恒压氮气相连以保持釜压不变，保持温度、搅拌速度不变，达到反应时间后降温、离心、过滤、乙醇洗涤、干燥后，得四氟乙烯共聚物。
4.根据权利要求3所述的耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于：所述溶剂为四氢呋喃、三氟三氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、二氧六环中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于：所述链转移剂为4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、二硫代苯乙酸、α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、黄原酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于：所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵和碳酸钠中的任意一种。
7.根据权利要求3所述的耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二酰、过硫酸盐中的任意一种。
8.根据权利要求3所述的耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于：所述反应温度为70-100℃、釜压为2-3MPa、反应时间为8-12h。
9.根据权利要求1所述耐低温橡胶电缆涂料，其特征在于，所述耐低温橡胶电缆涂料应用于橡胶电缆中。
10.根据权利要求1所述耐低温橡胶电缆涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：不断搅拌下，将四氟乙烯共聚物和溶剂搅拌器中，搅拌20分钟，然后，在搅拌条件下，加入醇酯十二并搅拌100分钟，制得本发明耐低温橡胶电缆涂料。
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