CN115028924B - 一种改性绝缘电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝缘电缆领域，具体涉及一种改性绝缘电缆及其制备方法，改性绝缘电缆按照重量份数计算，包括：聚丙烯树脂80‑100份、改性聚醚醚酮微球6‑10份、填充剂12‑18份、阻燃剂5‑10份、抗氧剂0.5‑1.5份、润滑剂1‑3份和抗紫外线添加剂0.6‑1份。本发明通过在电缆材料中加入改性聚醚醚酮微球对聚丙烯电缆材料进行改性，改性聚醚醚酮微球的成分主要是聚醚醚酮包覆的钛酸锆微球，该改性微球的加入改善了聚丙烯的力学强度，此外还改善了聚丙烯的韧性，以及增强了聚丙烯的阻燃效果。

Description

一种改性绝缘电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及绝缘电缆领域，具体涉及一种改性绝缘电缆及其制备方法。
背景技术
环保节能理念成为全球性趋势，电线电缆行业也开始重视环保电缆的开发与推广。交联聚乙烯是聚乙烯改性后的非线性材料，具有良好的热固性，其作为绝缘电缆材料在退役后无法被再次加工利用，焚烧或掩埋对环境造成严重的破坏。新形势下，交联聚乙烯为主的电线电缆已经不能代表绿色环保现代化可持续发展的全球性趋势。
目前，热塑性绝缘材料受到了电介质学术研究者的普遍关注。热塑性电绝缘材料，退役后可再次被回收利用，满足可持续发展的环保要求。聚丙烯是常见的热塑性材料，其熔融温度可以达到150℃以上，可连续在90℃的环境下工作。聚丙烯的短时击穿场强可达到300kV左右，体电阻率随着温度的升高变化不显著，空间电荷集聚的情况不明显，几乎不受环境湿度的影响，是一种潜在的高压电缆绝缘材料。但是，聚丙烯的结晶度大，在工作温度范围内表现出模量高，使得聚丙烯分子刚性强、韧性差，低温环境中容易脆性开裂，在电线电缆制作、运输、安装、敷设及运行的过程中造成巨大的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种改性绝缘电缆及其制备方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂80-100份、改性聚醚醚酮微球6-10份、填充剂12-18份、阻燃剂5-10份、抗氧剂0.5-1.5份、润滑剂1-3份和抗紫外线添加剂0.6-1份。
优选地，所述聚丙烯树脂(PP)的熔融指数为5.5-6.5g/10min，检测标准为ASTMD1238(190℃，2.16kg)。
优选地，所述改性聚醚醚酮微球的粒径是20-30μm。
优选地，所述改性聚醚醚酮微球的制备方法为：
S1.钛酸锆微球的制备：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)与去离子水混合至烧瓶中，滴加硝酸溶液，搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液滴加至硝酸锆溶液中，滴加完成后，继续在室温下搅拌0.5-1h后，倒入反应釜内，在170-180℃的烘箱内保温处理24-48h，反应结束后，自然冷却至室温，过滤、洗涤和干燥，得到钛酸锆微球；
S2.改性聚醚醚酮微球的制备：
称取钛酸锆微球浸泡在硫酸溶液中，室温下搅拌2-4h，得到钛酸锆微球酸性溶液；
称取1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合，在室温下充分搅拌0.5-1h，将钛酸锆微球酸性溶液逐滴加入其中，全部滴加后，继续在室温下搅拌3-6h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到改性聚醚醚酮微球。
优选地，步骤S1中，硫酸氧钛溶液的硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.32-0.48:10。
优选地，步骤S1中，硝酸溶液的质量分数是20％-30％，加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的3％-5％。
优选地，步骤S1中，硝酸锆溶液的五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.43-0.65:10。
优选地，步骤S1中，硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.1-1.3:1。
优选地，步骤S2中，1,3-二氧戊环聚醚醚酮为可溶性的聚醚醚酮前驱体，能够通过酸性水解形成聚醚醚酮。
优选地，步骤S2中，硫酸溶液的质量分数为20％-40％，钛酸锆微球与硫酸溶液的质量比值是1:5-7。
优选地，步骤S2中，1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是3-5:100，钛酸锆微球酸性溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的8％-12％。
优选地，所述填充剂的粒径是300-500nm，是石英粉、石墨粉、滑石粉以重量比2-4:0.1-0.3:1-3混合得到。
优选地，所述阻燃剂是聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯以重量比3-8:1混合得到。
优选地，所述抗氧剂为双肉桂酰基硫代双丙酸脂或双硬脂酰基硫代双丙酸酯。
优选地，所述润滑剂包括石蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡中的至少一种。
优选地，所述抗紫外线添加剂为紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-328和紫外线吸收剂UV-531中的至少一种。
第二方面，本发明提供一种改性绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在密炼机内放入称取的聚丙烯树脂，升温至熔融后，加入改性聚醚醚酮微球，搅拌均匀，得到密炼料；
(2)将密炼料与称取的填充剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和抗紫外线添加剂再次混合，添加至混炼机内，混炼均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得到电缆材料；
(3)将电缆材料导入模具内，经过注塑成型，得到改性绝缘电缆。
优选地，步骤(1)中的密炼温度是170-180℃，密炼时间是10-20min。
优选地，步骤(2)中的混炼的温度是165-175℃，混炼时间是10-20min。
优选地，步骤(2)中双螺杆挤出机运行的区间温度是180-220℃，转速是300-400r/min。
优选地，步骤(3)中注塑成型是在真空条件下升温至180-200℃注塑至模具内，经过自然冷却后得到改性绝缘电缆。
本发明的有益效果为：
1、由于交联聚乙烯为热固性材料，其作为绝缘电缆材料在退役后无法被再次加工利用，由于聚丙烯的力学性能比聚乙烯好，本发明制备了一种以热塑性的聚丙烯为主要原料的电缆，该电缆具有良好的力学性能，成型加工性能好，吸水率低。但是聚丙烯的缺陷也很明显，收缩率较大(一般为1％-3％)，在工作温度范围内表现出模量高，使得聚丙烯分子刚性强、韧性差，低温环境中容易脆性开裂。
2、本发明通过在电缆材料中加入改性聚醚醚酮微球对聚丙烯电缆材料进行改性，改性聚醚醚酮微球的成分主要是聚醚醚酮包覆的钛酸锆微球，该改性微球的加入改善了聚丙烯的韧性，此外还改善了聚丙烯的力学强度，以及增强了聚丙烯的阻燃效果。
3、本发明在聚丙烯电缆材料中使用的填充剂是石英粉、石墨粉、滑石粉的混合物，石英粉具有较高的硬度和熔点、滑石粉具有较高的熔点和分散性、石墨粉具有较好的导热性以及耐磨性，三者的结合能够较好的补足聚丙烯电缆料的各项性能。
4、本发明的阻燃剂是采用无卤的磷系阻燃剂，有机的磷系阻燃剂能够与聚丙烯材料融合性更好，且聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的配合使用具有更好的阻燃效果。
5、此外，本发明还加入了抗氧剂以提升抗氧化性能，加入了润滑剂以提升产品的品质、避免因口模积料导致的外观不良，加入了抗紫外线添加剂以防止户外紫外线对电缆的损害。
6、在本发明中选用的是改性聚醚醚酮微球对电缆材料改性，一般情况下聚醚醚酮由于溶解性较差，很难形成微球，但是本发明采用了可溶性的聚醚醚酮前驱体对制备的钛酸锆微球进行包覆，然后进一步处理生成聚醚醚酮包覆的微球，相比较于单纯的加入聚醚醚酮或钛酸锆，本发明制备的改性聚醚醚酮微球能够起到更好的提升性能的作用，比如在阻燃性、韧性以及力学强度方面。
7、本发明添加了改性聚醚醚酮微球对聚丙烯电缆料阻燃性提升在于，传统的电缆料中会加入超过30％的阻燃剂，过多的阻燃剂虽然提升了电缆料的阻燃效果，但是却降低了电缆料本身的力学性能，而本发明中加入了改性聚醚醚酮微球，同时降低了阻燃剂的加入量，但是最终的阻燃效果却并未降低，由此可见，改性聚醚醚酮微球对聚丙烯电缆料的阻燃性具有一定的提升作用。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明中所使用的1,3-二氧戊环聚醚醚酮(聚醚醚酮-1,3-二氧戊环)的制备过程参考吉林大学公开的专利CN111952648B，其数均分子量是10000-12000，分子式为：
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂90份、改性聚醚醚酮微球8份、填充剂15份、阻燃剂8份、抗氧剂1份、润滑剂2份和抗紫外线添加剂0.8份。
其中，聚丙烯树脂(PP)的熔融指数为6g/10min，检测标准为ASTM D1238(190℃，2.16kg)。改性聚醚醚酮微球的粒径是20-30μm。填充剂的粒径是300-500nm，是石英粉、石墨粉、滑石粉以重量比3:0.2:2混合得到。阻燃剂是聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯以重量比5:1混合得到。抗氧剂为双肉桂酰基硫代双丙酸脂。润滑剂为聚乙烯蜡。抗紫外线添加剂为紫外线吸收剂UV-326。
所述改性聚醚醚酮微球的制备方法为：
S1.钛酸锆微球的制备：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.4:10，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆与去离子水混合至烧瓶中，五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.54:10，滴加质量分数是25％的硝酸溶液，硝酸溶液加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的4％，以250r/min的速度搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液使用滴管逐滴加入至盛有硝酸锆溶液的烧瓶内，硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.12:1，同时增大搅拌速度至550r/min，滴加完成后，继续在室温下搅拌0.5h后，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜内，将反应釜封闭后放置在175℃的烘箱内，保温处理36h，反应结束后，取出反应釜自然冷却至室温，过滤出生成的固体，并依次使用纯水和丙酮洗涤三次，然后固体在真空箱内干燥至恒重，得到钛酸锆微球；
S2.改性聚醚醚酮微球的制备：
称取钛酸锆微球浸泡在质量分数为30％的硫酸溶液中，室温下搅拌3h，得到钛酸锆微球酸性溶液；其中，硫酸溶液的质量分数为30％，钛酸锆微球与硫酸溶液的质量比值是1:6；
称取可溶性的聚醚醚酮前驱体1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合于烧瓶内，1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是4:100，以250r/min的速度在室温下充分搅拌1h，将钛酸锆微球酸性溶液逐滴加入其中，钛酸锆微球酸性溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的10％，以550r/min的速度在室温下搅拌，全部滴加后，继续在室温下搅拌4h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到改性聚醚醚酮微球。
上述改性绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在密炼机内放入称取的聚丙烯树脂，升温至熔融后，加入改性聚醚醚酮微球，搅拌均匀，密炼温度是175℃，密炼时间是15min，得到密炼料；
(2)将密炼料与称取的填充剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和抗紫外线添加剂再次混合，添加至混炼机内，混炼的温度是170℃，混炼时间是15min，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机运行的区间温度是200℃，转速是350r/min，即得到电缆材料；
(3)将电缆材料导入模具内，经过注塑成型，注塑成型是在真空条件下升温至190℃注塑至模具内，经过自然冷却后得到改性绝缘电缆。
实施例2
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂80份、改性聚醚醚酮微球6份、填充剂18份、阻燃剂10份、抗氧剂0.5份、润滑剂1份和抗紫外线添加剂0.6份。
其中，聚丙烯树脂(PP)的熔融指数为5.5g/10min，检测标准为ASTM D1238(190℃，2.16kg)。改性聚醚醚酮微球的粒径是20-30μm。填充剂的粒径是300-500nm，是石英粉、石墨粉、滑石粉以重量比2:0.1:1混合得到。阻燃剂是聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯以重量比3:1混合得到。抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸酯。润滑剂为石蜡。抗紫外线添加剂为紫外线吸收剂UV-328。
所述改性聚醚醚酮微球的制备方法为：
S1.钛酸锆微球的制备：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.32:10，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆与去离子水混合至烧瓶中，五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.43:10，滴加质量分数是20％的硝酸溶液，硝酸溶液加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的3％，以200r/min的速度搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液使用滴管逐滴加入至盛有硝酸锆溶液的烧瓶内，硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.1:1，同时增大搅拌速度至500r/min，滴加完成后，继续在室温下搅拌0.5h后，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜内，将反应釜封闭后放置在170℃的烘箱内，保温处理24h，反应结束后，取出反应釜自然冷却至室温，过滤出生成的固体，并依次使用纯水和丙酮洗涤三次，然后固体在真空箱内干燥至恒重，得到钛酸锆微球；
S2.改性聚醚醚酮微球的制备：
称取钛酸锆微球浸泡在质量分数为20％的硫酸溶液中，室温下搅拌2h，得到钛酸锆微球酸性溶液；其中，硫酸溶液的质量分数为20％，钛酸锆微球与硫酸溶液的质量比值是1:5；
称取可溶性的聚醚醚酮前驱体1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合于烧瓶内，1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是3:100，以200r/min的速度在室温下充分搅拌0.5h，将钛酸锆微球酸性溶液逐滴加入其中，钛酸锆微球酸性溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的8％，以500r/min的速度在室温下搅拌，全部滴加后，继续在室温下搅拌3h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到改性聚醚醚酮微球；
上述改性绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在密炼机内放入称取的聚丙烯树脂，升温至熔融后，加入改性聚醚醚酮微球，搅拌均匀，密炼温度是170℃，密炼时间是10min，得到密炼料；
(2)将密炼料与称取的填充剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和抗紫外线添加剂再次混合，添加至混炼机内，混炼的温度是165℃，混炼时间是10min，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机运行的区间温度是180℃，转速是300r/min，即得到电缆材料；
(3)将电缆材料导入模具内，经过注塑成型，注塑成型是在真空条件下升温至180℃注塑至模具内，经过自然冷却后得到改性绝缘电缆。
实施例3
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂100份、改性聚醚醚酮微球10份、填充剂12份、阻燃剂5份、抗氧剂1.5份、润滑剂3份和抗紫外线添加剂1份。
其中，聚丙烯树脂(PP)的熔融指数为6.5g/10min，检测标准为ASTM D1238(190℃，2.16kg)。改性聚醚醚酮微球的粒径是20-30μm。填充剂的粒径是300-500nm，是石英粉、石墨粉、滑石粉以重量比4:0.3:3混合得到。阻燃剂是聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯以重量比8:1混合得到。抗氧剂为双肉桂酰基硫代双丙酸脂或双硬脂酰基硫代双丙酸酯。润滑剂为蒙旦蜡。抗紫外线添加剂为紫外线吸收剂UV-531。
所述改性聚醚醚酮微球的制备方法为：
S1.钛酸锆微球的制备：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.48:10，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆与去离子水混合至烧瓶中，五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.65:10，滴加质量分数是30％的硝酸溶液，硝酸溶液加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的5％，以300r/min的速度搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液使用滴管逐滴加入至盛有硝酸锆溶液的烧瓶内，硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.3:1，同时增大搅拌速度至600r/min，滴加完成后，继续在室温下搅拌1h后，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜内，将反应釜封闭后放置在180℃的烘箱内，保温处理48h，反应结束后，取出反应釜自然冷却至室温，过滤出生成的固体，并依次使用纯水和丙酮洗涤三次，然后固体在真空箱内干燥至恒重，得到钛酸锆微球；
S2.改性聚醚醚酮微球的制备：
称取钛酸锆微球浸泡在质量分数为40％的硫酸溶液中，室温下搅拌4h，得到钛酸锆微球酸性溶液；其中，硫酸溶液的质量分数为40％，钛酸锆微球与硫酸溶液的质量比值是1:7；
称取可溶性的聚醚醚酮前驱体1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合于烧瓶内，1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是5:100，以300r/min的速度在室温下充分搅拌1h，将钛酸锆微球酸性溶液逐滴加入其中，钛酸锆微球酸性溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的12％，以600r/min的速度在室温下搅拌，全部滴加后，继续在室温下搅拌6h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到改性聚醚醚酮微球；
上述改性绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在密炼机内放入称取的聚丙烯树脂，升温至熔融后，加入改性聚醚醚酮微球，搅拌均匀，密炼温度是180℃，密炼时间是20min，得到密炼料；
(2)将密炼料与称取的填充剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和抗紫外线添加剂再次混合，添加至混炼机内，混炼的温度是175℃，混炼时间是20min，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机运行的区间温度是220℃，转速是400r/min，即得到电缆材料；
(3)将电缆材料导入模具内，经过注塑成型，注塑成型是在真空条件下升温至200℃注塑至模具内，经过自然冷却后得到改性绝缘电缆。
对比例1
与实施例1的区别为：将改性聚醚醚酮微球替换成钛酸锆微球。
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂90份、改性聚醚醚酮微球8份、填充剂15份、阻燃剂8份、抗氧剂1份、润滑剂2份和抗紫外线添加剂0.8份。
所述钛酸锆微球的制备方法为：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.4:10，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆与去离子水混合至烧瓶中，五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.54:10，滴加质量分数是25％的硝酸溶液，硝酸溶液加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的4％，以250r/min的速度搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液使用滴管逐滴加入至盛有硝酸锆溶液的烧瓶内，硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.12:1，同时增大搅拌速度至550r/min，滴加完成后，继续在室温下搅拌0.5h后，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜内，将反应釜封闭后放置在175℃的烘箱内，保温处理36h，反应结束后，取出反应釜自然冷却至室温，过滤出生成的固体，并依次使用纯水和丙酮洗涤三次，然后固体在真空箱内干燥至恒重，得到钛酸锆微球。
对比例2
与实施例1的区别为：将改性聚醚醚酮微球替换成聚醚醚酮微球。
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂90份、改性聚醚醚酮微球8份、填充剂15份、阻燃剂8份、抗氧剂1份、润滑剂2份和抗紫外线添加剂0.8份。
所述聚醚醚酮微球的制备：
称取可溶性的聚醚醚酮前驱体1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合于烧瓶内，1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是4:100，以250r/min的速度在室温下充分搅拌1h，将30％的硫酸溶液逐滴加入其中，硫酸溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的10％，以550r/min的速度在室温下搅拌，全部滴加后，继续在室温下搅拌4h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到聚醚醚酮微球。
对比例3
与实施例1的区别为：将改性聚醚醚酮微球替换成填充剂。
一种改性绝缘电缆，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂90份、填充剂23份、阻燃剂8份、抗氧剂1份、润滑剂2份和抗紫外线添加剂0.8份。
检测例
取实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制备的改性绝缘电缆材料，分别对其进行检测，检测标准：GB/T 1040.1-2018(拉伸强度、断裂伸长率)，GB/T 1843-2008(冲击强度)，GB/T 1633-2000(维卡软化点)，低温脆化温度(ASTM D2137)，极限氧指数(ISO 4589-2)。
所得的结果如表1所示：
表1不同方法制备的改性绝缘电缆材料的性能比较
实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度(MPa) 33.2 28.3 29.2 21.1
断裂伸长率(％) 417.5 403.6 385.3 376.5
冲击强度(kJ/m2) 43.2 37.2 39.8 32.9
维卡软化点(℃) 154 147 138 123
低温脆化温度(℃) -32 -27 -23 -20
极限氧指数(％) 37 34 32 31
从表1中能够看出，本发明实施例1具有更加高的力学强度和韧性(拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度表现均较高)，此外还具有更好的耐高温性(维卡软化点温度高于150℃)和耐低温性(低温脆化温度低于-30℃)，以及具有更高的阻燃性(极限氧指数高达37％)。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种改性绝缘电缆，其特征在于，按照重量份数计算，包括：
聚丙烯树脂80-100份、改性聚醚醚酮微球6-10份、填充剂12-18份、阻燃剂5-10份、抗氧剂0.5-1.5份、润滑剂1-3份和抗紫外线添加剂0.6-1份；
所述改性聚醚醚酮微球的制备方法为：
S1. 钛酸锆微球的制备：
称取硫酸氧钛与去离子水混合至烧杯中，磁力搅拌至全部溶解，形成硫酸氧钛溶液；
称取五水硝酸锆（Zr（NO3）4·5H2O）与去离子水混合至烧瓶中，滴加硝酸溶液，搅拌均匀，形成硝酸锆溶液；
将硫酸氧钛溶液滴加至硝酸锆溶液中，滴加完成后，继续在室温下搅拌0.5-1h后，倒入反应釜内，在170-180℃的烘箱内保温处理24-48h，反应结束后，自然冷却至室温，过滤、洗涤和干燥，得到钛酸锆微球；
S2. 改性聚醚醚酮微球的制备：
称取钛酸锆微球浸泡在硫酸溶液中，室温下搅拌2-4h，得到钛酸锆微球酸性溶液；
称取1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺混合，在室温下充分搅拌0.5-1h，将钛酸锆微球酸性溶液逐滴加入其中，全部滴加后，继续在室温下搅拌3-6h，过滤出固体，使用纯水洗涤至中性后，真空干燥至恒重，得到改性聚醚醚酮微球。
2.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，步骤S1中，硫酸氧钛溶液的硫酸氧钛与去离子水的质量比是0.32-0.48:10；硝酸溶液的质量分数是20%-30%，加入量是硝酸锆溶液中去离子水体积的3%-5%；硝酸锆溶液的五水硝酸锆与去离子水的质量比是0.43-0.65:10；硫酸氧钛溶液与硝酸锆溶液的质量比是1.1-1.3:1。
3.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，步骤S2中，1,3-二氧戊环聚醚醚酮为可溶性的聚醚醚酮前驱体，能够通过酸性水解形成聚醚醚酮；硫酸溶液的质量分数为20%-40%，钛酸锆微球与硫酸溶液的质量比值是1:5-7；1,3-二氧戊环聚醚醚酮与N，N-二甲基甲酰胺的质量比是3-5:100，钛酸锆微球酸性溶液的加入量是N，N-二甲基甲酰胺质量的8%-12%。
4.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，所述填充剂的粒径是300-500nm，是石英粉、石墨粉、滑石粉以重量比2-4:0.1-0.3:1-3混合得到。
5.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，所述阻燃剂是聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯以重量比3-8:1混合得到。
6.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，所述抗氧剂为双肉桂酰基硫代双丙酸脂或双硬脂酰基硫代双丙酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，所述润滑剂包括石蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种改性绝缘电缆，其特征在于，所述抗紫外线添加剂为紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-328和紫外线吸收剂UV-531中的至少一种。
9.一种权利要求1-8任意之一所述的改性绝缘电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在密炼机内放入称取的聚丙烯树脂，升温至熔融后，加入改性聚醚醚酮微球，搅拌均匀，得到密炼料；
（2）将密炼料与称取的填充剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和抗紫外线添加剂再次混合，添加至混炼机内，混炼均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得到电缆材料；
（3）将电缆材料导入模具内，经过注塑成型，得到改性绝缘电缆。
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