CN115895120B - 一种高耐磨热塑性弹性体护套材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐磨热塑性弹性体护套材料及其制备方法与应用，属于电线电缆用聚合物护套材料技术领域。该高耐磨热塑性弹性体护套材料采用马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯、三元乙丙胶、硫酸钙晶须、二硫化钼、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168、色母料通过高速混合机、双螺杆挤出造粒机制备而成。该产品与传统产品比，主要提升了材料的耐磨性能，主要应用于一些频繁移动设备电缆，船用电缆，拖链电缆，矿用电缆，油田抽油机电缆等。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐磨热塑性弹性体护套材料及其制备方法与应用，属于电线电缆用聚合物护套材料技术领域。
背景技术
在一些各种各样的恶劣环境下使用的电线电缆，线缆的外护套经常被磨伤、损坏，最后导致整个线缆的报废，主要原因是电缆外护套不耐磨，或者在高温下不耐磨。比如一些频繁移动的设备用电缆，拉扯力度大的电缆，船用电缆，拖链电缆，矿用电缆，油田抽油机电缆等，要选择具备高耐磨性能的电缆护套材料。目前普通电缆护套材料不能满足这些耐磨场合使用的要求，高耐磨电缆使用领域主要有轨道交通，起重设备，电梯设备，电镀设备，油田、港口机械物流输送系统，煤矿机械等。为了满足以上高耐磨使用条件，本发明设计了一种高耐磨电缆护套材料，能用于以上场合，具备高耐磨性能，同时具备耐热、耐开裂性能。该材料是一种热塑性弹性体材料，可用普通挤出机加工成型，可回收再利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐磨热塑性弹性体护套材料及其制备方法与应用。该高耐磨热塑性弹性体护套材料能够用于轨道交通，起重设备，电梯设备，电镀设备，油田、港口机械物流输送系统，煤矿机械等领域，具备高耐磨性能，同时具备耐热、耐开裂性能。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高耐磨热塑性弹性体护套材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：聚硅氧烷的水解
取去离子水、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到容器中混合，加入盐酸，调节pH值为1-2，不断搅拌，常温下水解15min，将水解后的产物放入60℃真空烘箱中，真空干燥2h，得到支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
第二步：硫酸钙晶须、二硫化钼的改性
取甲苯加入到容器中，开动磁力搅拌器，向容器中加入硫酸钙晶须、二硫化钼，常温下超声分散30min得均匀悬浮液，再将第一步制备的支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到悬浮液中，超声混合5min，然后升温至90℃，恒温反应6h，反应液常温12000r/min，离心分离得到硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，再真空干燥5h得到棕灰色粉末；
第三步：共混造粒
将马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯、三元乙丙胶、第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168、色母料加入到高速混合机中，常温混合5分钟，然后排入到双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区160±5℃，二区165±5℃，三区170±5℃，四区180±5℃，五区190±5℃，六区200±5℃，机头210℃。
进一步，所述第一步中去离子水、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为：1-1.5:1-1.3。
进一步，所述第二步中甲苯、硫酸钙晶须、二硫化钼、支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为：16-18:0.8-1:0.8-1:0.4-0.6。
进一步，所述第三步中马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯、三元乙丙胶、第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168、色母料的质量比为：10-15:60-80:40-50:15-20:1-2:0.5-0.8:0.5-0.8:1-2。
本发明所用主要原材料说明：
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：无色透明液体，交联剂、增韧剂；
硫酸钙晶须：白色粉末，耐磨剂、耐热剂、增强剂；
二硫化钼；棕黑色粉末，耐磨添加剂；
甲苯：无色透明液体，溶剂；
马来酸酐接枝聚丙烯：乳白色颗粒，增容剂；
聚丙烯：颗粒，熔体流动速率2.0g/10分钟；
三元乙丙胶：颗粒，门尼粘度ML1+4，125℃，70-88MU；
聚丙烯蜡：润滑剂，蜡状颗粒；
抗氧剂1010：白色粉末，抗氧剂；
抗氧剂168：白色粉末，抗氧剂；
色母粒：颜料，根据用户需求，分别为黑色、红色、灰色等，均为颗粒。
本发明的技术原理：
1、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷是一种会迁移的耐磨添加剂，在热塑性树脂中，该耐磨添加剂会缓慢向表面迁移，并形成一层持续不断的薄膜。但甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷若不发生水解支化，则较易挥发，并会很快地从材料表面消失。因此，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的耐磨性不能持久，因此需对甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性，如图1所示，把其变成支化的，能与硫酸钙晶须、二硫化钼交联结合在一起，并迁移到护套材料表面，形成持续的耐磨层。
2、在支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硫酸钙晶须、二硫化钼改性后，制备成硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷复合物时，支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硫酸钙晶须、结合，形成交联网络状结构，与硫酸钙晶须、二硫化钼一起向材料表面迁移，形成牢固的耐磨结构。
3、硫酸钙晶须长径比大，具有很高的弹性模量，主要提升护套的纵向耐磨性，降低耐磨损率；二硫化钼使护套材料产生一个较硬的耐磨的表面，主要提升护套的耐刮擦性能，主要提升横向耐磨性。
4、图2中实线方框标志的是二硫化钼结合示意图，虚线方框标志的是硫酸钙晶须结合示意图。支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的硅氧键与硫酸钙晶须表面的羟基形成化学键进行结合，这样O-O键将聚硅烷与硫酸钙晶须链接在一起。支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的硅氧键与二硫化钼中的硫离子形成化学键，这样O-S键将聚硅烷与二硫化钼链接在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
该高耐磨热塑性弹性体护套材料能够用于轨道交通，起重设备，电梯设备，电镀设备，油田、港口机械物流输送系统，煤矿机械等领域，具备高耐磨性能，同时具备耐热、耐开裂性能。
附图说明
图1为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解示意图；
图2为支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硫酸钙晶须、二硫化钼反应示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种高耐磨热塑性弹性体护套材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：聚硅氧烷的水解
取1Kg去离子水、1Kg甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到容器中混合。加入盐酸，调节pH值在1-2之间，不断搅拌，使其在常温下水解15min。将水解后的产物放入60℃真空烘箱中，真空干燥2小时，得到支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第二步：硫酸钙晶须、二硫化钼的改性
取16Kg甲苯加入到容器中，开动磁力搅拌器，向容器中加入0.8Kg硫酸钙晶须、0.8Kg二硫化钼，常温下用超声分散30min得均匀悬浮液，再将第一步制备的0.4Kg支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到悬浮液中，超声混合5min，然后升温至90℃，恒温反应6h，反应液常温12000r/min离心分离得到硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，再真空干燥5h得到棕灰色粉末。
第三步：共混造粒
10Kg将马来酸酐接枝聚丙烯、60Kg聚丙烯、40Kg三元乙丙胶、15Kg第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1Kg聚丙烯蜡、0.5Kg抗氧剂1010、0.5Kg抗氧剂168、1Kg色母料加入到高速混合机中，常温混合5分钟，然后排入到双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区160±5℃，二区165±5℃，三区170±5℃，四区180±5℃，五区190±5℃，六区200±5℃，机头210℃。
实施例2
同实施例1，不同的是：
第一步：聚硅氧烷的水解
取1.5Kg去离子水、1.3Kg甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第二步：硫酸钙晶须、的改性
取18Kg甲苯加入到容器中，开动磁力搅拌器，向容器中加入1Kg硫酸钙晶须、1Kg二硫化钼，0.6Kg支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第三步：共混造粒
15Kg将马来酸酐接枝聚丙烯、80Kg聚丙烯、50Kg三元乙丙胶、20Kg第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2Kg聚丙烯蜡、0.8Kg抗氧剂1010、0.8Kg抗氧剂168、2Kg色母料。
实施例3
同实施例1，不同的是：
第一步：聚硅氧烷的水解
取1.3Kg去离子水、1.2Kg甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第二步：硫酸钙晶须、二硫化钼的改性
取17Kg甲苯加入到容器中，开动磁力搅拌器，向容器中加入0.9Kg硫酸钙晶须、0.9Kg二硫化钼，0.5Kg支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第三步：共混造粒
13Kg将马来酸酐接枝聚丙烯、70Kg聚丙烯、45Kg三元乙丙胶、18Kg第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5Kg聚丙烯蜡、0.7Kg抗氧剂1010、0.6Kg抗氧剂168、1.5Kg色母料。
表1护套性能测试及对比(取自成品线缆护套)
根据表1所示，该高耐磨热塑性弹性体护套材料具备高耐磨性能，同时具备耐热、耐开裂性能，能够用于轨道交通，起重设备，电梯设备，电镀设备，油田、港口机械物流输送系统，煤矿机械等领域，
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种高耐磨热塑性弹性体护套材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
第一步：聚硅氧烷的水解
取去离子水、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到容器中混合，加入盐酸，调节pH值为1-2，不断搅拌，常温下水解15min，将水解后的产物放入60℃真空烘箱中，真空干燥2h，得到支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
第二步：硫酸钙晶须、二硫化钼的改性
取甲苯加入到容器中，开动磁力搅拌器，向容器中加入硫酸钙晶须、二硫化钼，常温下超声分散30min得均匀悬浮液，再将第一步制备的支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到悬浮液中，超声混合5min，然后升温至90℃，恒温反应6h，反应液常温12000r/min，离心分离得到硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，再真空干燥5h得到棕灰色粉末；在支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硫酸钙晶须、二硫化钼改性后，制备成硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷时，支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与硫酸钙晶须、结合，形成交联网络状结构，与硫酸钙晶须、二硫化钼一起向材料表面迁移，形成牢固的耐磨结构；
第三步：共混造粒
将马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯、三元乙丙胶、第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168、色母料加入到高速混合机中，常温混合5分钟，然后排入到双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，双螺杆挤出造粒机的工作温度为：一区160±5℃，二区165±5℃，三区170±5℃，四区180±5℃，五区190±5℃，六区200±5℃，机头210℃；
所述第一步中去离子水、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为：1-1.5:1-1.3；
所述第二步中甲苯、硫酸钙晶须、二硫化钼、支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为：16-18:0.8-1:0.8-1:0.4-0.6；
所述第三步中马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯、三元乙丙胶、第二步制备的硫酸钙晶须/二硫化钼/支化甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯蜡、抗氧剂1010、抗氧剂168、色母料的质量比为：10-15:60-80:40-50:15-20:1-2:0.5-0.8:0.5-0.8:1-2。
2.一种高耐磨热塑性弹性体护套材料，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备得到。
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| CN111234369A (zh) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN112876775A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种高耐磨聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN113912942A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 沈阳化工研究院有限公司 | 一种环保无异味耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备 |
-
2022
- 2022-12-30 CN CN202211735435.1A patent/CN115895120B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KH570对二硫化钼粉体表面的改性研究;张建强;冯辉霞;赵霞;雒和明;赵丹;;化学试剂(01);5-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115895120A (zh) | 2023-04-04 |
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