CN116589760B - 一种防腐电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防腐电缆护套材料及其制备方法，所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶10‑30份、改性助剂5‑20份、交联剂1‑10份、稳定剂1‑10份、防老剂2‑7份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物10‑20份、填充剂1‑8份和石英粉1‑5份；本发明电缆护套材料技术领域；本发明采用一种改性多孔超交联聚合物，通过物理浸泡将偶氮苯作为客体分子加入到多孔超交联聚合物的孔隙中，使得多孔超交联聚合物的刚性骨架结构进一步增强，与天然橡胶混合后抗拉和抗压能力增强；其中，通过傅克烷基化反应使得2‑苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛在溶剂中实现高度交联制备得到多孔超交联聚合物，便于后续改性且拉强强度较高。
Description
技术领域
本发明属于电缆护套材料技术领域，具体是指一种防腐电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，电缆主要包括内部的缆芯和包覆在缆芯外的护套组成，护套起到绝缘和保护作用，但是目前市面上使用的电缆护套一般都是塑料直接塑炼制成的，受到外界杂质的侵入，或者遭遇强酸以及高温后，就会产生腐蚀现象，严重影响电缆的正常使用。
因此，本发明提供一种防腐电缆护套材料及其制备方法，改善电缆护套的防腐问题以及增强电缆护套的保护程度是很有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防腐电缆护套材料及其制备方法，有效解决现有电缆护套防腐效果不理想的问题，本发明采用一种改性多孔超交联聚合物，改性多孔超交联聚合物通过物理浸泡将偶氮苯作为客体分子加入到多孔超交联聚合物的孔隙中，使得多孔超交联聚合物的刚性骨架结构进一步增强，与天然橡胶混合后抗拉和抗压能力增强；其中，通过傅克烷基化反应使得2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛在溶剂中实现高度交联制备得到多孔超交联聚合物，便于后续改性且拉强强度较高。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种防腐电缆护套材料，所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶10-30份、改性助剂5-20份、交联剂1-10份、稳定剂1-10份、防老剂2-7份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物10-20份、填充剂1-8份和石英粉1-5份；
所述改性多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将偶氮苯溶解在20mL乙醇中，再将多孔超交联聚合物浸泡在乙醇-偶氮苯溶液中，烧杯密封1-3小时；
（2）过滤收集产生的粉末，用乙醇溶液洗涤3次，清洗后的产品在空气中干燥24小时，得到改性多孔超交联聚合物。
进一步地，所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物15-20份、填充剂2-6份和石英粉2-4份。
进一步地，所述偶氮苯和多孔超交联聚合物的质量比为1.5:1-2:1。
进一步地，所述多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛溶解于20mL二氯乙烷，转移到反应釜中；
（2）在室温下，将FeCl3加入反应釜中，搅拌30分钟后，将反应釜放入100℃-140℃烘箱内反应24-48小时；
（3）过滤，收集沉淀物，用甲醇洗涤3次，将沉淀物放入真空烘箱内干燥24小时，制备得到多孔超交联聚合物。
进一步地，所述2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛的摩尔比为1:1。
进一步地，所述交联剂为异丙基二油酸酰氧基、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯和双（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯中的一种或者多种组合。
进一步地，所述稳定剂为过氧化二异丙苯、纳米氧化铈和二马来酸二丁基锡中的一种或者多种组合。
进一步地，所述防老剂为ODA。
进一步地，所述填充剂为白炭黑、硅酸盐和碳酸钠中的一种或者多种组合。
本发明还提供一种防腐电缆护套材料的制备方法，具体包括以下步骤：按照重量份取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下以1100r/min的速度搅拌混合30分钟，然后在80℃下以2500r/min的速度继续搅拌30分钟；进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在150-170℃，然后用注射机将熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过傅克烷基化反应使2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛在溶剂中实现高度交联，制备的多孔超交联聚合物具有刚性骨架结构，便于后续改性；
（2）本发明中的改性多孔超交联聚合物通过物理浸泡将偶氮苯作为客体分子加入到多孔超交联聚合物的孔隙中，使得多孔超交联聚合物的刚性骨架结构进一步增强，与天然橡胶混合后抗拉和抗压能力增强，能显著提高电缆护套材料的防腐性；
（3）本发明中以天然橡胶为主体，加入改性助剂、交联剂、稳定剂和防老剂等多种辅助材料，其中，改性助剂与天然橡胶充分交联，增加防腐性；
（4）本发明中添加的稳定剂，可以使改性助剂和天然橡胶充分交联，以及使得整个反应体系更加稳定，同时协助改性助剂不会因沉降而造成离析。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3和对比例1的拉伸强度对比图；
图2为实施例1、实施例2、实施例3和对比例1的断裂伸长率；
图3为本发明中改性多孔超交联聚合物的SEM图；
图4为实施例1和对比例1防腐测试后的对比图。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
本发明所使用的2-苯基咪唑啉（98%）和二甲醇缩甲醛（98%）购自阿拉丁；FeCl3（分析纯）和偶氮苯（分析纯）购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
实施例1
本发明提供了一种防腐电缆护套材料
所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶10份、改性助剂5份、交联剂1份、稳定剂1份、防老剂2份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物15份、填充剂2份和石英粉2份；
所述改性多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将1.5g偶氮苯溶解在20mL乙醇中，再将1g多孔超交联聚合物浸泡在乙醇-偶氮苯溶液中，烧杯密封1小时；
（2）过滤收集产生的粉末，用乙醇溶液洗涤3次，清洗后的产品在空气中干燥24小时，得到改性多孔超交联聚合物。
其中，所述多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将1.46g 2-苯基咪唑啉和0.76g二甲醇缩甲醛溶解于20mL二氯乙烷，转移到反应釜中；
（2）在室温下，将6.49g FeCl3加入反应釜中，搅拌30分钟后，将反应釜放入100℃烘箱内反应24小时；
（3）过滤，收集沉淀物，用甲醇洗涤3次，将沉淀物放入真空烘箱内干燥24小时，制备得到多孔超交联聚合物。
其中，所述交联剂为异丙基二油酸酰氧基；所述稳定剂为过氧化二异丙苯；所述防老剂为ODA；所述填充剂为白炭黑。
本发明还提出了一种防腐电缆护套材料的制备方法，具体包括如下步骤：按照重量份取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下以1100r/min的速度搅拌混合30分钟，然后在80℃下以2500r/min的速度继续搅拌30分钟；进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在150℃，然后用注射机将熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得。
实施例2
本发明提供了一种防腐电缆护套材料
所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶20份、改性助剂15份、交联剂5份、稳定剂6份、防老剂3份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物16份、填充剂4份和石英粉3份；
所述改性多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将1.7g偶氮苯溶解在20mL乙醇中，再将1g多孔超交联聚合物浸泡在乙醇-偶氮苯溶液中，烧杯密封2小时；
（2）过滤收集产生的粉末，用乙醇溶液洗涤3次，清洗后的产品在空气中干燥24小时，得到改性多孔超交联聚合物。
其中，所述多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将1.46g 2-苯基咪唑啉和0.76g二甲醇缩甲醛溶解于20mL二氯乙烷，转移到反应釜中；
（2）在室温下，将4.87g FeCl3加入反应釜中，搅拌30分钟后，将反应釜放入120℃烘箱内反应36小时；
（3）过滤，收集沉淀物，用甲醇洗涤3次，将沉淀物放入真空烘箱内干燥24小时，制备得到多孔超交联聚合物。
其中，所述交联剂为异丙基三油酸酰氧基钛酸酯；所述稳定剂为纳米氧化铈；所述防老剂为ODA；所述填充剂为硅酸盐。
本发明还提出了一种防腐电缆护套材料的制备方法，具体包括如下步骤：按照重量份取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下以1100r/min的速度搅拌混合30分钟，然后在80℃下以2500r/min的速度继续搅拌30分钟；进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在160℃，然后用注射机将熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得。
实施例3
本发明提供了一种防腐电缆护套材料
所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶30份、改性助剂20份、交联剂10份、稳定剂10份、防老剂7份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物18份、填充剂6份和石英粉4份；
所述改性多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将2g偶氮苯溶解在20mL乙醇中，再将1g多孔超交联聚合物浸泡在乙醇-偶氮苯溶液中，烧杯密封3小时；
（2）过滤收集产生的粉末，用乙醇溶液洗涤3次，清洗后的产品在空气中干燥24小时，得到改性多孔超交联聚合物。
其中，所述多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将1.46g 2-苯基咪唑啉和0.76g二甲醇缩甲醛溶解于20mL二氯乙烷，转移到反应釜中；
（2）在室温下，将3.24g FeCl3加入反应釜中，搅拌30分钟后，将反应釜放入140℃烘箱内反应48小时；
（3）过滤，收集沉淀物，用甲醇洗涤3次，将沉淀物放入真空烘箱内干燥24小时，制备得到多孔超交联聚合物。
其中，所述交联剂为双（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯；所述稳定剂为二马来酸二丁基锡；所述防老剂为ODA；所述填充剂为碳酸钠。
本发明还提出了一种防腐电缆护套材料的制备方法，具体包括如下步骤：按照重量份取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下以1100r/min的速度搅拌混合30分钟，然后在80℃下以2500r/min的速度继续搅拌30分钟；进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在170℃，然后用注射机将熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得。
对比例1
本对比例提供一种防腐电缆护套材料，其与实施例1的区别仅在于改性助剂中组分不包含改性多孔超交联聚合物，其余组分、组分含量与实施例1相同。
性能测试
为测试实施例1、实施例2、实施例3和对比例1的腐蚀性能，将防腐电缆护套处于空间箱内（含有HCl酸性气体以及粉尘，湿度为10-12%，且温度为70℃-120℃，放置一周后，查看防腐电缆护套情况；检验方法标准：GB/T1735-2009；HG/T2454-2006。
表1：防腐性能测试
结果表明，由表1、图1、图2、图3和图4所示，实施例1、实施例2和实施例3均表现出良好的抗拉和抗压性能，以及优异的耐酸性和耐热性，而组分中缺少改性多孔超交联聚合物的对比例1，抗拉和抗压性能以及防腐性能皆低于实施例1、实施例2和实施例3；因此，本发明中采用的改性多孔超交联聚合物对于提升防腐电缆护套材料的防腐性能以及力学性能是至关重要的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种防腐电缆护套材料，其特征在于，所述防腐电缆护套材料包括以下重量份的组分：天然橡胶10-30份、改性助剂5-20份、交联剂1-10份、稳定剂1-10份、防老剂2-7份；所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物10-20份、填充剂1-8份和石英粉1-5份；所述填充剂为白炭黑、硅酸盐和碳酸钠中的一种或者多种组合；
所述改性多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将偶氮苯溶解在20mL乙醇中，再将多孔超交联聚合物浸泡在乙醇-偶氮苯溶液中，烧杯密封1-3小时；
（2）过滤收集产生的粉末，用乙醇溶液洗涤3次，清洗后的产品在空气中干燥24小时，得到改性多孔超交联聚合物；
所述多孔超交联聚合物的制备过程包括以下步骤：
（1）将2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛溶解于20mL二氯乙烷，转移到反应釜中；
（2）在室温下，将FeCl3加入反应釜中，搅拌30分钟后，将反应釜放入100℃-140℃烘箱内反应24-48小时；
（3）过滤，收集沉淀物，用甲醇洗涤3次，将沉淀物放入真空烘箱内干燥24小时，制备得到多孔超交联聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于，所述改性助剂包括以下重量份的组分：改性多孔超交联聚合物15-18份、填充剂2-6份和石英粉2-4份。
3.根据权利要求2所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于：所述偶氮苯和多孔超交联聚合物的质量比为1.5:1-2:1。
4.根据权利要求3所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于：所述2-苯基咪唑啉和二甲醇缩甲醛的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求4所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于：所述交联剂为异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯和双（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯中的一种或者多种组合。
6.根据权利要求5所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于：所述稳定剂为过氧化二异丙苯、纳米氧化铈和二马来酸二丁基锡中的一种或者多种组合。
7.根据权利要求6所述的一种防腐电缆护套材料，其特征在于：所述防老剂为ODA。
8.根据权利要求7所述的一种防腐电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：按照重量份取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下以1100r/min的速度搅拌混合30分钟，然后在80℃下以2500r/min的速度继续搅拌30分钟；进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在150-170℃，然后用注射机将熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得。
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