一种耐低温特种电缆护套材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种电缆护套材料领域，具体涉及一种耐低温特种电缆护套材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 在使用条件特殊、应用环境复杂的情况下，特种电缆的需求日显突出，对电缆的可 靠性、耐用性提出了更高的要求。常见的特种电缆有：防火电缆、发热电缆、环保电缆等等。 现有技术中，根据特种电缆的需求，往往采用新结构、新材料、新工艺制备形成适合需求的 特种电缆。其中，作为一类特殊的电缆，耐低温特种电缆的需求日益增加。常规电缆的耐温 等级大多集中在_40°C，敷设温度最低不小于0°C。对于长期工作的严寒条件显然不适合。
[0003]现有技术中，为提高特种电缆的耐低温、耐超低温性能的改进主要集中在材料的 改进上。例如，CN201510260462.1提供了一种耐低温、耐油、阻燃软聚氯乙烯电缆料及制备 方法，通过在聚氯乙烯中添加丙烯酸酯三聚物改性剂、聚酯类增塑剂、癸二酸二甲酯复合物 来提高软PVC的耐油(ASTM2号油)性能和耐低温性能。CN201410284632.5提供了一种耐寒聚 氯乙烯电缆料及其制备方法，对SG-3型PVC树脂进行了改性，提高了其耐寒特性。可见，对材 料的改性在提高特种电缆耐寒特性的改进上有重要的效果。然而，在材料改性的过程中，保 证特种电缆的基本性能不降低的情况下尤其提高抗寒耐低温性能在研究中受到诸多阻力 和限制。
[0004]针对这一技术困难，亟需一种保证特种电缆基本性能不变的前提下提高耐寒性能 的工艺方法。
【发明内容】
[0005]本发明旨在解决但不限于如下技术问题:提高耐低温特种电缆护套材料的耐低温 性质、保证原有机械强度，提高特种电缆的耐用性和可靠性，尤其是特种电缆提高抗寒耐低 温性能。
[0006]本发明首先提供了一种耐低温特种电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤： 51. 超支化聚氨酯改性地聚物的制备： 将地聚物粉体、硅烷偶联剂、超支化聚氨酯单体、引发剂按质量比：100: (0.5~1.5): (5~10): (0.01~0.03)于95~100°C下熔融混炼约30~lOOmin，形成超支化聚氨酯改性地聚物； 52.无机填料改性 将氮化硅晶须、三氧化钼、氧化镁、改性偶联剂按比例混合形成混合物，将所得混合物 与异丙醇按质量比1:2混合后进行超声处理10~50min，经抽滤、水洗、干燥获得改性后的无 机填料； 53.耐低温特种电缆护套材料的制备： 将聚醚醚酮、聚乙烯、聚酰亚胺、超支化聚氨酯改性地聚物、过氧化二异丙苯、改性后的 无机填料按比例在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混挤出，经切粒机造粒 获得耐低温特种电缆护套材料。
[0007]作为基础聚合物材料，为使耐低温、抗冲击性能提高，本发明将高性能的工程用聚 醚醚酮、聚乙烯和聚酰亚胺按比例进行复合并进行相应的改性能够大幅度提升其作为耐低 温特种电缆护套材料的性能。步骤S3中各原料的比例按重量份为： 聚醚醚酮 35-40 聚乙烯 15-30 聚酰亚胺 25-30 超支化聚氨酯改性地聚物 5-9 过氧化二异丙苯 0.3-0.8。
[0008]特别的，采用超支化聚氨酯改性地聚物作为添加剂加入，有效的提高了材料的抗 寒耐低温性能。需要指出的是，地聚物即地质聚合物，两种表达在本领域中均为常规的表 达，并无其他特殊含义，以为本领域广泛研究且认可的名称。优选的，地聚物粉体按如下步 骤制备：按质量比配置原料混合物，偏高岭土：氢氧化钠：水玻璃：水=100 : (10~20): (100~120) : (500~2000);将原料混合物在50~70°C下保温1~3小时，喷雾干燥形成地聚物粉 体。此外，引入了过氧化二异丙苯，作为引发剂，对聚乙烯的交联尤为有效，因此，上述物料 混合过程中并非简单的物理混合，而是伴随了相当程度的化学交联过程，而该交联过程并 不限于聚乙烯链之间的交联，而应更广泛的理解为上述原料中可能发生的任意反应。
[0009]为保证材料的阻燃性能和机械性能，步骤S2中各无机填料及改性偶联剂的比例按 重量份为： 氣化娃晶须 2_5 三氧化钼 0.5-2.5 氧化镁 1-20 改性偶联剂 0.1-1.5。
[0010]可选的，采用的三氧化钼平均粒径为30-200nm，三氧化钼在材料一旦燃烧的情况 下，对烟气的形成具有有效的抑制作用，而对其粒径进行调整，不但关系到其对烟气的抑制 效果，同时，发明人也发现，对材料成型后的机械性能亦有影响。
[0011]氧化镁作为耐火填料，已经被广泛应用到耐低温特种电缆护套材料中，然而，采用 梯度粒径填料的方式改善氧化镁颗粒在复合材料中的分布和对基体的力学性能的影响却 未被现有技术所公开或启示，发明人发现采用两种粒径分布的氧化镁进行合适的配比，对 基体材料的机械品质有所提高，同时耐火性能并不会有所影响，优选地，采用如下配比的氧 化镁作为填料： 50nm<平均粒径< 300nm的氧化儀 20~40wt% 300_<平均粒径<lOOOnm的氧化镁 60~80wt%。
[0012] 为提高无机填料在聚合物基体中的相容性，采用偶联剂作为增容助剂，偶联剂优 选为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，按质量比，硅烷偶联剂:钛酸酯偶联剂=1~5:1。
[0013] 为提高成料均匀性，熔融共混挤出温度为190~260°C，螺杆转速为150~200rpm。
[0014] 最后，本发明提供了一种采用上述方法制备的耐低温特种电缆护套材料。
[0015]本发明相比于现有技术的有益效果在于:本发明提供的耐低温特种电缆护套材料 采用了高性能的工程用聚醚醚酮、聚乙烯和聚酰亚胺复合材料，并进行相应的改性能够大 幅度提升其作为耐低温特种电缆护套材料的性能。经检测，本发明提供的耐低温特种电缆 护套材料最大拉伸强度达21.2Mpa，断裂伸长率最大超过500%，老化处理后，拉伸强度变化 率平均在-12.7%左右，断裂伸长率平均变化率约为15.97%，烟密度均小于30Dm，氧指数均大 于30，能够在-50°C冷弯曲不开裂。从上述指标可知，上述材料具