一种高强度电缆料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高强度电缆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于碳纳米管能够提高复合材料的力学性能、电性能以及其他性能，所以碳纳米管/橡胶复合材料引起越来越多的关注。为了实现增强的目的，有两个问题需要解决:一个是碳纳米管的分散问题、另一个是碳纳米管和基体的界面问题由于碳纳米管表面比较惰性，而且比表面积比较大易造成团聚，所以碳纳米管增强聚合物的效果不是很明显〃基于这个原因，很多人开始对碳纳米管进行物理或化学处理，在这些方法当中，酸处理产生含氧基团的方法是一种常用且高效的，因为它可以提供有效的/反应点，从而与基体树脂实现化学键连接〃但是，大多数情况下，这种方法产生的基团往往很少，不能够提供足够的连接与基体键合"所以，为了实现反应点的增多，就需要引入更多的官能团，来与基体树脂作用。
【发明内容】
[0003]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度电缆料及其制备方法。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高强度电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
石英砂10-13、聚对苯二甲酸丁二醇酯13-20、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，N’ - 二环己基碳酰亚胺80-100、4- 二甲氨基吡啶7_10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂 KH5501.6-2、65-68wt% 的硫酸 120_150、95_98wt% 的硝酸 100-130、正硅酸乙酯 30-40、氨水2-3、2-硫醇基苯骈咪唑4-5、防老剂D5-6、钛酸钾2_3、聚乙烯醇5_7、粉体亚磷酸酯
3-4、无水乙醇13-20。
[0005]—种所述的高强度电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述石英砂在700-800°C下煅烧1.6-2小时，冷却后与钛酸钾混合，球磨均匀；
(2)取上述粉体亚磷酸酯，与碳纳米管混合，在80-90°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得预处理碳纳米管；
(3)上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均勾，加入预处理碳纳米管，超声搅拌20-24小时，在120-140°C下冷凝回流50-60分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；
(5)将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N’- 二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4- 二甲氨基吡啶混合，超声20-30分钟，升高温度为60-65°C，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46-50小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；
(6)将上述聚对苯二甲酸丁二醇酯加入到其重量1.6-2倍的异丙醇中，搅拌均匀，加入上述硅橡胶重量的10-15%，在70-80°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得改性硅橡胶； (8)将上述硅烷改性碳纳米管加入到100-120倍去离子水中，超声搅拌1-2小时，加入正硅酸乙酯、氨水、无水乙醇，50-60°C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；
(9)将上述改性娃橡胶、碳娃杂化复合材料、聚乙稀醇与步骤(I)得到的球磨料混合，在60-70°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得预混胶料；
(10)将上述预混胶料与除了2-硫醇基苯骈咪唑以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入2-硫醇基苯骈咪唑，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170°C。
[0006]本发明的优点是:本发明的反应机理是:
丙烯酸低聚物通过醋化反应接枝到了酸化碳纳米管表面，丙烯酸的引入为下一步的反应提供了大量的羧基反应点，同时众多的羧基基团能够改善官能化碳纳米管的分散性；然后羧基可以很容易和硅烷偶联剂KH550发生反应，转变成硅氧烷基，最后再在碱性条件下水解为硅氧醇基；在碱性环境下，以硅氧醇基为反应点，通过正硅酸乙醋的水解，在官能化碳纳米管表面原位生成二氧化硅颗粒。
[0007]本发明的电缆料具有很高的拉伸强度和硬度，是由于:
(1)碳纳米管与硅橡胶的高分子链之间通过开炼作用、相互缠绕形成了立体的网络结构；
(2)由于二氧化硅改性的碳纳米管表面有二氧化硅颗粒，使得管的表面凹凸不平，在碳纳米管/硅橡胶复合材料进行受力时，碳纳米管和高分子链之间的滑移变得更加困难，有利于力学性能的提尚;
(3)二氧化硅改性的碳纳米管表面含有大量的硅羟基，它们可以和硅橡胶的主链之间发生氢键作用，使得二氧化硅改性的碳纳米管与硅橡胶之间的界面作用更加牢固。
[0008]本发明的电缆料强度高，抗冲击强度好，表面强度高，采用石英砂、碳纳米管等共混作为填料，可以有效的提高成品的抗性，降低损毁率。
【具体实施方式】
[0009]—种高强度电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
石英砂10、聚对苯二甲酸丁二醇酯13、硅橡胶370、碳纳米管50、丙烯酸80、N，N’ 二环己基碳酰亚胺80、4 二甲氨基吡啶7、四氢呋喃300、硅烷偶联剂KH5501.6、65wt%的硫酸120、95wt%的硝酸100、正硅酸乙酯30、氨水2、2硫醇基苯骈咪唑4、防老剂D5、钛酸钾2、聚乙烯醇5、粉体亚磷酸酯3、无水乙醇13。
[0010]一种所述的高强度电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述石英砂在700°C下煅烧1.6小时，冷却后与钛酸钾混合，球磨均匀；
(2)取上述粉体亚磷酸酯，与碳纳米管混合，在80°C下保温搅拌20分钟，冷却，得预处理碳纳米管；
(3)上述65wt%的硫酸、95wt%的硝酸混合，搅拌均勾，加入预处理碳纳米管，超声搅拌20小时，在120°C下冷凝回流50分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；
(5)将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N’ 二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4 二甲氨基吡啶混合，超声20分钟，升高温度为60°C，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；
(6)将上述聚对苯二甲酸丁二醇酯加入到其重量1.6倍的异丙醇中，搅拌均匀，加入上述硅橡胶重量的10%，在70°C下保温搅拌20分钟，冷却，得改性硅橡胶；
(8)将上述硅烷改性碳纳米管加入到100倍去离子水中，超声搅拌I小时，加入正硅酸乙酯、氨水、无水乙醇，50°C下保温反应4小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；
(9)将上述改性娃橡胶、碳娃杂化复合材料、聚乙稀醇与步骤(I)得到的球磨料混合，在60°C下保温搅拌20分钟，冷却，得预混胶料；
(10)将上述预混胶料与除了2硫醇基苯骈咪唑以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入2硫醇基苯骈咪唑，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168 cC ο
[0011]性能测试:
断裂伸长率:533% ；
抗张强度:7.8N/mm2 ;
老化后抗张强度保留率(120°C、170h):72% ;
老化后断裂伸长保留率(120°C、170h):80%。
【主权项】
1.一种高强度电缆料，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的: 石英砂10-13、聚对苯二甲酸丁二醇酯13-20、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，N’ - 二环己基碳酰亚胺80-100、4- 二甲氨基吡啶7_10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂 KH5501.6-2、65-68wt% 的硫酸 120_150、95_98wt% 的硝酸 100-130、正硅酸乙酯 30-40、氨水2-3、2-硫醇基苯骈咪唑4-5、防老剂D5-6、钛酸钾2_3、聚乙烯醇5_7、粉体亚磷酸酯3-4、无水乙醇13-20。2.一种如权利要求1所述的高强度电缆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将上述石英砂在700-800°C下煅烧1.6-2小时，冷却后与钛酸钾混合，球磨均匀； (2)取上述粉体亚磷酸酯，与碳纳米管混合，在80-90°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得预处理碳纳米管； (3)上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均勾，加入预处理碳纳米管，超声搅拌20-24小时，在120-140°C下冷凝回流50-60分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管； (5)将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N’- 二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4- 二甲氨基吡啶混合，超声20-30分钟，升高温度为60-65°C，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46-50小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管； (6)将上述聚对苯二甲酸丁二醇酯加入到其重量1.6-2倍的异丙醇中，搅拌均匀，加入上述硅橡胶重量的10-15%，在70-80°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得改性硅橡胶； (8)将上述硅烷改性碳纳米管加入到100-120倍去离子水中，超声搅拌1-2小时，加入正硅酸乙酯、氨水、无水乙醇，50-60°C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料； (9)将上述改性娃橡胶、碳娃杂化复合材料、聚乙稀醇与步骤(I)得到的球磨料混合，在60-70°C下保温搅拌20-30分钟，冷却，得预混胶料； (10)将上述预混胶料与除了2-硫醇基苯骈咪唑以外的各原料混合，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入2-硫醇基苯骈咪唑，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170°C。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度电缆料，由下述重量份原料组成：石英砂10-13、聚对苯二甲酸丁二醇酯13-20、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸80-90、N，Nˊ-二环己基碳酰亚胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂KH5501.6-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、2-硫醇基苯骈咪唑4-5、防老剂D5-6、钛酸钾2-3、聚乙烯醇5-7、粉体亚磷酸酯3-4、无水乙醇13-20。本发明电缆料强度高，抗冲击强度好，用石英砂、碳纳米管等共混作为填料，提高成品抗性，降低损毁率。
【IPC分类】C08K9/02, C08K9/04, C08L83/04, C08K9/06, C08K5/37, C08K13/06, C08K3/36, C08K7/24, H01B3/28, C08L67/02
【公开号】CN105131601
【申请号】CN201510602652
【发明人】张元船, 赵欣泰, 杨茂明, 华齐东
【申请人】安徽徽宁电器仪表集团有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月21日