一种改性玉米秸秆橡胶复合电缆护套材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性玉米秸秆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶70-75份，顺丁橡胶40-50份，丁腈橡胶15-20份，改性玉米秸秆30-35份，硫磺2-2.3份，炭黑N55050-60份，纳米二氧化硅15-20份，有机膨润土20-30份，防老剂4010NA0.5-1.5份，防老剂MB1-1.5份，防老剂RD0.5-0.8份，促进剂CZ0.8-1.3份，促进剂D1-2份，硬脂酸1.5-2.3份，氧化锌4-5份。本发明中，上述改性玉米秸秆橡胶复合电缆护套材料拉伸强度与撕裂强度高，300％定伸应力优异，耐老化性能好，使用寿命长。
【专利说明】一种改性玉米秸秆橡胶复合电缆护套材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合电缆护套材料【技术领域】，尤其涉及一种改性玉米秸杆橡胶复合电 缆护套材料。
【背景技术】
[0002] 我国玉米资源非常丰富，目前我国利用玉米秸杆的用途主要有肥料、饲料、能源及 工业原料等，总的来说利用率非常低，我国资源相对匮乏，合理利用玉米秸杆缓解我国资源 匮乏的情况对发展经济及保护环境具有极其重要的作用。目前植物秸杆增强复合材料发展 越来越迅速，用玉米秸杆增强电缆护套材料是一种新型绿色环保型复合材料，具有巨大的 经济潜力，如何制备一种拉伸强度与撕裂强度高，耐老化性能好，使用寿命长的电缆护套材 料成为目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明提出了一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，拉伸强度与撕裂强度 高，300 %定伸应力优异，耐老化性能好，使用寿命长。
[0004] 本发明提出的一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括： 天然橡胶70-75份，顺丁橡胶40-50份，丁腈橡胶15-20份，改性玉米秸杆30-35份，硫 磺2-2. 3份，炭黑N55050-60份，纳米二氧化硅15-20份，有机膨润土 20-30份，防老剂 4010NA0. 5-1. 5份，防老剂MB1-1. 5份，防老剂RD0. 5-0. 8份，促进剂CZ0. 8-1. 3份，促进剂 D1-2份，硬脂酸1. 5-2. 3份，氧化锌4-5份；
[0005] 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度 为0. 2-0. 35mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至105-108°C，将剪碎的玉米秸杆投 入反应瓶中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为150-200:4000-4500， 待物料轻扯即断时，再持续加热5-8min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的 中间料置于水中进行清洗至滤液pH为6-7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀， 硅烷偶联剂KH-550与玉米秸杆的重量比为150-200:1. 5-2,将得到的物料送入60-65°C烘 箱中放置8-10小时，粉碎，过40-80目筛得到改性玉米秸杆。
[0006] 优选地，天然橡胶、顺丁橡胶及丁腈橡胶的重量比为72-74 :46-48 :18-20。
[0007] 优选地，改性玉米秸杆中，粒径为0. 28-0. 3mm的占25-35wt %，粒径为0. 3-0. 36mm 的占 40-60wt %，粒径为 0· 36-0. 4mm 的占 5-15wt %。
[0008] 优选地，其原料按重量份包括：天然橡胶72-74份，顺丁橡胶46-48份，丁腈橡 胶18-20份，改性玉米秸杆31-33份，硫磺2. 1-2. 2份，炭黑N55055-58份，纳米二氧化硅 16-18份，有机膨润土 25-28份，防老剂4010NA1. 2-1. 3份，防老剂MB1. 2-1. 4份，防老剂 RD0. 6-0. 7份，促进剂CZ1-1. 2份，促进剂D1. 5-1. 7份，硬脂酸2-2. 2份，氧化锌4. 5-4. 8 份。
[0009] 优选地，其原料按重量份包括：天然橡胶73份，顺丁橡胶47份，丁腈橡胶19份，改 性玉米秸杆31. 5份，硫磺2. 15份，炭黑N55057份，纳米二氧化硅16. 5份，有机膨润土 27 份，防老剂4010NA1. 22份，防老剂MB1. 35份，防老剂RDO. 62份，促进剂CZ1. 15份，促进剂 D1. 6份，硬脂酸2. 15份，氧化锌4. 6份。
[0010] 优选地，其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配 制浓度为〇. 3mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至106°C，将剪碎的玉米秸杆投入 反应瓶中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为160:4200,待物料轻扯 即断时，再持续加热6min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水 中进行清洗至滤液pH为6-7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅烷偶联剂 KH-550与玉米秸杆的重量比为200:2,将得到的物料送入62°C烘箱中放置9小时，粉碎，过 40-80目筛得到改性玉米秸杆。
[0011] 本发明中，顺丁橡胶硫化后耐寒性、耐磨性及耐老化性能好，采用硫磺进行硫化， 并与天然橡胶及顺丁橡胶并用作为基料，相容性好，产品综合性能好，在基料添加适量改 性玉米秸杆，玉米秸杆中含有大量的木素、纤维素及半纤维素，通过对玉米秸杆进行改性处 理，使得纤维表面变得粗糙并形成许多空腔，降低玉米秸杆内部纤维束的直径，其形成的空 腔可降低与基料间的相斥作用，大大增强玉米秸杆与基料的界面粘合力及与硅烷偶联剂 KH-550的反应能力，纤维束直径变小，纤维的分散性好，与基体的有效接触面积增加，反应 能力进一步增强，对酸解后的玉米秸杆采用硅烷偶联剂KH-550进行改性处理，由于玉米秸 杆表面有大量的羟基，酸解之后更多羟基暴露出来，可以与硅烷偶联剂KH-550形成较强氢 键，进而提高秸杆和基料的界面作用力，大大提高玉米秸杆的补强效果，产品的拉伸强度、 撕裂强度及300%定伸应力增强明显，防老剂4010NA、防老剂MB及防老剂RD并用时，协同 效果较好，可有效提高产品的耐热空气老化性能，防护效果佳，炭黑N550、纳米二氧化硅及 有机膨润土作为填充补强剂，产品的物理机械性能显著增强，本发明中，上述电缆护套材料 拉伸强度与撕裂强度高，300%定伸应力优异，耐老化性能好，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0012] 实施例1
[0013] 一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶73 份，顺丁橡胶47份，丁腈橡胶19份，改性玉米秸杆31. 5份，硫磺2. 15份，炭黑N55057份， 纳米二氧化硅16. 5份，有机膨润土 27份，防老剂4010NA1. 22份，防老剂MB1. 35份，防老剂 RD0. 62份，促进剂CZ1. 15份，促进剂D1. 6份，硬脂酸2. 15份，氧化锌4. 6份；
[0014] 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度 为0. 3mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至106°C，将剪碎的玉米秸杆投入反应瓶 中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为160:4200,待物料轻扯即断时， 再持续加热6min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水中进行清 洗至滤液pH为6-7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅烷偶联剂KH-550与玉 米秸杆的重量比为200:2,将得到的物料送入62°C烘箱中放置9小时，粉碎，过40-80目筛 得到改性玉米秸杆；
[0015] 改性玉米秸杆中，粒径为0· 28-0. 3mm的占25-35wt%，粒径为0· 3-0. 36mm的占 40-60wt %，粒径为 0· 36-0. 4mm 的占 5-15wt %。
[0016] 实施例2
[0017] 一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶70 份，顺丁橡胶50份，丁腈橡胶15份，改性玉米秸杆35份，硫磺2份，炭黑N55060份，纳米二 氧化硅15份，有机膨润土 30份，防老剂4010NA0. 5份，防老剂MB1. 5份，防老剂RD0. 5份， 促进剂CZ1. 3份，促进剂D1份，硬脂酸2. 3份，氧化锌4份；
[0018] 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度 为0. 35mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至105°C，将剪碎的玉米秸杆投入反应瓶 中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为200:4000,待物料轻扯即断时， 再持续加热8min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水中进行清 洗至滤液pH为6,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅烷偶联剂KH-550与玉米 秸杆的重量比为200:1. 5,将得到的物料送入65°C烘箱中放置8-10小时，粉碎，过80目筛 得到改性玉米秸杆。
[0019] 实施例3
[0020] 一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶75 份，顺丁橡胶40份，丁腈橡胶20份，改性玉米秸杆30份，硫磺2. 3份，炭黑N55050份，纳米 二氧化硅20份，有机膨润土 20份，防老剂4010NA1. 5份，防老剂MB1份，防老剂RD0. 8份， 促进剂CZ0. 8份，促进剂D2份，硬脂酸1. 5份，氧化锌5份；
[0021] 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度 为0. 2mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至108°C，将剪碎的玉米秸杆投入反应瓶 中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为150:4500,待物料轻扯即断时， 再持续加热5min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水中进行清 洗至滤液pH为7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅烷偶联剂KH-550与玉米 秸杆的重量比为150:2,将得到的物料送入60°C烘箱中放置10小时，粉碎，过40目筛得到 改性玉米秸杆。
[0022] 实施例4
[0023] -种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶72. 5 份，顺丁橡胶47. 5份，丁腈橡胶19份，改性玉米秸杆31. 5份，硫磺2. 15份，炭黑N55057. 5 份，纳米二氧化硅17. 3份，有机膨润土 27份，防老剂4010NA1. 21份，防老剂MB1. 35份，防 老剂RD0. 64份，促进剂CZ1. 15份，促进剂D1. 65份，硬脂酸2. 05份，氧化锌4. 75份；
[0024] 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度 为0. 32mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至106°C，将剪碎的玉米秸杆投入反应瓶 中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为180:4200,待物料轻扯即断时， 再持续加热6min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水中进行清 洗至滤液pH为6. 3,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均勻，硅烷偶联剂KH-550与玉 米秸杆的重量比为1600:1. 6,将得到的物料送入61°C烘箱中放置9小时，粉碎，过60目筛 得到改性玉米秸杆。
[0025] 对实施例1-4所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料进行性能测试，测试平均 结构如下，其中对比产品为未添加改性玉米秸杆的测试结果：
[0026]
【权利要求】
1. 一种改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括： 天然橡胶70-75份，顺丁橡胶40-50份，丁腈橡胶15-20份，改性玉米秸杆30-35份，硫 磺2-2. 3份，炭黑N55050-60份，纳米二氧化硅15-20份，有机膨润土 20-30份，防老剂 4010NA0. 5-1. 5份，防老剂MB1-1. 5份，防老剂RD0. 5-0. 8份，促进剂CZ0. 8-1. 3份，促进剂 D1-2份，硬脂酸1. 5-2. 3份，氧化锌4-5份； 其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度为 0. 2-0. 35mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至105-108°C，将剪碎的玉米秸杆投入 反应瓶中进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为150-200:4000-4500,待 物料轻扯即断时，再持续加热5-8min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中 间料置于水中进行清洗至滤液pH为6-7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅 烷偶联剂KH-550与玉米秸杆的重量比为150-200:1. 5-2,将得到的物料送入60-65°C烘箱 中放置8-10小时，粉碎，过40-80目筛得到改性玉米秸杆。
2. 根据权利要求1所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在于，天然橡胶、 顺丁橡胶及丁腈橡胶的重量比为72-74 :46-48 :18-20。
3. 根据权利要求1或2所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在于，改性玉 米秸杆中，粒径为〇. 28-0. 3mm的占 25-35wt %，粒径为0. 3-0. 36mm的占 40-60wt %，粒径为 0. 36-0. 4mm 的占 5-15wt%。
4. 根据权利要求1-3任一项所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在于， 其原料按重量份包括：天然橡胶72-74份，顺丁橡胶46-48份，丁腈橡胶18-20份，改性玉 米秸杆31-33份，硫磺2. 1-2. 2份，炭黑N55055-58份，纳米二氧化硅16-18份，有机膨润 土 25-28份，防老剂4010NA1. 2-1. 3份，防老剂MB1. 2-1. 4份，防老剂RD0. 6-0. 7份，促进剂 CZ1-1. 2份，促进剂D1. 5-1. 7份，硬脂酸2-2. 2份，氧化锌4. 5-4. 8份。
5. 根据权利要求1-4任一项所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在 于，其原料按重量份包括：天然橡胶73份，顺丁橡胶47份，丁腈橡胶19份，改性玉米秸杆 31. 5份，硫磺2. 15份，炭黑N55057份，纳米二氧化硅16. 5份，有机膨润土 27份，防老剂 4010NA1. 22份，防老剂MB1. 35份，防老剂RD0. 62份，促进剂CZ1. 15份，促进剂D1. 6份，硬 脂酸2. 15份，氧化锌4. 6份。
6. 根据权利要求1-5任一项所述改性玉米秸杆橡胶复合电缆护套材料，其特征在 于，其中改性玉米秸杆采用如下工艺制备：将玉米秸杆疏解剪碎放置待用，配制浓度为 0. 3mol/L的盐酸并倒入于反应瓶中，升高温度至106°C，将剪碎的玉米秸杆投入反应瓶中 进行反应，其中盐酸与玉米秸杆的体积重量比（ml :g)为160:4200,待物料轻扯即断时，再 持续加热6min，停止加热，放置冷却至室温得到中间料，将得到的中间料置于水中进行清洗 至滤液pH为6-7,然后向其中加入硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，硅烷偶联剂KH-550与玉米 秸杆的重量比为200:2,将得到的物料送入62°C烘箱中放置9小时，粉碎，过40-80目筛得 到改性玉米秸杆。
【文档编号】C08K5/09GK104194074SQ201410424678
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】李正祥, 刁宏明, 王赵兰, 刘琴 申请人:安徽蓝德集团股份有限公司