本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种耐热高阻燃电缆护套材料。
背景技术：
随着我国石油化工、通讯、交通、建筑、电力等工业的发展，近年来发电厂、变电站、冶炼以及石油化工等行业对电缆的需求量极大，同时对电缆的性能和数量提出了更高的要求，因此用于制作电缆的材料也逐渐高档化、特种化和专用化。电缆护套作为电缆的外层材料，对电缆的综合性能影响较大，其不仅要求具有优良的物理性能，如拉伸强度、断裂伸长率等，同时还需要拥有良好的耐热性、耐老化性能以及优异的阻燃性能等。虽然现在市场上的电缆多种多样，但是大部分电缆其护套材料性能仍不是很理想，电缆在使用的过程中，存在耐热性不是很理想、强度低、阻燃性能欠佳的缺陷，缩短了电缆的使用寿命，增加了经济压力，给实际使用带来很多不便，甚至威胁到人们的生命财产安全，因此，需要进行改性。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热高阻燃电缆护套材料，其强度高，耐热性能优异，阻燃性能好，使用寿命长。
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶50-80份、丁腈橡胶15-25份、硅氮橡胶20-35份、聚醚砜树脂3-15份、氧化锌2-3.8份、硬脂酸0.8-2.5份、硫磺0.2-1.5份、叔丁基过氧化氢1-2.5份、纳米二氧化钛30-50份、可膨胀石墨3-15份、硫酸钙晶须3-15份、碳纳米管2-10份、氢氧化铝8-25份、二乙基次磷酸铝2-12份、促进剂0.8-2.5份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯1-5份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)2-8份、甲基膦酸二甲酯2-10份、松香酸聚氧乙烯酯1-3.5份、防老剂1-3份、三氧化二锑2-15份、十溴二苯乙烷2-10份、二茂铁1-3份。
优选地，其原料中，天然橡胶、丁腈橡胶、硅氮橡胶、聚醚砜树脂的重量比为55-75：19-23：24-31：5-13。
优选地，其原料按重量份包括：天然橡胶70份、丁腈橡胶20份、硅氮橡胶30份、聚醚砜树脂12份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、硫磺0.8份、叔丁基过氧化氢1.9份、纳米二氧化钛38份、可膨胀石墨12份、硫酸钙晶须10份、碳纳米管8.5份、氢氧化铝20份、二乙基次磷酸铝10份、促进剂2份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯3.2份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)6份、甲基膦酸二甲酯8.5份、松香酸聚氧乙烯酯3份、防老剂2.6份、三氧化二锑12份、十溴二苯乙烷8.5份、二茂铁2.6份。
优选地，所述天然橡胶为改性天然橡胶；所述改性天然橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将100份固含量为45-55％的天然胶乳、2-5份干酪素、1-3份磷酸钠、35-50份去离子水混合均匀后加入高压反应釜中，然后加入由5-12份乙烯基三乙氧基硅烷、3-10份氯乙酸烯丙酯、2-15份3-氯丙烯、0.5-2份油酸铵、0.5-2.5份过氧化氢异丙苯组成的混合液，混合均匀后搅拌10-25min，然后加入2-5份质量分数为10-20％的三乙烯四胺水溶液，混合均匀后打入二氧化碳至高压反应釜内压力为12-13.8MPa，将高压反应釜置于25-30℃的条件下搅拌反应2-3.5h，反应结束后冷却至室温，经洗涤、丙酮提取、干燥得到所述改性天然橡胶。
优选地，所述天然橡胶为改性天然橡胶；所述改性天然橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将100份固含量为48％的天然胶乳、3.2份干酪素、2.5份磷酸钠、40份去离子水混合均匀后加入高压反应釜中，然后加入由8.5份乙烯基三乙氧基硅烷、7.3份氯乙酸烯丙酯、12份3-氯丙烯、1.8份油酸铵、2.1份过氧化氢异丙苯组成的混合液，混合均匀后搅拌20min，然后加入3.8份质量分数为15％的三乙烯四胺水溶液，混合均匀后打入二氧化碳至高压反应釜内压力为13MPa，将高压反应釜置于28℃的条件下搅拌反应2.8h，反应结束后冷却至室温，经洗涤、丙酮提取、干燥得到所述改性天然橡胶；在改性天然橡胶的制备过程中，加入了乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯对天然胶乳进行改性，通过控制反应的条件，使乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯与天然胶乳发生了接枝反应，从而在柔性的天然橡胶长链上引入了CO和-Cl以及硅等基团，使天然橡胶的极性增加，橡胶分子间的相互作用力增大，刚性增强，从而提高了护套材料的弹性模量、拉伸强度、硬度和耐热性以及耐老化性。
优选地，所述氢氧化铝为改性氢氧化铝，所述改性氢氧化铝由三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝混炼后挤出造粒而成；通过先将氢氧化铝与三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯进行混炼，得到了母料，然后加入体系中，在体系中分散性好，增强了氢氧化铝与可膨胀石墨、二乙基次磷酸铝、硼酸三(2,3-二溴丙酯)、甲基膦酸二甲酯、三氧化二锑、十溴二苯乙烷的协同作用，显著提高了护套材料的阻燃性能。
优选地，在改性氢氧化铝的混炼过程中，三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝的重量比为45-70:2-5:1-3.5:3-10:15-30。
优选地，所述促进剂为促进剂DTDM、促进剂CA、四甲基硫脲、促进剂NA-22、促进剂DM中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述防老剂为防老剂CEA、防老剂MBZ、碳化二亚胺、防老剂AW、防老剂425中的一种或者多种的混合物。
本发明所述耐热高阻燃电缆护套材料可以按照常规的天然橡胶制备工艺将各原料混合均匀后经混炼、硫化得到。
本发明耐热高阻燃电缆护套材料，以天然橡胶为主料，并配合添加了丁腈橡胶、硅氮橡胶和聚醚砜树脂对其进行了改性，使四者在性能上互补，可增强护套材料的拉伸强度和撕裂强度，降低护套材料永久变形的同时改善了其耐候性、耐热性、耐油性和耐老化性；硫酸钙晶须加入体系中，在体系中具有高度有序的原子排列结构，在高温的过程中，不会引起高温滑移，不分解、不软化，与碳纳米管配合后，在体系内部形成了纤维网，有效抵制了聚合物分子在热状态下的运动，显著提高了护套材料的耐热性，同时与纳米二氧化钛、可膨胀石墨、氢氧化铝配合，在松香酸聚氧乙烯酯的辅助作用下，在体系中分散均匀，提高了护套材料的强度和尺寸稳定性；可膨胀石墨、氢氧化铝、二乙基次磷酸铝、硼酸三(2,3-二溴丙酯)、甲基膦酸二甲酯、三氧化二锑、十溴二苯乙烷加入体系中具有协同作用，显著提高了护套材料的阻燃性和耐热性；聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯其本身为大分子聚合物具有较高的强度，加入体系中，以较小粒子分散在体系中，起到增塑的作用，与硼酸三(2,3-二溴丙酯)、甲基膦酸二甲酯配合加入体系中，显著提高了体系的断裂伸长率，赋予电缆护套材料良好的韧性，在受到外力作用时，会发生空洞化和不规则的塑性形变，从而吸收更多的能量，显著提高护套材料的冲击强度，同时因加入了碳纳米管，对甲基膦酸二甲酯和硼酸三(2,3-二溴丙酯)具有吸收作用，在一定程度上防止了甲基膦酸二甲酯和硼酸三(2,3-二溴丙酯)从体系中的迁出，与体系中的可膨胀石墨、氢氧化铝、二乙基次磷酸铝、三氧化二锑和十溴二苯乙烷具有协效阻燃效应，在护套材料燃烧的过程中，能形成致密、连续的炭层，降低了材料在燃烧过程中的热释放速率和发烟率，改善了护套材料的阻燃性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶80份、丁腈橡胶15份、硅氮橡胶35份、聚醚砜树脂3份、氧化锌3.8份、硬脂酸0.8份、硫磺1.5份、叔丁基过氧化氢1份、纳米二氧化钛50份、可膨胀石墨3份、硫酸钙晶须15份、碳纳米管2份、氢氧化铝25份、二乙基次磷酸铝2份、促进剂2.5份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯1份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)8份、甲基膦酸二甲酯2份、松香酸聚氧乙烯酯3.5份、防老剂1份、三氧化二锑15份、十溴二苯乙烷2份、二茂铁3份。
实施例2
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶50份、丁腈橡胶25份、硅氮橡胶20份、聚醚砜树脂15份、氧化锌2份、硬脂酸2.5份、硫磺0.2份、叔丁基过氧化氢2.5份、纳米二氧化钛30份、可膨胀石墨15份、硫酸钙晶须3份、碳纳米管10份、氢氧化铝8份、二乙基次磷酸铝12份、促进剂DTDM 0.8份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯5份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)2份、甲基膦酸二甲酯10份、松香酸聚氧乙烯酯1份、防老剂3份、三氧化二锑2份、十溴二苯乙烷10份、二茂铁1份。
实施例3
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶75份、丁腈橡胶19份、硅氮橡胶31份、聚醚砜树脂5份、氧化锌3.2份、硬脂酸1份、硫磺1.3份、叔丁基过氧化氢1.5份、纳米二氧化钛46份、可膨胀石墨8份、硫酸钙晶须11份、碳纳米管5份、氢氧化铝20份、二乙基次磷酸铝5份、促进剂CA 1份、四甲基硫脲1份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯3.2份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)6.5份、甲基膦酸二甲酯5份、松香酸聚氧乙烯酯3份、防老剂1.8份、三氧化二锑12份、十溴二苯乙烷4.8份、二茂铁2.5份；
其中，所述天然橡胶为改性天然橡胶；所述改性天然橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将100份固含量为55％的天然胶乳、2份干酪素、3份磷酸钠、35份去离子水混合均匀后加入高压反应釜中，然后加入由12份乙烯基三乙氧基硅烷、3份氯乙酸烯丙酯、15份3-氯丙烯、0.5份油酸铵、2.5份过氧化氢异丙苯组成的混合液，混合均匀后搅拌10min，然后加入5份质量分数为10％的三乙烯四胺水溶液，混合均匀后打入二氧化碳至高压反应釜内压力为13.8MPa，将高压反应釜置于25℃的条件下搅拌反应3.5h，反应结束后冷却至室温，经洗涤、丙酮提取、干燥得到所述改性天然橡胶；
所述氢氧化铝为改性氢氧化铝，所述改性氢氧化铝由三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝混炼后挤出造粒而成；且三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝的重量比为45:5:1:10:15。
实施例4
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶55份、丁腈橡胶23份、硅氮橡胶24份、聚醚砜树脂13份、氧化锌2.6份、硬脂酸1.7份、硫磺0.8份、叔丁基过氧化氢2.3份、纳米二氧化钛38份、可膨胀石墨12份、硫酸钙晶须7份、碳纳米管9份、氢氧化铝15份、二乙基次磷酸铝10份、四甲基硫脲0.2份、促进剂NA-22 0.5份、促进剂DM 0.3份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯4份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)4.8份、甲基膦酸二甲酯6份、松香酸聚氧乙烯酯1.8份、防老剂MBZ 1份、碳化二亚胺1份、防老剂AW 0.4份、三氧化二锑7份、十溴二苯乙烷6份、二茂铁1.9份；
其中，所述天然橡胶为改性天然橡胶；所述改性天然橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将100份固含量为45％的天然胶乳、5份干酪素、1份磷酸钠、50份去离子水混合均匀后加入高压反应釜中，然后加入由5份乙烯基三乙氧基硅烷、10份氯乙酸烯丙酯、2份3-氯丙烯、2份油酸铵、0.5份过氧化氢异丙苯组成的混合液，混合均匀后搅拌25min，然后加入2份质量分数为20％的三乙烯四胺水溶液，混合均匀后打入二氧化碳至高压反应釜内压力为12MPa，将高压反应釜置于30℃的条件下搅拌反应2h，反应结束后冷却至室温，经洗涤、丙酮提取、干燥得到所述改性天然橡胶；
所述氢氧化铝为改性氢氧化铝，所述改性氢氧化铝由三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝混炼后挤出造粒而成；且三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝的重量比为70:2:3.5:3:30。
实施例5
本发明提出的一种耐热高阻燃电缆护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶70份、丁腈橡胶20份、硅氮橡胶30份、聚醚砜树脂12份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、硫磺0.8份、叔丁基过氧化氢1.9份、纳米二氧化钛38份、可膨胀石墨12份、硫酸钙晶须10份、碳纳米管8.5份、氢氧化铝20份、二乙基次磷酸铝10份、促进剂CA 0.5份、四甲基硫脲0.5份、促进剂NA-22 0.3份、促进剂DM 0.7份、聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯3.2份、硼酸三(2,3-二溴丙酯)6份、甲基膦酸二甲酯8.5份、松香酸聚氧乙烯酯3份、防老剂CEA 2.6份、三氧化二锑12份、十溴二苯乙烷8.5份、二茂铁2.6份；
其中，所述天然橡胶为改性天然橡胶；所述改性天然橡胶按照以下工艺进行制备：按重量份将100份固含量为48％的天然胶乳、3.2份干酪素、2.5份磷酸钠、40份去离子水混合均匀后加入高压反应釜中，然后加入由8.5份乙烯基三乙氧基硅烷、7.3份氯乙酸烯丙酯、12份3-氯丙烯、1.8份油酸铵、2.1份过氧化氢异丙苯组成的混合液，混合均匀后搅拌20min，然后加入3.8份质量分数为15％的三乙烯四胺水溶液，混合均匀后打入二氧化碳至高压反应釜内压力为13MPa，将高压反应釜置于28℃的条件下搅拌反应2.8h，反应结束后冷却至室温，经洗涤、丙酮提取、干燥得到所述改性天然橡胶；
所述氢氧化铝为改性氢氧化铝，所述改性氢氧化铝由三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝混炼后挤出造粒而成，且三元乙丙橡胶、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、硬脂酸、甲基膦酸二甲酯、氢氧化铝的重量比为65:3.2:2:7.8:20。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。