本发明涉及一种抗老化阻燃电缆绝缘材料，以及所述绝缘材料的制备方法。
背景技术：
：电缆材料是保护电缆免受外界破坏的重要部分，通常采用高分子功能材料制成。电缆材料必须能够保护电缆的内外导体以及绝缘层免受环境、气候、酸、水解作用的影响，目前，电缆护套材料的主体材料主要由氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚氨酯、聚乙烯、各种天然或合成的橡胶等。现有的电缆护套材料一般采用单一的高分子材料作为主体材料。另外，在实际生产过程中，电缆护套材料会配合大量无机填料(如无机补强剂、无机阻燃剂等)使用，由此改变胶料的硫化性能、物理机械性能和热性能等，但是无机填料直接添加到胶料中存在两个缺点：一是无机填料颗粒表面能高，处于热力学不稳定状态，极易聚集成团，直接影响无机填料颗粒的应用效果；二是无机填料颗粒表面亲水疏油，强极性，在胶料中难于分散均匀，与胶料之间的结合力弱，造成界面缺陷，导致电缆护套材料性能下降。因此，需要提供一种具有优异综合性能的电缆材料，以解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：本发明提供了一种抗老化阻燃电缆绝缘材料，所述绝缘材料以氯丁橡胶、天然橡胶为基础，在原料中添加了纳米氧化铝、马来酸酐接枝聚乙烯、3-丁烯三乙氧基硅烷等组分，配合其他原料，能够使得所制备的电缆绝缘材料具有优异的力学性能、防老化性能和绝缘性能。本发明还提供了所述绝缘材料的制备方法。本发明上述目的通过以下技术方案实现：一种抗老化阻燃电缆绝缘材料，制备所述绝缘材料的原料包括：氯丁橡胶、天然橡胶、硫化剂、增塑剂、防老剂、磷酸三丁酯、填料、3-丁烯三乙氧基硅烷；其中，所述硫化剂包括氧化镁、氧化锌、硬脂酸、一硫化四甲基秋兰姆、二邻甲苯胍和硫磺；所述增塑剂包括凡士林和马来酸酐接枝聚乙烯树脂；所述填料包含纳米氧化铝。在电缆绝缘材料中添加无机填料以增加材料的各方面性能是本领域常用的方法，但是添加无机填料存在填料不容易分散且与原料中其他组分结合性不佳等问题。本发明原料中添加了马来酸酐接枝聚乙烯，能够促进高分子与高分子之间、高分子与无机填料颗粒之间的相容性；另一方面，原料中添加3-丁烯三乙氧基硅烷，能够促进高分子与无机填料之间的结合力，这都有利于最终绝缘材料力学性能的提高。所述填料包含纳米氧化铝，除了能够小幅提高绝缘材料的力学性能之外，其与磷酸三丁酯配合使用，能够提高材料的阻燃性能。所述硫化剂中，以下列各组分的相对质量份计：所述氧化镁的用量为3～5质量份；所述氧化锌的用量为3～5质量份；所述硬脂酸的用量为0.5～1质量份；所述一硫化四甲基秋兰姆的用量为0.5～1质量份；所述二邻甲苯胍的用量为0.5～1质量份；所述硫磺的用量为0.5～1质量份。所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.8～1.2％，数均分子量为2000～3000，优选地，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.8％，数均分子量为3000。所述马来酸酐接枝聚乙烯的数均分子量优选在本发明限定的范围内，超出优选范围将影响其对于各组分相容性的贡献，进而体现在最终绝缘材料的综合性能达不到最优标准。所述凡士林和马来酸酐接枝聚乙烯树脂的质量比为3：1。所述防老剂为n-苯基-2-萘胺和/或2-巯基苯并咪唑。在本发明的一个优选实例中，所述防老剂为n-苯基-2-萘胺和2-巯基苯并咪唑的质量比为1：1的混合物。所述填料中除包含纳米氧化铝之外，还包含炭黑和白炭黑，优选地，所述填料中的纳米氧化铝占所述填料总质量的20～30％。所述纳米氧化铝的用量在本发明优选的范围内，能够促进绝缘材料综合性能的提升，如果纳米氧化铝的用量超过本发明优选范围，则会超过本发明原料体系对于无机颗粒的分散能力，最终材料的性能不会继续提高；如低于优选范围，则达不到最佳的性能提升程度。所述绝缘材料的原料中，以下列各组分之间的相对质量份计：所述氯丁橡胶的用量为70～90质量份；所述天然橡胶的用量为10～30质量份；所述硫化剂的用量为12～15质量份；所述增塑剂的用量为12～15质量份；所述防老剂的用量为2～5质量份；所述磷酸三丁酯的用量为3～5质量份；所述填料的用量为25～35质量份；所述3-丁烯三乙氧基硅烷的用量为3～5质量份。一种所述绝缘材料的制备方法，将所述绝缘材料的原料经过混炼、硫化后，得到所述绝缘材料。需要说明的是，所述绝缘材料除按照本发明限定的原料种类和用量制备，其中所用的具体方法、工艺、设备、参数等，均属于本领域的公知技术，本发明亦可按照已经公开的技术方案进行制备，不影响本发明的实施。本发明未做说明的化学物质，均可采用市售商品或者通过常规技术方案并采用常规技术参数制备得到，不影响本发明的实施。在本发明的一个优选实例中，所述制备方法包括以下步骤：混炼过程包括以下步骤：(1)将氯丁橡胶、天然橡胶在双辊开炼机于室温下塑炼，过辊3次；(2)塑炼后加入110密炼机中，密炼室总体积108l，工作容积81l，装料系数为60％；采用逆混法，转速25r/min，在密炼机依次加入增塑剂、防老剂、磷酸三丁酯、填料、3-丁烯三乙氧基硅烷；混炼时间在8～10min，一段排胶温度不超过105℃；(3)待胶冷却再次放入密炼机，加入硫化剂，二段加硫温度96℃，混炼均匀后出片得到混炼胶。挤出硫化过程包括以下步骤：(1)将混炼胶条采用xjwy－90冷喂料橡胶挤出机进行挤出。螺杆直径为90mm，螺杆长径比：14:1，螺杆结构形式：双头复合等距变深；加料前将机头和机身预热，并开快转速，使挤出机各个部分温度普遍升高到80±5℃，在短时间约2min内降到60±5℃；温度范围：机身40℃～60℃，机头60℃～80℃，口模65℃～90℃，优选机身60℃，机头70℃，口模80℃；(2)采用饱和蒸汽进行硫化；在硫化开始前应先用饱和蒸汽将空气排出，蒸汽压力与硫化温度是相依赖的，硫化温度的升高，交联程度提高，在一定程度上降低压缩永久变形；硫化生产线管道总长110米，其压力控制在1.0～1.3mpa，优选1.3mpa，开线速度4m/min，得到所述绝缘材料。本发明具有以下有益效果：本发明以氯丁橡胶和天然橡胶为基础原料，除了配合本领域常规的原料和制备工艺之外，在原料中增加了纳米氧化铝、马来酸酐接枝聚乙烯、3-丁烯三乙氧基硅烷等组分，通过各组分之间的相互配合，使得所制备的电缆绝缘材料具有优异的力学性能、防老化性能和绝缘性能。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本
技术领域：
常规试剂、方法和设备。氯丁橡胶，牌号cr232，山西霍家长化合成橡胶有限公司；天然橡胶，北京鑫利德诚科技有限公司；凡士林，山东隆汇化工有限公司；马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率0.8％，数均分子量3000，科艾斯化学有限公司；马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率0.8％，数均分子量3000，科艾斯化学有限公司；纳米氧化铝，北京德科岛金科技有限公司；炭黑，牌号n220，山东万化天合新材料有限公司；白炭黑，牌号hb-151d，湖北汇富纳米材料股份有限公司。硫化剂1和硫化剂2的制备方法为：按照表1所列各组分种类和用量，将各组分均匀混合得到。表1硫化剂各原料用量(质量份)增塑剂1、对比增塑剂1、对比增塑剂2的制备方法为：按照表2所列各组分种类和用量，将各组分均匀混合得到。表2增塑剂各原料用量(质量份)类别增塑剂1对比增塑剂1对比增塑剂2凡士林333马来酸酐接枝聚乙烯1马来酸酐接枝聚丙烯1防老剂的制备方法为：将n-苯基-2-萘胺和2-巯基苯并咪唑按照质量比1：1均匀混合得到。填料和对比填料的制备方法为：按照表3所列各组分种类和用量，将各组分均匀混合得到。表3填料各原料用量(质量份)类别填料对比填料纳米氧化铝10炭黑2020白炭黑44实施例和对比例各原料的用量列于表4，以各组分的相对质量份计。表4绝缘材料各原料用量(质量份)实施例和对比例的绝缘材料样品制备方法为：一、混炼步骤：(1)将氯丁橡胶、天然橡胶在双辊开炼机于室温下塑炼，过辊3次；(2)塑炼后加入110密炼机中，密炼室总体积108l，工作容积81l，装料系数约为60％；采用逆混法，转速25r/min，在密炼机依次加入增塑剂、防老剂、磷酸三丁酯、填料、3-丁烯三乙氧基硅烷(如有)；混炼时间为10min，一段排胶温度不超过105℃；(3)待胶冷却再次放入密炼机，加入硫化剂，二段加硫温度96℃，混炼均匀后出片得到混炼胶；二、挤出硫化步骤：(1)将混炼胶条采用xjwy－90冷喂料橡胶挤出机进行挤出；其中，螺杆直径为90mm，螺杆长径比：14:1，螺杆结构形式：双头复合等距变深；加料前将机头和机身预热，并开快转速，使挤出机各个部分温度普遍升高到80±5℃，在短时间约2min内降到60±5℃；温度范围：机身60℃，机头70℃，口模80℃；(2)采用饱和蒸汽进行硫化；硫化生产线管道总长110米，其压力控制在1.3mpa，开线速度4m/min，得到绝缘材料。将实施例和对比例得到的样品进行性能测试：1、拉伸强度测试标准为gb/t528-2009；2、撕裂强度测试标准为gb/t529-2008；3、体积电阻率测试标准为gb/t1410-2006；4、老化性能测试标准为gb/t2951.12-2008。实施例和对比例的测试结果列于表5。表5实施例和对比例测试结果上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12