一种耐热耐磨抗撕裂电缆护套的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电缆护套技术领域，尤其涉及一种耐热耐磨抗撕裂电缆护套。
【背景技术】
[0002]随着电缆领域快速发展，传统的电缆用橡胶护套材料已经满足不了使用要求，电线电缆的最外层往往设有电缆护套，以隔绝外界水、腐蚀性物料、摩擦对电缆的破坏，加强对电缆的保护。而酚醛树脂由于具有耐高温、耐化学腐蚀及较低的成本，被广泛应用在电缆、汽车、交通、军事等许多领域，尤其在电缆领域，近年来，随着人类防火意识的提高和对阻燃材料的迫切需求，使得各种改性酚醛树脂得以快速发展。然而，其耐热和耐磨抗撕裂的性能仍然不够优异，如何通过与其他材料混合使用以补强这些弱点成为了当下研究的重点方向。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种耐热耐磨抗撕裂电缆护套，具有优异的耐热和耐磨抗撕裂性能，而且耐候和阻燃性能良好。
[0004]本发明提出的一种耐热耐磨抗撕裂电缆护套，其原料按重量份包括:改性酚醛树脂20-30份，氯醚橡胶30-40份，硼硅橡胶40-50份，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷0.4-0.6份，硫磺2-4份，促进剂MZ 1-1.5份，促进剂TMTD 0.8-1.3份，氧化锌3_4份，碳酸锌0.5-1份，氧化儀1-2份，滑石粉20-40份，蒙脱土 20-25份，尚岭土 20-30份，黄麻纤维2-4份，硅烷偶联剂1-1.5份，氯化石油酯2-5份，邻苯二甲酸二甲酯1-2份，防老剂8PPD 1-2份，防老剂BLE 0.8-1.4份;
[0005]在改性酚醛树脂的制备过程中，将碳纳米管溶于二甲基甲酰胺中，常温浸泡，超声处理，过滤，洗涤，送入浓硝酸溶液中超声处理，过滤，送入浓硫酸溶液中超声处理，过滤，送入混酸溶液中超声处理，混酸溶液由浓硝酸溶液与浓硫酸溶液混合而成，过滤，洗涤，干燥得到预制碳纳米管，将酚醛树脂送入无水乙醇中溶解，加入预制碳纳米管，室温超声形成混合溶液，然后置于烘箱中放置，热固化，得到改性酚醛树脂。
[0006]优选地，在改性酚醛树脂的制备过程中，按重量份将0.01-0.02份碳纳米管溶于2-5份二甲基甲酰胺中，在常温下浸泡1-3天，超声处理20-40min，过滤，洗涤，送入
0.02-0.05份浓度为2-4mol/L的硝酸溶液中超声处理20_30h，过滤，送入0.05-0.08份浓度为14-17mol/L的硫酸溶液中超声处理20_30h，过滤，送入0.04-0.08份混酸溶液中超声处理20-30h，混酸溶液由浓度为3-3.5mol/L的硝酸溶液与浓度为14-17mol/L的硫酸溶液以1:1-3的体积比混合而成，过滤，洗涤，干燥得到预制碳纳米管；称取3-5份酚醛树脂送Λ 0.001-0.005份无水乙醇中溶解，加入预制碳纳米管，室温超声l_3h形成混合溶液，然后置于90-100°C烘箱中放置l_2h，然后在120-130°C下预固化l_2h，送入压机中固化2-4h，固化温度为170-190°C，固化压力为l_2MPa，得到改性酚醛树脂。
[0007]优选地，在改性酚醛树脂的制备过程中，按重量份将0.01-0.02份碳纳米管溶于3-4份二甲基甲酰胺中，在常温下浸泡1.5-2.5天，超声处理25-35!^11，过滤，洗涤，送入
0.03-0.04份浓度为2.5-3.5mol/L的硝酸溶液中超声处理22_28h，过滤，送入0.06-0.07份浓度为15-16mol/L的硫酸溶液中超声处理23_27h，过滤，送入0.05-0.07份混酸溶液中超声处理24-26h，混酸溶液由浓度为3.2-3.4mol/L的硝酸溶液与浓度为15-16mol/L的硫酸溶液以1:1.5-2.5的体积比混合而成，过滤，洗涤，干燥得到预制碳纳米管；将
3.5-4.5份酚醛树脂送入0.002-0.004份无水乙醇中溶解，加入预制碳纳米管，超声处理
1.5-2.5h形成混合溶液，然后置于94-98°C烘箱中放置1.3-1.7h，然后在122_126°C下预固化1.2-1.8h，送入压机中固化2.5-3.5h，固化温度为175_185°C，固化压力为L 2-1.8MPa，得到改性酚醛树脂。
[0008]优选地，改性酚醛树脂、氯醚橡胶和硼硅橡胶的重量比为25-28:32-36:44_46。
[0009]优选地，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷、硫磺、促进剂MZ、促进剂 TMTD 和氧化锌的重量比为 0.43-0.56:2.3-3.4:1.2-1.3:1-1.1:3.6-3.8。
[0010]优选地，氧化锌、碳酸锌、氧化镁、滑石粉、蒙脱土、高岭土、黄麻纤维和硅烷偶联剂的重量比为 3.6-3.8:0.6-0.7:1.3-1.6:25-35:22-23:23-27:2.3-3.2:1.1-1.4。
[0011]优选地，其原料按重量份包括:改性酚醛树脂25-28份，氯醚橡胶32-36份，硼硅橡胶44-46份，3，6，9-三乙基_3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷0.43-0.56份，硫磺2.3-3.4份，促进剂MZ 1.2-1.3份，促进剂TMTD 1-1.1份，氧化锌3.6-3.8份，碳酸锌
0.6-0.7份，氧化镁1.3-1.6份，滑石粉25-35份，蒙脱土 22-23份，高岭土 23-27份，黄麻纤维2.3-3.2份，硅烷偶联剂1.1-1.4份，氯化石油酯3-4份，邻苯二甲酸二甲酯1.2-1.6份，防老剂8PPD 1.3-1.5份，防老剂BLE 0.9-1.2份。
[0012]碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。
[0013]碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，S卩形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些P轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大η键，碳纳米管外表面的大η键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。
[0014]碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50?200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达lTPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。碳纳米管还具有良好的导电性能和传热性能。
[0015]本发明的制备工艺如下:将改性酚醛树脂、氯醚橡胶、硼硅橡胶放入密炼机中升温，混炼均匀，再依次加入硅烷偶联剂、氯化石油酯、邻苯二甲酸二甲酯、氧化锌、碳酸锌、氧化镁、滑石粉、蒙脱土、高岭土、黄麻纤维、防老剂8PPD、防老剂BLE混炼均匀，接着加入3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷、硫磺、促进剂MZ和促进剂TMTD混炼20-40s得到混合物料，混炼温度为110-115°C ;将混合物料置于平板硫化机中硫化得到耐热耐磨抗撕裂电缆护套，硫化温度为145-160°C，硫化压力为l_2MPa，硫化时间为l_3min。
[0016]本发明的改性酚醛树脂的制备过程中，碳纳米管作为一种中空细管，其长径比大于1000，比表面积为非常大，因而具有很大的表面能，具有较高的表面作用力，碳纳米管本身带有低分子裂解产物而易吸咐在一起团聚，用一般的物理方法很难将其分散，碳纳米管在作用前用二甲基甲酰胺浸泡一段时间，二甲基甲酰胺既是酚醛树脂的良溶剂，又是酚醛树脂中低分子裂解产物的良溶剂，用超声对碳纳米管进行振荡处理，有利于改进碳纳米管的分散效果，经过超强力振荡的酚醛树脂中的碳纳米管，可纳米级均匀分散于酚醛树脂中，这样既可以洗去碳纳米管中的低分子裂解产物，又可以使之在酚醛树脂中分散良好，然后采用浓硝酸、浓硫酸及混酸分别对碳纳米管表面的缺陷氧化形成羧基，然后利用乙醇与之作用形成酯，从而改善碳纳米管的溶解性和分散性，且通过合理控制硫酸、硝酸及混酸的浓度及在物料中的含量，在对碳纳米管引入羧基的同时，碳纳米管的尺寸不会有较大改变，对碳纳米管的管壁结构破坏小，酚醛树脂在成型过程中会释放出小分子化合物，小分子化合物负载在酚醛树脂上，碳纳米管与热固性树脂酚醛树脂的复合中，而这些小分子化合物易使复合材料内部产生气泡，气泡裹挟树脂共同流出，往往导致真空管路堵塞，最终在本发明内形成孔隙，明显地降低复合材料的界面性能，热固化处理不仅可提高酚醛树脂的玻璃化温度，提高交联树脂的流动性，可以进一步改善本发明的各项性能，且热固化处理过程有效除去残留的小分子化合物，降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度；改性酚醛树脂以酚醛树脂溶液或乳液浸渍预制碳纳米管，经干燥，热固化处理，它不仅机械强度高，综合性能好，而且物理机械加工性能显著增强，但碳纳米管含量越多酚醛树脂耐热性越好，由于随着酚醛树脂中碳纳米管含量的增加，碳纳米管在酚醛树脂中的分散性变差，通过控制碳纳米管在酚醛树脂中含量，在保证分散性的同时，显著提高酚醛树脂的耐热性能。
[0017]本发明采用改性酚醛树脂、氯醚橡胶、硼硅橡胶作为主料，氯醚橡胶具有耐油、耐臭氧性能，而且耐热性能比丁腈橡胶好，透气性小；而硼硅橡胶为硅氧主链中带碳十硼烷链段的特种合成橡胶，其能在410°C高温下短期使用，一般可在-40?350°C范围内长期使用，三者协同作用，耐热、耐老化性能极为优异；硅烷偶联剂、氯化石油酯和邻苯二甲酸二甲酯相互配合，促进氧化锌、碳酸锌、氧化镁、滑石粉、蒙脱土、高岭土和黄麻纤维在主料中分散均匀，并且提高了各物料之间的相容性，而氧化锌、碳酸锌、氧化镁、滑石粉、蒙脱土、高岭土和黄麻纤维作为填充补强剂，大大提高了耐热稳定性及耐磨性能，与防老剂8PPD、防老剂BLE配合作用可显著增强本发明的力学性能，同时对氧、热、高能辐射及有害金属老化有很好的防护作用；3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷、硫磺、促进剂MZ和促进剂TMTD配合产生协同效应，大幅提高本发明的耐热、耐磨及抗撕裂、耐压缩变形性能优异，使用寿命显著增长，可使用于较为苛刻的环境中。
【具体实施方式】
[0018]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0019]实施例1
[0020]本发明提出的一种耐热耐磨抗撕裂电缆护套，其原料按重量份包括:改性酚醛树脂20份，氯醚橡胶40份，硼硅橡胶40份，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三过氧代烷0.6份，硫磺2份，促进剂MZ 1.5份，促进剂TMTD 0.8份，氧化锌4份，碳酸锌0.5份，氧化镁2份，滑石粉20份，蒙脱土 25份，高岭土 20份，黄麻纤维4份，硅烷偶联剂I份，氯化石油酯5份，邻苯二甲酸二甲酯I份，防老剂8PH) 2份，防老剂BLE 0.8份；
[0021]在改性酚醛树脂的制备过程中，按重量份将0.02份碳纳米管溶于3份二甲基甲酰胺中，在常温下浸泡2.5天，超声处理25min，过滤，洗涤，送入0.04份浓度为2.5mol/L的硝酸溶液中超声