一种碳化硅橡胶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，尤其涉及一种碳化硅橡胶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，提供一种碳化硅橡胶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:
一种碳化硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
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KH5501.3_2、65_68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2_4、氯化石蜡0.8_1、甲苯8_10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双254-5。
[0005]—种所述的碳化硅橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入碳纳米管，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；
(2)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；
(3)将上述氯化石蜡加入到其重量6-10倍的无水乙醇中，升高温度为40-50°C，加入甲苯、乙基纤维素，保温搅拌40-50分钟，得纤维素溶解液；
(4)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，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-60°C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空煅烧:真空度为8-10Pa，升温速率为70-90°C /min，升温到1250-1300°C后保温焙烧10-12h，自然冷却，得碳硅杂化复合材料；
(5)将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25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，加入硫化剂双25，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]本发明的电缆料经过碳化后与硅橡胶复合，可以得到碳硅复合材料，具有更高的硬度和表面强度，具有更好的抗性。
【具体实施方式】
[0009]一种碳化硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
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KH5501.3、65wt%的硫酸120、95wt%的硝酸100、乙基纤维素2、氯化石蜡0.8、甲苯8、正硅酸乙酯30、氨水2、硫化剂双254。
[0010]一种所述的碳化硅橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述65wt%的硫酸、95wt%的硝酸混合，搅拌均勾，加入碳纳米管，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；
(2)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；
(3)将上述氯化石蜡加入到其重量6倍的无水乙醇中，升高温度为40°C，加入甲苯、乙基纤维素，保温搅拌40分钟，得纤维素溶解液；
(4)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，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50°C下保温反应4小时，抽滤，水洗，真空煅烧:真空度为8Pa，升温速率为70°C /min，升温到1250°C后保温焙烧10h，自然冷却，得碳硅杂化复合材料；
(5)将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25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，加入硫化剂双25，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168°C。
[0011]性能测试:
断裂伸长率:510% ；
抗张强度:7.5N/mm2 ;
老化后抗张强度保留率(120°C、170h):78% ; 老化后断裂伸长保留率(120°C、170h):82%。
【主权项】
1.一种碳化硅橡胶电缆料，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的: 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KH5501.3_2、65_68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2_4、氯化石蜡0.8_1、甲苯8_10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双254-5。2.一种如权利要求1所述的碳化硅橡胶电缆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入碳纳米管，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； (2)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； (3)将上述氯化石蜡加入到其重量6-10倍的无水乙醇中，升高温度为40-50°C，加入甲苯、乙基纤维素，保温搅拌40-50分钟，得纤维素溶解液； (4)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，加入纤维素溶解液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-60°C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空煅烧:真空度为8-10Pa，升温速率为70-90°C /min，升温到1250-1300°C后保温焙烧10-12h，自然冷却，得碳硅杂化复合材料； (5)将上述碳硅杂化复合材料与除了硫化剂双25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，加入硫化剂双25，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170°C。
【专利摘要】本发明公开了一种碳化硅橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的：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KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、乙基纤维素2-4、氯化石蜡0.8-1、甲苯8-10、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫化剂双254-5。本发明的电缆料经过碳化后与硅橡胶复合，可以得到碳硅复合材料，具有更高的硬度和表面强度，具有更好的抗性。
【IPC分类】C08K9/02, C08K9/04, C08L83/04, C08K7/24, C08K9/06, C08K9/00, C08K5/14, H01B3/46
【公开号】CN105219086
【申请号】CN201510606572
【发明人】任兆军
【申请人】滁州君越高分子新材料有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月22日