一种复合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，尤其涉及一种复合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，提供一种复合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:
一种复合橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
促进剂CA2-3、三羟甲基丙烷0.7-1、氯丁橡胶40-50、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、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老剂AW4-5、环氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸锆钾2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1 ο
[0005]—种所述的复合橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀；
(2)将上述碳酸锆钾加入到20-35倍去离子水中，加入上述氯丁橡胶重量的30-40%，在60-70 °C下预热8-10分钟；
(3)将上述戊二酸二甲酯加入到6-10倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入防老剂AW，升高温度为70-8(TC，加入剩余的氯丁橡胶，保温预热4-6分钟；
(4)将上述步骤(2)、步骤(3)得到的物料混合，加入上述三羟甲基丙烷，600-800转/分搅拌20-30分钟，抽滤，水洗2-3次，与上述硅橡胶重量的10-15%混合，加入环氧硬脂酸辛酯，在70-80°C下干燥16-20分钟，得复合改性橡胶料；
(5)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；
(6)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；
(7)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，加入步骤(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-600C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；
(8)将上述碳硅杂化复合材料与复合改性橡胶料混合，搅拌均匀，加入除了硫磺以外的各原料，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫磺，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。
【具体实施方式】
[0008]—种复合橡胶电缆料，它是由下述重量份的原料组成的:
促进剂CA2、三羟甲基丙烷0.7、氯丁橡胶40、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、正硅酸乙酯30、氨水2、硫磺4、防老剂AW4、环氧硬脂酸辛酯10、碳酸锆钾2、戊二酸二甲酯2、月桂酸二乙醇酰胺0.7。
[0009]—种所述的复合橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16倍的无水乙醇中，搅拌均匀；
(2)将上述碳酸锆钾加入到20倍去离子水中，加入上述氯丁橡胶重量的30%，在60°C下预热8分钟；
(3)将上述戊二酸二甲酯加入到6倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入防老剂AW，升高温度为70V’加入剩余的氯丁橡胶，保温预热4分钟；
(4)将上述步骤(2)、步骤(3)得到的物料混合，加入上述三羟甲基丙烷，600转/分搅拌20分钟，抽滤，水洗2次，与上述硅橡胶重量的10%混合，加入环氧硬脂酸辛酯，在70°C下干燥16分钟，得复合改性橡胶料； (5)将上述65wt%的硫酸、95wt%的硝酸混合，搅拌均匀，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；
(6)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；
(7)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，加入步骤
(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，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，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；
(8)将上述碳硅杂化复合材料与复合改性橡胶料混合，搅拌均匀，加入除了硫磺以外的各原料，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫磺，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168 °C。
[0010]性能测试:
断裂伸长率:538% ；
抗张强度:7.4N/mm2 ;
老化后抗张强度保留率(120°C、170h):76% ;
老化后断裂伸长保留率(120°C、170h):82%。
【主权项】
1.一种复合橡胶电缆料，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的: 促进剂CA2-3、三羟甲基丙烷0.7-1、氯丁橡胶40-50、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、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老剂AW4-5、环氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸锆钾2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1 ο2.一种如权利要求1所述的复合橡胶电缆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀； (2)将上述碳酸锆钾加入到20-35倍去离子水中，加入上述氯丁橡胶重量的30-40%，在60-70 °C下预热8-10分钟； (3)将上述戊二酸二甲酯加入到6-10倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入防老剂AW，升高温度为70-8(TC，加入剩余的氯丁橡胶，保温预热4-6分钟； (4)将上述步骤(2)、步骤(3)得到的物料混合，加入上述三羟甲基丙烷，600-800转/分搅拌20-30分钟，抽滤，水洗2-3次，与上述硅橡胶重量的10-15%混合，加入环氧硬脂酸辛酯，在70-80°C下干燥16-20分钟，得复合改性橡胶料； (5)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； (6)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； (7)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，加入步骤(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯、氨水，50-600C下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料； (8)将上述碳硅杂化复合材料与复合改性橡胶料混合，搅拌均匀，加入除了硫磺以外的各原料，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入硫磺，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170°C。
【专利摘要】本发明公开了一种复合橡胶电缆料，由下述重量份的原料组成：促进剂CA2-3、三羟甲基丙烷0.7-1、氯丁橡胶40-50、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、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老剂AW4-5、环氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸锆钾2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1；本发明的电缆料具有很高的拉伸强度和硬度。
【IPC分类】C08K9/02, C08L83/04, C08K9/06, C08K9/04, C08K13/06, C08L11/00, H01B3/28, C08K3/36, C08K7/24, C08K3/06
【公开号】CN105219089
【申请号】CN201510606632
【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