本发明涉及护套材料技术领域，尤其是涉及一种耐磨耐老化电力电缆护套材料及其制备方法。
背景技术：
电线电缆作为电能和信息传输体，在各个领域得到广泛的应用。为了增加电缆的使用寿命，保证电线电缆的正常运行，通常在电缆的外部设置有保护套从而对电缆进行保护，常用的电缆护套是橡胶类或者是聚乙烯材料，橡胶类护套的弹性比较好，但是耐候性比较差，容易老化开裂，而聚乙烯类护套材料的脆性大，耐磨性和韧性比较差，不能很好起到保护电缆的作用。
中国专利申请号201410072303.4公开了一种耐热抗老化电缆护套材料及其制备方法，其原料按重量份包括：聚稳丁腈橡胶30-40份，氢化丁腈橡胶20-30份，氧化镁5-8份，煅烧陶土8-13份，碳酸钙8-10份，氯化石蜡2-5份，酞青蓝0.2-0.3份，白炭黑14-17份，有机纳米蒙脱土13-18份，DOP软化剂1.5-3份，促进剂DM0.7-1.3份，促进剂TMTD0.5-1.2份，硫磺0.5-0.9份。该发明中的护套材料是是以聚稳丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶混合作为基材制备而成的，单纯只采用橡胶作为基质，不能改善护套材料的耐候性和耐老化性。
中国专利申请号201510474739.0公开了一种高性能光纤护套材料，由下列重量份的原料制备制成：低密度聚乙烯50-55、EVA 树脂 13-15、尼龙 69-12、氢氧化镁14-16、亚甲基双萘磺酸钠 0.6-0.8、钛酸酯偶联剂1021.3-2、有机硅5-8、有机蒙脱土3-5、醋酸乙烯酯2-4、轻烧粉3-4、乙烯基二茂铁4-5、羟甲基纤维素4-5、泥炭蜡4-5、去离子水适量。该发明的护套材料以低密度聚乙烯作为基材，制备的护套材料的脆性大，耐磨性和韧性较差，而且添加的填料没有经过表面处理，与基材相容性较差，容易影响护套材料的机械强度。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，该电缆护套材料的拉伸强度为26.4-31.5Mpa，断裂伸长率为286-310%，而且耐磨性好，耐老化，使用寿命长。
本发明还提供了耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶30-40份，聚氯乙烯20-30份，酚醛树脂20-30份，碳纤维10-18份，炭黑10-15份，有机蒙脱土12-18份，微晶纤维素10-15份，N,N-苯基对苯二胺0.5-2份，硬脂酸1-2份，阻燃剂10-15份，石蜡3-5份，防老剂1-1.5份。
进一步的，所述阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
进一步的，所述炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
进一步的，所述防老剂为防老剂MB、防老剂RD、防老剂H、防老剂4020和防老剂4010NA中的一种。
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入3-5倍重量质量分数为1-3%的硅烷偶联剂中，超声分散30-40min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在120-130℃下混炼10-12min，然后再加入步骤（1）制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）将步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
进一步的，所述步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明的耐磨耐老化电力电缆护套材料以丁腈橡胶、酚醛树脂和聚氯乙烯为基材，丁腈橡胶耐化学稳定性好，耐油、耐磨、耐热性，气密性好，而且具有优良的机械性能和加工性能，是作为电缆护套材料的很好的选择，但是丁腈橡胶耐低温性较差，抗冲击性能差；酚醛树脂耐热性能、黏结性能、力学性能、成型加工性能优异，而且成本低，但是酚醛树脂交联固化结构存在脆性大、韧性差、硬度高、耐热性不足、强度低等缺点，将丁腈橡胶和酚醛树脂复合使用，不仅能大大改善酚醛树脂的耐冲击性能和脆性，而且还能提升复合材料的强度、耐磨性以及耐老化等性能。而聚氯乙烯与丁腈橡胶具有良好的相容性，在丁腈橡胶中添加聚氯乙烯能大大增强丁腈橡胶的耐老化、耐磨、以及耐阳关龟裂等性能。
2、为了进一步改善护套材料的机械性能，在基材中添加了碳纤维、纳米微晶纤维素、炭黑以及有机蒙脱土作为增强填料，其中碳纤维的作用是当基体受到外来的负荷或能量时，负载沿着玻璃纤维向四周传递，应力被迅速地扩散了，从而阻止了裂纹的增长，具有增韧和抗冲击的作用。
3、有机蒙脱土可以提高基材的交联密度，同时有机蒙脱土具有高比表面积和滑移性，可以大大提高基材的拉伸性能和耐磨性。
4、炭黑作为丁腈橡胶的补强材料，能够在基材中形成炭黑网络，大大增强基材的机械性能，纳米微晶纤维素是一种具有纳米尺寸和棒状几何结构的天然高分子材料，具有较大的长径比和比表面积，对丁腈橡胶具有很强的补强效果，少量的纳米微晶纤维素能提高炭黑网络的致密性，从而提高基材机械性能。
5、而为提高增强填料与基材的结合力，本发明的原料中添加了N,N-苯基对苯二胺不仅可以与增强填料表面的羟基形成化学键合，又可以在基材中丁腈橡胶老化过程中参与交联反应，因此在增强填料和丁腈橡胶中起到粘合作用，从而增强护套材料的力学性能。
6、另外在电缆护套中添加硬脂酸做活化剂，以确保组分分散均匀，电缆护套表面光滑度优异，添加石蜡作为软化剂，可显著增加胶料的加工性能，使胶料不易粘辊及焦烧。以三氧化二锑和氢氧化铝协同作为阻燃剂，来提高橡胶护套料的阻燃性能，阻燃效果好。
7、本发明在制备护套材料时，采用硅烷偶联剂对增强填料碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素进行改性处理，以增加增强填料与基材的相容性，以增强护套材料的机械性能；制备的护套材料的拉伸强度为26.4-31.5Mpa，断裂伸长率为286-310%，而且耐磨性好，耐老化，阻燃性好，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶30份，聚氯乙烯30份，酚醛树脂20份，碳纤维10份，炭黑15份，有机蒙脱土18份，微晶纤维素10份，N,N-苯基对苯二胺0.5份，硬脂酸1份，阻燃剂10份，石蜡3份，防老剂1份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂MB。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入3倍重量质量分数为1%的硅烷偶联剂中，超声分散30min，烘干后得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在120℃下混炼12min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）将步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-550。
实施例2
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶32份，聚氯乙烯28份，酚醛树脂22份，碳纤维11份，炭黑14份，有机蒙脱土17份，微晶纤维素11份，N,N-苯基对苯二胺0.6份，硬脂酸1.2份，阻燃剂11份，石蜡4份，防老剂1.1份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂RD。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入4倍重量质量分数为2%的硅烷偶联剂中，超声分散35min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在125℃下混炼11min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-560。
实施例3
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶33份，聚氯乙烯27份，酚醛树脂24份，碳纤维12份，炭黑13份，有机蒙脱土16份，微晶纤维素12份，N,N-苯基对苯二胺0.8份，硬脂酸1.4份，阻燃剂12份，石蜡5份，防老剂1.2份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂H。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入5倍重量质量分数为3%的硅烷偶联剂中，超声分散40min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在130℃下混炼10min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-570。
实施例4
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶34份，聚氯乙烯26份，酚醛树脂25份，碳纤维13份，炭黑12份，有机蒙脱土15份，微晶纤维素13份，N,N-苯基对苯二胺1份，硬脂酸1.5份，阻燃剂13份，石蜡4份，防老剂1.3份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂4020。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入4倍重量质量分数为2%的硅烷偶联剂中，超声分散35min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在125℃下混炼11min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-550。
实施例5
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶35份，聚氯乙烯25份，酚醛树脂26份，碳纤维14份，炭黑11份，有机蒙脱土14份，微晶纤维素14份，N,N-苯基对苯二胺1.2份，硬脂酸1.6份，阻燃剂14份，石蜡5份，防老剂1.4份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂4010NA。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入3倍重量质量分数为1%的硅烷偶联剂中，超声分散30min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在120℃下混炼12min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-560。
实施例6
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶36份，聚氯乙烯24份，酚醛树脂28份，碳纤维15份，炭黑10份，有机蒙脱土13份，微晶纤维素15份，N,N-苯基对苯二胺1.5份，硬脂酸1.8份，阻燃剂15份，石蜡3份，防老剂1.5份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂MB。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入5倍重量质量分数为2%的硅烷偶联剂中，超声分散40min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在125℃下混炼10min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-570。
实施例7
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶38份，聚氯乙烯22份，酚醛树脂29份，碳纤维16份，炭黑12份，有机蒙脱土12份，微晶纤维素13份，N,N-苯基对苯二胺1.8份，硬脂酸2份，阻燃剂11份，石蜡4份，防老剂1.3份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂RD。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入4倍重量质量分数为3%的硅烷偶联剂中，超声分散40min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在130℃下混炼11min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-550。
实施例8
一种耐磨耐老化电力电缆护套材料，包括以下重量份数的原料：丁腈橡胶40份，聚氯乙烯20份，酚醛树脂30份，碳纤维18份，炭黑11份，有机蒙脱土15份，微晶纤维素14份，N,N-苯基对苯二胺2份，硬脂酸1.6份，阻燃剂12份，石蜡5份，防老剂1.5份。
其中阻燃剂为三氧化二锑和氢氧化铝按重量比2：1混合而成。
其中炭黑平均粒径为30-32μm，碳纤维的长径比为8：1。
其中防老剂为防老剂H。
耐磨耐老化电力电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取碳纤维、炭黑、有机蒙脱土和微晶纤维素，加入3倍重量质量分数为3%的硅烷偶联剂中，超声分散35min，干燥得到改性增强填料；
（2）按重量份称取丁腈橡胶、聚氯乙烯以及酚醛树脂送入混炼机中，在125℃下混炼12min，然后再加入步骤（1）中制备的改性增强填料以及N,N-苯基对苯二胺、硬脂酸、阻燃剂、石蜡和防老剂混合均匀备用；
（3）步骤（2）中制备的原料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为160-210℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区160℃，Ⅱ区175℃，Ⅲ区185℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区210℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
其中步骤（1）中硅烷偶联剂为KH-560。
性能测试
将实施例1-8制备的耐磨耐老化电力电缆护套材料按照标准制备成试样，进行性能测试，其中耐磨性能采用MZ-4061型磨耗试验机按GB/T1689-1998《硫化橡胶耐磨性能的测定》进行测试，测试结果如表1所示。
表1 实施例1-8性能测试
由表1可以看出，本发明制备的耐磨耐老化电力电缆护套材料的机械性能优异，拉伸强度为26.4-31.5Mpa，断裂伸长率为286-310%，而且耐磨性好，老化后材料的拉伸强度和断裂伸长率保持率较高，抗老化性能好，说明本发明制备的护套材料机械性能高，耐磨耐老化性能优异，可应用于环境比较苛刻地方的电缆防护。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。