本发明涉及一种耐腐蚀电缆外皮的制备方法，属于电缆设备领域。
背景技术：
随着我国经济的高速发展,不管是生活还是生产,用电量都大大的提高了,应用范围也越来越广。同时,其应用环境也越来越多样,越来越严苛,很多都需要满足耐高低阻燃和耐油等特点。电线胶管保护套一般采用尼龙材质或聚乙烯材质制成,为了保护电子线材内部不受摩擦、浸水等损害所使用的产品。目前,大部分研究都集中在电线电缆本身上,而对于其保护套材料的研究则相对较少。保护套材料直接与环境接触,不仅需要具有良好的绝缘性能,还要有良好的力学性能及一些特殊的性能,对于保护电缆材料,延长电缆材料的寿命具有重要的作用。目前应用最为广泛的保护套材料是聚乙烯和聚氯乙烯,聚乙烯具有良好的耐低温性和较为适中的力学性能,而聚氯乙烯则具有良好的阻燃性和价格低廉等优势,但两者也各有其缺点。因此,通过原料的复合来制备绝缘性能高、力学性能良好以及耐腐蚀的电线保护套材料对于提高电线的使用年限,保护电缆线的安全性具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀电缆外皮及其制备方法,通过该方法制备的材料具有优异的抗弯曲和防腐效果。
一种耐腐蚀电缆外皮的制备方法,该方法包括以下步骤：
步骤1、将15份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；
步骤2、将上述步骤的搅拌混合物注入高温锻烧炉中，然后依次加入2份苯并三氮胺、4份硫酸钙、3份碳酸氢钠、3份硬脂酸钠、1份乙烯基三乙氧基硅烷,充分搅拌后,加压,充入氩气,高温烧结30分钟,锻烧温度为660℃,炉内压强为3mpa；
步骤3、将上述步骤的高温锻烧物注入超声粉碎机，超声分散15分钟，超声粉碎机功率为
200kw，得到材料前体；
步骤4、将上述步骤的材料前体加入平板硫化机中进行硫化,同时加入2份硫磺粉、2份二硫代二吗琳,硫化条件为155℃，10mpa，90秒,得到材料硫化体；
步骤5、将材料硫化体注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形,冷却得成品,螺杆转速为1000转/分钟,螺杆温度为220℃。
所述纳米改性白炭黑的制备方法为：
步骤1、先将煤煤矸石和粉煤灰按重量比2:1混合,再加入煤研石、粉煤灰总重量份0.1倍的石英粉充分混合，混合后粉碎至粒度小于200目,再研磨分散2小时；
步骤2、然后将煤研石、粉煤灰、石英砂混合体与纯碱按重量比1:60混合均匀,经1500℃冶融80分钟,再依次经过4小时纯水浸提和2小时乙醇浸提，然后过滤去杂质,最后浓缩滤液到45波美度得到复合硅酸钠；
步骤3、先将复合硅酸钠配成水玻璃溶液,模数为3.8，sio2含量为10%，然后在浓度为20%，温度30℃的硫酸中酸浸,20小时,再升温至80℃,搅拌,调节ph值为7,熟化20分钟,再经过滤洗涤、干燥、分选,得到纳米改性白炭黑。
有益效果：本发明制备的耐腐蚀电缆外皮，利用纳米改性白炭黑与复合胶结合,在保留了复合胶耐酸碱、抗老化的同时增加了其抗弯折性，复合材料的分子结构具有高度的饱和性,且不存在活泼的取代基团，在某些取代基团的存在下,橡胶分子结构中的活泼部分(如双键、α氢原子等)被稳定。经过高温高压煅烧并硫化后处理，使得分子空间排列紧密,呈定向以致结晶作用，大幅度提高对化学腐蚀的稳定性；克服了现有电缆外皮存在防腐性不够,发生溶涨,溶解或开裂,造成短路、停电、控制误动作、通信中断等事故频繁发生,从而延长了电缆的使用寿命，具有良好的工业应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀电缆外皮的制备方法,该方法包括以下步骤：
步骤1、将15份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；
步骤2、将上述步骤的搅拌混合物注入高温锻烧炉中，然后依次加入2份苯并三氮胺、4份硫酸钙、3份碳酸氢钠、3份硬脂酸钠、1份乙烯基三乙氧基硅烷,充分搅拌后,加压,充入氩气,高温烧结30分钟,锻烧温度为660℃,炉内压强为3mpa；
步骤3、将上述步骤的高温锻烧物注入超声粉碎机，超声分散15分钟，超声粉碎机功率为
200kw，得到材料前体；
步骤4、将上述步骤的材料前体加入平板硫化机中进行硫化,同时加入2份硫磺粉、2份二硫代二吗琳,硫化条件为155℃，10mpa，90秒,得到材料硫化体；
步骤5、将材料硫化体注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形,冷却得成品,螺杆转速为1000转/分钟,螺杆温度为220℃。
所述纳米改性白炭黑的制备方法为：
步骤1、先将煤煤矸石和粉煤灰按重量比2:1混合,再加入煤研石、粉煤灰总重量份0.1倍的石英粉充分混合，混合后粉碎至粒度小于200目,再研磨分散2小时；
步骤2、然后将煤研石、粉煤灰、石英砂混合体与纯碱按重量比1:60混合均匀,经1500℃冶融80分钟,再依次经过4小时纯水浸提和2小时乙醇浸提，然后过滤去杂质,最后浓缩滤液到45波美度得到复合硅酸钠；
步骤3、先将复合硅酸钠配成水玻璃溶液,模数为3.8，sio2含量为10%，然后在浓度为20%，温度30℃的硫酸中酸浸,20小时,再升温至80℃,搅拌,调节ph值为7,熟化20分钟,再经过滤洗涤、干燥、分选,得到纳米改性白炭黑。
实施例2
步骤1、将10份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例3
步骤1、将5份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例4
步骤1、将1份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例5
步骤1、将15份丁腈胶、5份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例6
步骤1、将15份丁腈胶、1份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例7
步骤1、将15份丁腈胶、15份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例8
步骤1、将15份丁腈胶、10份氯丁胶、1份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
实施例9
步骤1、将15份丁腈胶、10份氯丁胶、5份纳米改性白炭黑、5份改性水玻璃砂、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
所述的改性水玻璃砂制备方法如下：
步骤1、将50g水玻璃砂加到焙烧炉中,在200℃下高温焙烧2小时,将加热后的水玻璃砂趁热加到旋转研磨装置中,通过1500r/min高速搅拌研磨脱去表面粘结剂；
步骤2、再将该水玻璃砂加到足量纯化水中超声振荡3小时,再用水洗至中性烘干,再加入15g海泡石、10g炭黑和3g氧化铝研磨至500目细粉，再加入1.8g钛酸正丁酯混合研磨均匀即可。
实施例10
步骤1、将15份丁腈胶、10份氯丁胶、15份纳米改性白炭黑、6份硅球珠、2份线型酚醛树脂、1份过氧化二异丙苯加入搅拌机中搅拌，粉碎，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为20分钟，然后加入2份2,6-二叔丁基对甲酚，调节搅拌速度为500转/分钟,搅拌15分钟；其余制备和实施例1相同。
对照例1
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，不再加入丁腈胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，不再加入氯丁胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，不再加入改性白炭黑用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，用二氧化硅取代改性白炭黑用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤2中，苯并三氮胺和硫酸钙质量比为1:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤2中，苯并三氮胺和硫酸钙质量比为5:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：纳米改性白炭黑制备的步骤1中，煤煤矸石和粉煤灰按重量比1:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：纳米改性白炭黑制备的步骤1中，煤煤矸石和粉煤灰按重量比10:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：纳米改性白炭黑制备的步骤3中，用乙酸取代硫酸进行酸浸用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：纳米改性白炭黑制备的步骤3中，调节溶液ph为2，其余步骤与实施例1完全相同。
选取制备得到的电缆外皮分别进行性能检测，
盐酸腐蚀条件为：介质10wt%盐酸，腐蚀温度为150摄氏度；腐蚀时间为48h；（样品尺寸250mm×45mm×16mm长x宽x厚）；将腐蚀后的样品进项看哇弯曲强度试验采用三点弯曲加载，跨距为200mm，试验速度为10mm/min，在恒温箱中保持温度65℃。
实验结果表明本发明提供的抗弯折防腐电缆外皮具有优异的抗弯折防腐效果，材料在特定测试条件下，抗弯曲强度越高，说明抗弯曲效果越好，反之，效果越差；通过腐蚀处理前后的抗弯曲强度对比，相差越大，抗腐蚀效果就越差；与实施例1不同点在于，实施例2到实施例10，分别改变电缆外皮材料中各个原料组成的配比，对材料的抗弯曲性能均有不同程度的影响，在丁腈胶、氯丁胶、纳米改性白炭黑质量配比为3：2：1，其他配料用量固定时，抗拉伸效果最好；值得注意的是实施例9加入改性水玻璃砂，抗弯曲强度明显提高，说明有改性水玻璃砂对填料结构的抗弯曲性能有更好的优化作用；对照例1至对照例2不再用丁腈胶和氯丁胶，抗弯曲强度明显下降，说明两种组分的对电缆外皮弯曲性能产生重要影响；对照例3至对照例4不再加入改性白炭黑并用二氧化硅进行取代，效果依然不好，说明纳米改性白炭黑的掺杂至关重要；对照例5到对照例6改变苯并三氮胺和硫酸钙质量比，效果也不好，说明苯并三氮胺和硫酸钙质量比对材料的抗弯曲强度有重要作用；对照例7和例8改变煤煤矸石和粉煤灰按重量比，抗弯曲效果明显降低，说明煤煤矸石和粉煤灰按重量比对纳米改性白炭黑的结构影响很大；对照例9和例10，用乙酸取代硫酸进行酸浸并改变溶液ph，效果依然不好，说明酸化后处理的ph值很重要；因此使用本发明制备的防腐电缆外皮材料有良好的的抗弯曲效果。