本发明涉及电线电缆材料技术领域，具体涉及一种金属量子点催化的辐照电缆料。
背景技术
电力是现代工业使用的最重要的能源形式，为了提高电力能源的环保性和经济性，世界各国都在探索新型清洁能源的开发和应用。清洁能源的定义包括以下三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性，同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。目前人类已经开发利用的清洁能源的形式包括太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。其中太阳能、风能由于开发过程对环境产生的危害最小，受到所有能源高科技企业青睐，正飞速发展。
太阳能的开发主要包括光伏技术和光热技术两种技术路线，这其中，光伏发电技术的发展最为迅猛。为了推进清洁能源的应用，中国的光伏发电装机容量很大，也是很多光伏科技企业的发源地。太阳能发电组件中包括各类电力和信号电缆，使用过程中，这些电缆长时间暴露在强光照、强腐蚀的户外条件下，因此对电缆护套材料的抗老化耐腐蚀性能要求非常高。此外，由于光伏组件主要分布在户外，因此容易受到野生动物的破坏，因此要求电缆护套材料还具有较强的抗拉伸性能和抗撕咬性能，对材料的机械强度要求相对较高。
目前市场上的大部分电缆料所用高分子材料主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料、氯化聚醚和聚酰胺等，这类高分子材料具有质量轻、绝缘性能好、耐化学腐蚀、易加工、力学及抗疲劳性能优良等特点。但是电缆料的强度、耐老化、耐腐蚀等性能，大部分都不能完全达到光伏组件实际应用的性能要求，电缆料的老化和更换周期较短。
专利申请号cn201310376073.6一种高耐磨橡胶电缆料及其制备方法该电缆料通过在电缆料中添加纳米凹凸棒土和纳米氮化硅等填料，使得电缆料的硬度提高，从而增强了电缆料的耐磨性能，但是这种填料的简单添加会使得电缆料的热稳定性和耐老化性能降低。事实上，大部分通过填料对电缆料进行机械性能提升的改性方式，均会对电缆料的热稳定性和耐老化性能造成降低。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种金属量子点催化的辐照电缆料，该型电缆料具有良好的抗老化、耐腐蚀性能；材料的柔韧性和强度较高，还具有良好的耐撕扯性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种金属量子点催化的辐照电缆料，按照质量份数，该电缆料的组分包括：氯丁橡胶18-25份，三元乙丙橡胶15-20份，聚氯乙烯35-50份，高密度聚乙烯9-17份，热塑性弹性体5-8份，金属量子点催化剂2.7-3.4份，白炭黑8-12份，热稳定剂2-3份，阻燃剂3-7份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂2-5份，复合填料25-35份。
优选地，按照质量份数，电缆料的组分包括：氯丁橡胶21-23份，三元乙丙橡胶17-19份，聚氯乙烯36-38份，高密度聚乙烯12-15份，热塑性弹性体6-7份，金属量子点催化剂2.9-3.2份，白炭黑9-11份，热稳定剂2.4-2.8份，阻燃剂4.5-7.3份，交联剂1.6-2.2份，硅烷偶联剂3-4份，复合填料29-31份。
进一步优选地，按照质量份数，所述电缆料的组分包括：氯丁橡胶22份，三元乙丙橡胶18份，聚氯乙烯37份，高密度聚乙烯14份，热塑性弹性体6.5份，金属量子点催化剂3.1份，白炭黑10份，热稳定剂2.6份，阻燃剂6份，交联剂1.8份，硅烷偶联剂3.5份，复合填料30份。
优选地，热塑性弹性体为tpv弹性体、tpb弹性体、tpi弹性体和sbs弹性体中的一种。
热塑性弹性体的机械强度、耐热性及耐候性方面比橡胶优秀，在电缆料中添加后，不仅可以改善电缆料的柔韧性和低温性能，还可以增强电缆料的抗冲击性能、抗疲劳性能、抗撕裂强度以及耐摩擦性能。
本发明中，金属量子点催化剂的制备方法为：
按照质量份数，将2份醋酸铟，7份油酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以115-118℃的温度保温反应1-1.2h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2份三(三甲基甲硅烷基)膦、5份丙基胺和25份复合金属量子点，以184-190℃的温度保温反应25-30min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到的沉淀物即为所需金属量子点催化剂；其中，复合金属量子点为znse、znte、gan和sige的等质量比混合物。
优选地，热稳定剂为钙锌复合稳定剂或脂肪酸锡盐类稳定剂。
热稳定剂可以消除高分子材料中热降解的引发源，消除对非链断裂热降解反应具有催化作用的物质，从而阻止或延缓电缆料中有机成分的热降解效应，提高电缆的热稳定性和耐高温性能。
优选地，复合填料为按照5:1:2:2的质量比混合的高岭土、α氧化铝、滑石粉和纳米碳酸钙的混合物。
本发明使得复合填料中，各类组分均为纳米级的微粒，这些微粒的粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有很好的化学惰性，硬度高、尺寸稳定性好，在电缆料中稳定相容后，可以实现对电缆料机械强度和耐候性能的提升，增强电缆料的韧性，冷热疲劳性和抗蠕变性能。
优选地，交联剂为过氧化二异丙苯；阻燃剂为磷酸三酯。
本发明提供的电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将氯丁橡胶和三元乙丙橡胶加入到密炼机中以110-120℃的温度密炼4-6min，然后将交联剂、聚氯乙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体加入到密炼机中，以相同的温度继续密炼6-10min；
(2)将密炼机中的混合料投入到混炼机中，混炼机中的温度为80-95℃，向混炼机中加入复合填料、白炭黑、热稳定剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，继续混炼7-10min；
(3)将混炼机的混炼温度升高至120-140℃，将金属量子点催化剂加入到混炼机中，与混合料一起混炼3-4min，排料；
(4)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，以0.8-0.9mev的辐照能量对混合料进行催化改性；辐照时间为35-50min；
(5)辐照处理结束后，将混合料送入到挤塑机中塑化造粒，得到所需电缆料。
其中，电缆料在电子束辐照装置接受的的辐照剂量为180-185kgy。
本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的电缆料中，采用氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体构成橡胶材料的有机材料基体，并以高岭土、α氧化铝、滑石粉和纳米碳酸钙作为无机填料，这种无机填料均是与有机高分子材料相容剂较好的微粒，材料的粒径也相对较小，在电缆料中可以稳定分散和共融。有机材料在与无机填料进行混炼前首先进行交联处理，从而使得各类有机成分稳定相容，构成化学性质更加稳定的基体材料。
有机材料与无机填料混炼改性后，又添加了金属量子点催化剂，然后送入到电子束辐照设备中进行辐照处理，经过辐照和催化后，电缆料中的高分子材料之间的长线形大分子之间通过一定形式的化学键连接形成网状结构，使高分子之间的束缚力大大增强，进而增强材料的热稳定性和化学稳定性。同时有机高分子在金属量子点催化剂的催化作用下，会反应形成“分子笼”结构，将无机填料的微粒进行包容，从而使得材料的化学稳定性进一步增强，提高电缆料的耐滴流性、机械强度和耐应力拉伸、撕裂性能；降低了无机填料的使用对电缆料热稳定性和抗老化性能的伤害作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种金属量子点催化的辐照电缆料，按照质量份数，该电缆料的组分包括：氯丁橡胶18份，三元乙丙橡胶15份，聚氯乙烯35份，高密度聚乙烯9份，热塑性弹性体5份，金属量子点催化剂2.7份，白炭黑8份，热稳定剂2份，阻燃剂3份，交联剂1份，硅烷偶联剂2份，复合填料25份。
本实施例中，金属量子点催化剂的制备方法为：
按照质量份数，将2份醋酸铟，7份油酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以115℃的温度保温反应1h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2份三(三甲基甲硅烷基)膦、5份丙基胺和25份复合金属量子点，以184℃的温度保温反应25min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到的沉淀物即为所需金属量子点催化剂；其中，复合金属量子点为znse、znte、gan和sige的等质量比混合物。
其中，热塑性弹性体为tpv弹性体
热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
复合填料为按照5:1:2:2的质量比混合的高岭土、α氧化铝、滑石粉和纳米碳酸钙的混合物。
交联剂为过氧化二异丙苯；阻燃剂为磷酸三酯。
本实施例提供的电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将氯丁橡胶和三元乙丙橡胶加入到密炼机中以110℃的温度密炼4min，然后将交联剂、聚氯乙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体加入到密炼机中，以相同的温度继续密炼6min；
(2)将密炼机中的混合料投入到混炼机中，混炼机中的温度为80℃，向混炼机中加入复合填料、白炭黑、热稳定剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，继续混炼7min；
(3)将混炼机的混炼温度升高至120℃，将金属量子点催化剂加入到混炼机中，与混合料一起混炼3min，排料；
(4)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，以0.8mev的辐照能量对混合料进行催化改性；其中，电子束辐照装置接受的的辐照剂量为180kgy；辐照时间为35min；
(5)辐照处理结束后，将混合料送入到挤塑机中塑化造粒，得到所需电缆料。
实施例2
一种金属量子点催化的辐照电缆料，按照质量份数，该电缆料的组分包括：氯丁橡胶25份，三元乙丙橡胶20份，聚氯乙烯50份，高密度聚乙烯17份，热塑性弹性体8份，金属量子点催化剂3.4份，白炭黑12份，热稳定剂3份，阻燃剂7份，交联剂3份，硅烷偶联剂5份，复合填料35份。
本实施例中，金属量子点催化剂的制备方法为：
按照质量份数，将2份醋酸铟，7份油酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以118℃的温度保温反应1.2h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2份三(三甲基甲硅烷基)膦、5份丙基胺和25份复合金属量子点，以190℃的温度保温反应30min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到的沉淀物即为所需金属量子点催化剂；其中，复合金属量子点为znse、znte、gan和sige的等质量比混合物。
其中，热塑性弹性体为tpb弹性体。
热稳定剂为脂肪酸锡盐类稳定剂。
复合填料为按照5:1:2:2的质量比混合的高岭土、α氧化铝、滑石粉和纳米碳酸钙的混合物。
交联剂为过氧化二异丙苯；阻燃剂为磷酸三酯。
本实施例提供的电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将氯丁橡胶和三元乙丙橡胶加入到密炼机中以120℃的温度密炼6min，然后将交联剂、聚氯乙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体加入到密炼机中，以相同的温度继续密炼10min；
(2)将密炼机中的混合料投入到混炼机中，混炼机中的温度为95℃，向混炼机中加入复合填料、白炭黑、热稳定剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，继续混炼10min；
(3)将混炼机的混炼温度升高至140℃，将金属量子点催化剂加入到混炼机中，与混合料一起混炼4min，排料；
(4)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，以0.9mev的辐照能量对混合料进行催化改性；其中，电子束辐照装置接受的的辐照剂量为185kgy；辐照时间为50min；
(5)辐照处理结束后，将混合料送入到挤塑机中塑化造粒，得到所需电缆料。
实施例3
一种金属量子点催化的辐照电缆料，按照质量份数，该电缆料的组分包括：氯丁橡胶22份，三元乙丙橡胶18份，聚氯乙烯37份，高密度聚乙烯14份，热塑性弹性体6.5份，金属量子点催化剂3.1份，白炭黑10份，热稳定剂2.6份，阻燃剂6份，交联剂1.8份，硅烷偶联剂3.5份，复合填料30份。
本实施例中，金属量子点催化剂的制备方法为：
按照质量份数，将2份醋酸铟，7份油酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以117℃的温度保温反应1.1h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2份三(三甲基甲硅烷基)膦、5份丙基胺和25份复合金属量子点，以187℃的温度保温反应27min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到的沉淀物即为所需金属量子点催化剂；其中，复合金属量子点为znse、znte、gan和sige的等质量比混合物。
其中，热塑性弹性体为sbs弹性体。
热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
复合填料为按照5:1:2:2的质量比混合的高岭土、α氧化铝、滑石粉和纳米碳酸钙的混合物。
交联剂为过氧化二异丙苯；阻燃剂为磷酸三酯。
本实施例提供的电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将氯丁橡胶和三元乙丙橡胶加入到密炼机中以115℃的温度密炼5min，然后将交联剂、聚氯乙烯、高密度聚乙烯和热塑性弹性体加入到密炼机中，以相同的温度继续密炼8min；
(2)将密炼机中的混合料投入到混炼机中，混炼机中的温度为88℃，向混炼机中加入复合填料、白炭黑、热稳定剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，继续混炼9min；
(3)将混炼机的混炼温度升高至130℃，将金属量子点催化剂加入到混炼机中，与混合料一起混炼3.5min，排料；
(4)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，以0.8mev的辐照能量对混合料进行催化改性；其中，电子束辐照装置接受的的辐照剂量为185kgy；辐照时间为40min；
(5)辐照处理结束后，将混合料送入到挤塑机中塑化造粒，得到所需电缆料。
性能测试
根据iec60811-1-1-1993《电缆绝缘和护套材料通用试验方法》中试验标准，对本实施例的电缆料进行性能检测，其中，选择苏州玖圣塑料科技有限公司生产的牌号为hdpe-cs30的hdpe高密度聚乙烯电缆护套料作为对照组，进行性能对比，测试实验结果如下：
表1：本实施例中电缆料的性能测试结果
分析以上试验数据后发现。本发明提供的电缆料，与普通的高密度聚乙烯电缆料相比，具有更好的抗拉强度和断裂伸长率，电缆料的强度更好，而且该电缆的热老化性能和耐油、耐腐蚀性能也更加优秀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。