一种高性能改性电缆护套材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种高性能改性电缆护套材料。
【背景技术】
[0002] 目前中国电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电缆生产国，但伴随着中国 电缆行业高速发展，行业整体技术水平需要大幅提高，在电缆整个外面包有高度绝缘的护 套层，为了保护城乡居住和投资环境，减少架空电缆达到美化城市的目的，电线电缆已从架 空进入埋地，电缆的护套层在地下敷设时易被损坏，在运行中电缆护套层也易受机械损伤， 电缆的地下铺设对电缆护套的力学性能要求越来越高，且随着电缆使用时间的延长且受电 缆存放空间的限制对电缆护套的热稳定性要求也越来越高。
【发明内容】
[0003] 本发明提出了一种高性能改性电缆护套材料，热稳定性能好，使用寿命长，且力学 性能优异。
[0004] 本发明提出的一种高性能改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙 烯60-70份，丁苯橡胶40-48份，N，N' -间苯撑双马来酰亚胺0. 5-1. 8份，过氧化二异丙苯 1-3份，促进剂4010NA 0. 5-0. 8份，三聚异氰酸三稀丙酯1. 5-2. 5份，二甲基二硫代氨基甲 酸锌1-3份，改性纳米二氧化钛30-38份，白炭黑25-36份，活性高岭土 20-25份，炭黑40-46 份，微胶囊化红磷5-10份，三氧化二锑3-6份，y -氨丙基三乙氧基硅烷1-1. 8份，氧化锌 1-3份，微晶石蜡1. 5-3份，氧化镁1-2. 5份，硬脂酸钙1-1. 6份，纳米二氧化硅10-12份；
[0005] 其中改性纳米二氧化钛的制备工艺中，将纳米二氧化钛粒子置于烘箱中烘干，置 于无水乙醇溶液中进行浸泡得到物料A，将Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到 无水乙醇溶液中搅拌均匀得到物料B，将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散，置于 水浴中搅拌，过滤，置于烘箱中烘干，研磨并过滤得到物料C，将羟丁基甲基纤维素加入到蒸 馏水中，待羟丁基甲基纤维素溶解完全后物料C混合均匀，采用超声波分散，过滤，置于烘 箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为15_25nm的改性纳米二氧化钛。
[0006] 优选地，改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取8-13份纳米二氧化钛 粒子置于烘箱中烘干，烘干温度为l〇5-115°C，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为 38-43h，得到物料A ;将2-3份Y _甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇溶 液中搅拌均匀，无水乙醇溶液与Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的体积重量比（ml : g)为105-120 :1，得到物料B ;将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散5-20min，置 于78-84°C水浴中搅拌36-48min，过滤，置于85-96°C烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为 10-25nm的物料C ;将10-13份的羟丁基甲基纤维素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟丁基甲基 纤维素的体积重量比（ml :g)为40-60 :1，待羟丁基甲基纤维素溶解完全后物料C混合均 匀，在温度为75-85°C下采用超声波分散10_20min，升温至78-83°C继续超声分散8-12min， 过滤，置于70-80°C烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为15-25nm的改性纳米二氧化钛。
[0007] 优选地，改性纳米二氧化钛中，粒径20-23nm占25-35wt %，粒径23-27nm占 40-50wt%，其余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
[0008] 优选地，氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶的重量比为64-68 :42-46。
[0009] 优选地，氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶、y-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为64-68 : 42-46 :1. 2-1. 4〇
[0010] 优选地，过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三稀丙酯及二甲基二硫代氨基甲酸锌的重 量比为 1. 5-2. 3 :1. 8-2. 2 :1. 4-2. 2。
[0011] 优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯64-68份，丁苯橡胶42-46份，N， N' -间苯撑双马来酰亚胺1-1. 4份，过氧化二异丙苯1. 5-2. 3份，促进剂4010NA 0. 6-0. 8 份，三聚异氰酸三稀丙酯1. 8-2. 2份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1. 4-2. 2份，改性纳米二氧 化钛32-36份，白炭黑30-34份，活性高岭土 21-23份，炭黑42-44份，微胶囊化红磷6-8 份，二氧化二铺4_5份，y -氛丙基二乙氧基硅烷1. 2-1. 3份，氧化梓1. 5-2. 4份，微晶石赌 2-2. 5份，氧化镁1. 6-2份，硬脂酸钙1. 2-1. 5份，纳米二氧化硅11-11. 5份。
[0012] 优选地，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙烯65份，丁苯橡胶44份，N，N' -间苯 撑双马来酰亚胺1. 3份，过氧化二异丙苯2. 1份，促进剂4010NA 0. 73份，三聚异氰酸三稀 丙酯2. 1份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1. 6份，改性纳米二氧化钛34份，白炭黑31份，活 性高岭土 22,炭黑43份，微胶囊化红磷7. 2份，三氧化二锑4. 6份，y -氨丙基三乙氧基硅 烷1. 23份，氧化锌2. 3份，微晶石蜡2. 1份，氧化镁1. 8份，硬脂酸钙1. 4份，纳米二氧化硅 11. 2 份。
[0013] 本发明的制备工艺如下：按配比将氯磺化聚乙烯、丁苯橡胶加入混炼机中混炼，待 温度升高至82°C时加入Y-氨丙基三乙氧基硅烷、改性纳米二氧化钛混合；将得到的产物 与按配比称取的白炭黑、活性高岭土、炭黑、微胶囊化红磷、三氧化二锑、氧化锌、氧化镁、硬 脂酸钙、纳米二氧化硅、微晶石蜡一起放入开炼机中混炼；然后加入按配比称取的N，N' -间 苯撑双马来酰亚胺、过氧化二异丙苯、促进剂4010NA、三聚异氰酸三稀丙酯、二甲基二硫代 氨基甲酸锌混炼，成型得到高性能改性电缆护套材料。
[0014] 本发明中，氯磺化聚乙烯的分子链上有极性强的氯原子可保护双键降低双键的活 性，制备的护套材料热稳定性能优异，丁苯橡胶耐磨、耐热、耐老化及硫化速度优良，改性纳 米二氧化钛粒子、二甲基二硫代氨基甲酸锌预分散剂与氯磺化聚乙烯及丁苯橡胶混合使 用，纳米二氧化钛粒子具有粒子微细、粒度分布窄且均匀、耐热耐光性好、抗菌效果好等优 点，但纳米二氧化钛的粒径小，表面能高，呈现强极性，处于热力学非稳定状态，粒子间很容 易粘结在一起形成二次粒子，在制备电缆护套材料时，纳米二氧化钛粒子不能很好地分散 其中，就不能很好的发挥其性能，经Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷处理后的纳米 二氧化钛表面被Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀包覆，形成具有相对平整、光 滑小球颗粒，二氧化钛粒子分散开来，团簇现象减弱，且与羟丁基甲基纤维素作用后，聚合 物链段的热运动产生一定的限制，制备的改性纳米二氧化钛粒子、二甲基二硫代氨基甲酸 锌可提高物料间的分散性，改性纳米二氧化钛、二甲基二硫代氨基甲酸锌与丁苯橡胶及丁 苯橡胶基体中的界面相容性好，复合材料的热稳定性升高，产品力学性能、耐老化性能优 异，使用寿命大大延长，其中二甲基二硫代氨基甲酸锌兼具硫化促进剂作用，与加入的适量 氧化锌、氧化镁、促进剂4010NA、过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三稀丙酯、N，N' -间苯撑双马 来酰亚胺组成硫化体系，明显防止加工过程中胶料焦烧，并且大大加快硫化速度，提高交联 度，改善硫化胶的耐热稳定性能，其中过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三稀丙酯及二甲基二硫 代氨基甲酸锌三者共用共硫化效果优异，可改善交联性能，对胶料的焦烧时间和硫化胶的 机械性能影响显著，产品力学性能好，热稳定性能进一步增强，使用寿命大大延长。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1
[0016] 本发明提出的一种高性能改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙 烯60份，丁苯橡胶48份，N，N'_间苯撑双马来酰亚胺0. 5份，过氧化二异丙苯3份，促进剂 4010NA 0. 5份，三聚异氰酸三稀丙酯2. 5份，二甲基二硫代氨基甲酸锌1份，改性纳米二氧 化钛38份，白炭黑25份，活性高岭土 25份，炭黑40份，微胶囊化红磷10份，三氧化二锑3 份，Y _氨丙基三乙氧基硅烷1. 8份，氧化锌1份，微晶石蜡3份，氧化镁1份，硬脂酸钙1. 6 份，纳米二氧化娃10份；
[0017] 改性纳米二氧化钛的制备工艺中，按重量份称取13份纳米二氧化钛粒子置于烘 箱中烘干，烘干温度为l〇5°C，置于无水乙醇溶液中进行浸泡，浸泡时间为43h，得到物料A ; 将2份Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，无水乙醇 溶液与y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的体积重量比（ml :g)为120 :1，得到物料B ; 将物料A置于物料B中混合均匀然后超声分散5min，置于84°C水浴中搅拌36min，过滤，置 于96°C烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为10_25nm的物料C ;将10份的羟丁基甲基纤维 素加入到蒸馏水中，蒸馏水与羟丁基甲基纤维素的体积重量比（ml :g)为60 :1，待羟丁基甲 基纤维素溶解完全后物料C混合均匀，在温度为75°C下采用超声波分散20min，升温至78°C 继续超声分散12min，过滤，置于70°C烘箱中烘干，研磨并过滤得到粒径为15-25nm的改性 纳米二氧化钛，改性纳米二氧化钛中，粒径20_23nm占35wt%，粒径23_27nm占40wt%，其 余为粒径27-30nm的改性纳米二氧化钛。
[0018] 实施例2
[0019] 本发明提出的一种高性能改性电缆护套材料，其原料按重量份包括：氯磺化聚乙 烯70份，丁苯橡胶40份，N，N' -间苯撑双马来酰亚胺1. 8份，过氧化二异丙苯1份，促进 剂4010NA 0. 8份，三聚异氰酸三稀丙酯1. 5份，