一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电缆材料领域，特别是一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯是绝缘性能较好的一种材料，经常用于制造电缆电线护套料，这此材料 经搬运、接触、分离、摩擦及碰撞时极易产生静电，这些静电在瓦斯浓度较高的煤矿井中经 放电会产生火花，引起瓦斯起火和爆炸，造成矿难，给人的生命安全及财产造成不可估量的 损失。针对此种情况，急需研发一种用于煤矿的抗静电电缆料，此种材料应该具有表面电阻 值低，抗静电时间长，耐水洗，阻燃性高，柔软性好并能被挤出的特性。
[0003] 碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所 以具有很好的电学性能。而且碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料，若将以 其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗 疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善；碳纳米管的硬度与金刚石相当，却 拥有良好的柔韧性，可以拉伸。
[0004] 本发明利用碳纳米管的特性，通过特殊形式将碳纳米管添加到电缆料中，导电性 能好，及时疏导泄露电缆线表面的静电，杜绝安全隐患。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料及其制备方法。
[0006] 为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
[0007] -种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，由下列重量份的原料制成：碳纳米 管13-15、聚氯乙烯树脂69-72、柠檬酸三乙酯8-10、EVA树脂8-10、1，4_ 丁烯二丙烯 酸酯12-14、硅烷偶联剂A-172 1-1. 2、三氧化二锑2-3、硼酸锌3. 5-5、异丙苯过氧化氢 0· 02-0. 04、硬脂酸 2-3、协效剂 FR-18 1-2、助剂 7-9 ;
[0008] 所述的助剂包含以下重量份的原料：菜籽油6-8、氮化铝粉2-3、二氧化钛4-6、钙 锌稳定剂DA-920 2-3、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2-3、聚酰亚胺3-5、水镁石纤维1-2、防老 剂TPH) 0. 3-0. 5、蓖麻油3-4、二茂铁2-3、苯二甲酸二丁酯1-2 ;制备方法是制备方法是制 备方法是将氮化铝粉、二氧化钛放入菜籽油、蓖麻油中研磨2-3小时制成混合物；然后将聚 酰亚胺加热至软化后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合，搅拌反应60-90分钟，再加入其 余剩余成分，控温在50°C _60°C，反应2-3小时，最后加入混合物，升温至80°C -100°C，搅拌 反应30-40分钟即得。
[0009] 本发明所述一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，由以下具体步骤制成：
[0010] (1)将1，4-丁烯二丙烯酸酯、硅烷偶联剂A-172、异丙苯过氧化氢混合，放在 80°C -90°C的水浴中边搅拌边加热，直到具有一定粘性时停止加热，冷却至室温，加入碳纳 米管、三氧化二锑、硼酸锌，搅拌均匀，然后控制温度在45°C-60°C，保持3-4小时，然后继续 升温至90°C -KKTC，保温100-120分钟得到碳纳米管聚合物母料A ;
[0011] (2)将聚氯乙烯树脂、EVA树脂加热至熔融，然后加入除助剂之外的其余剩余成分 混合均匀，搅拌10-15分钟，送入双螺杆挤出机上挤出造粒，得到B料；
[0012] (3)将A料、B料、助剂加入到高混机中，温度控制位125°C混合5-7分钟，然后通 过双螺杆挤出机造粒，冷却干燥即得本发明电缆料。
[0013] 本发明的优异效果是：本发明将碳纳米管制成特殊的碳纳米管基聚合物添加到电 缆料原料中，增强电缆料机械械性能的同时具有良好的阻燃性、导电性，能够及时疏导电缆 表面静电，杜绝安全隐患；添加助剂，增强了产品的热稳定性以及耐候性，加工性能好，本发 明产品适合煤矿下面使用。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0015] -种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳 纳米管13、聚氯乙烯树脂69、柠檬酸三乙酯8、EVA树脂8、1，4- 丁烯二丙烯酸酯12、硅烷偶 联剂A-172 1、三氧化二锑2、硼酸锌3. 5、异丙苯过氧化氢0. 02、硬脂酸2、协效剂FR-18 1、 助剂7 ;
[0016] 所述的助剂包含以下重量份（公斤）的原料：菜籽油6、氮化铝粉2、二氧化钛4、 钙锌稳定剂DA-920 2、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2、聚酰亚胺3、水镁石纤维1、防老剂TPH) 〇. 3、蓖麻油3、二茂铁2、苯二甲酸二丁酯1 ;制备方法是制备方法是制备方法是将氮化铝 粉、二氧化钛放入菜籽油、蓖麻油中研磨2-3小时制成混合物；然后将聚酰亚胺加热至软化 后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合，搅拌反应60-90分钟，再加入其余剩余成分，控温在 50°C -60°C，反应2-3小时，最后加入混合物，升温至80°C -KKTC，搅拌反应30-40分钟即 得。
[0017] 本发明所述一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，由以下具体步骤制成：
[0018] (1)将1，4_ 丁烯二丙烯酸酯、硅烷偶联剂A-172、异丙苯过氧化氢混合，放在 80°C -90°C的水浴中边搅拌边加热，直到具有一定粘性时停止加热，冷却至室温，加入碳纳 米管、三氧化二锑、硼酸锌，搅拌均匀，然后控制温度在45°C-60°C，保持3-4小时，然后继续 升温至90°C -KKTC，保温100-120分钟得到碳纳米管聚合物母料A ;
[0019] (2)将聚氯乙烯树脂、EVA树脂加热至熔融，然后加入除助剂之外的其余剩余成分 混合均匀，搅拌10-15分钟，送入双螺杆挤出机上挤出造粒，得到B料；
[0020] (3)将A料、B料、助剂加入到高混机中，温度控制位125°C混合5-7分钟，然后通 过双螺杆挤出机造粒，冷却干燥即得本发明电缆料。
[0021] 通过与普通聚氯乙烯电缆料的性能做对比，可以看出本发明电缆料优于普通聚氯 乙烯电缆料的性能，值得推广。
[0022]
【主权项】
1. 一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，其特征在于，由下列重量份的原料制成： 碳纳米管13-15、聚氯乙烯树脂69-72、柠檬酸三乙酯8-10、EVA树脂8-10、1，4- 丁烯二丙 烯酸酯12-14、硅烷偶联剂A-172 1-1. 2、三氧化二锑2-3、硼酸锌3. 5-5、异丙苯过氧化氢 0? 02-0. 04、硬脂酸 2-3、协效剂FR-18 1-2、助剂 7-9 ; 所述的助剂包含以下重量份的原料：菜籽油6-8、氮化铝粉2-3、二氧化钛4-6、钙锌稳 定剂DA-920 2-3、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2-3、聚酰亚胺3-5、水镁石纤维1-2、防老剂 TPPD0. 3-0. 5、蓖麻油3_4、二茂铁2_3、苯二甲酸二丁醋1_2 ;制备方法是制备方法是制备 方法是将氮化铝粉、二氧化钛放入菜籽油、蓖麻油中研磨2-3小时制成混合物；然后将聚酰 亚胺加热至软化后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合，搅拌反应60-90分钟，再加入其余 剩余成分，控温在50°C_60°C，反应2-3小时，最后加入混合物，升温至80°C-100°C，搅拌反 应30-40分钟即得。2. 根据权利要求1所述一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，其特征在于，由以 下具体步骤制成： (1) 将1，4_ 丁烯二丙烯酸酯、硅烷偶联剂A-172、异丙苯过氧化氢混合，放在 80°C-90°C的水浴中边搅拌边加热，直到具有一定粘性时停止加热，冷却至室温，加入碳纳 米管、三氧化二锑、硼酸锌，搅拌均匀，然后控制温度在45°C-60°C，保持3-4小时，然后继续 升温至90°C-KKTC，保温100-120分钟得到碳纳米管聚合物母料A; (2) 将聚氯乙烯树脂、EVA树脂加热至熔融，然后加入除助剂之外的其余剩余成分混合 均匀，搅拌10-15分钟，送入双螺杆挤出机上挤出造粒，得到B料； (3) 将A料、B料、助剂加入到高混机中，温度控制位125°C混合5-7分钟，然后通过双 螺杆挤出机造粒，冷却干燥即得本发明电缆料。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于煤矿的碳纳米管抗静电电缆料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳纳米管13-15、聚氯乙烯树脂69-72、柠檬酸三乙酯8-10、EVA树脂8-10、1，4- 丁烯二丙烯酸酯12-14、硅烷偶联剂A-172 1-1.2、三氧化二锑2-3、硼酸锌3.5-5、异丙苯过氧化氢0.02-0.04、硬脂酸2-3、协效剂FR-18 1-2、助剂7-9；本发明将碳纳米管制成特殊的碳纳米管基聚合物添加到电缆料原料中，增强电缆料机械械性能的同时具有良好的阻燃性、导电性，能够及时疏导电缆表面静电，杜绝安全隐患；添加助剂，增强了产品的热稳定性以及耐候性，加工性能好，本发明产品适合煤矿下面使用。
【IPC分类】C08K13/06, C08K3/38, C08L91/00, C08K3/22, C08L79/08, C08K7/24, C08L23/08, C08K9/04, C08L27/06, C08K5/09
【公开号】CN104893173
【申请号】CN201510334027
【发明人】陈卫平, 沈先明, 杨晓伟, 陈劲
【申请人】合肥和安机械制造有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月13日