一种抗静电电缆线的制备方法及其制得的电缆线与流程

1.本发明涉及电缆线技术领域，具体涉及一种抗静电电缆线的制备方法及其制得的电缆线。


背景技术：

2.聚烯烃热塑性弹性体(tpo)是一种高性能聚烯烃产品，在常温下呈橡胶弹性，具有密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用等特点。聚烯烃热塑性弹性体(tpo)制备得到的电缆线现已经广泛应用于各个领域，但聚烯烃热塑性弹性体(tpo)作为一种聚合物材料，其具有极佳的抗绝缘性，tpo电缆线在生产、加工和使用过程中，与其他材料、器件发生接触以及摩擦是免不了的，这时只要在tpo电缆线中几百个原子中转移一个电子，就会使整个聚合物带有相当大的电荷量，变成带电体。更重要的是一旦tpo电缆线带上静电荷以后，由于聚合物的高绝缘性而难以漏导，静电可保持几个月之久。因此有必要开发新的抗静电电缆线，以提高电缆线使用的安全性。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种抗静电电缆线的制备方法及其制得的电缆线，其能在填料较少的情况下有效提高电缆线的抗静电作用，同时使电缆线表面起到耐磨、增韧、耐污染等效果。
4.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
5.一种抗静电电缆线的制备方法，包括以下步骤：
6.1)将碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，并使碳纳米管均匀分散，得到碳纳米管混合液；2)将聚偏氟乙烯加入到碳纳米管混合液中，搅拌均匀，得到抗静电涂料；3)将抗静电涂料涂覆在电缆线的外皮表面，得到抗静电电缆线。超支化聚甲基丙烯酸甲酯为一种高度枝化的三维大分子，具有丰富的末端，与pvdf具有良好的相容性的同时能够剥离、分散、表面修饰无机纳米材料，并使得无机纳米材料能够更好溶解在基体中，通过将碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯混合，从而利用超支化聚甲基丙烯酸甲酯的特性使碳纳米管在pvdf中均匀稳定的分散，进而达到选用少量的碳纳米管即可达到很好的导电性能，提高电缆线的抗静电性能。
7.作为一种优选方案，所述电缆线外皮的母料为聚烯烃热塑性弹性体。
8.作为一种优选方案，在涂覆抗静电涂料前，对电缆线的外皮进行等离子喷涂处理，使电缆线外皮的表面在微观上凹凸不平，从而提高抗静电涂料与电缆线外皮的表面的结合力，使抗静电涂料可以更好的涂覆在电缆线外皮的表面。
9.作为一种优选方案，碳纳米管混合液中的碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯的质量比例为1～12：1，优选为5：1。
10.作为一种优选方案，步骤(1)中，将碳纳米管混合液置于玻璃瓶中，将玻璃瓶封口置于超声池中，超声处理10～15小时，使碳纳米管均匀分散。
11.作为一种优选方案，在进行步骤(2)前，将碳纳米管混合液倒出，使用玻纤过滤，以去除未完全剥离开的碳纳米管。
12.作为一种优选方案，步骤(2)中，抗静电涂料中的碳纳米管的含量为0.1～5wt％，超支化聚甲基丙烯酸甲酯的含量为0.1～3wt％。
13.作为一种优选方案，在抗静电涂料涂覆前，需要将步骤(2)制得的抗静电涂料烘干，挤压成片，再粉碎过筛，得到粒径大小相同的粉末。
14.作为一种优选方案，步骤(3)中，抗静电涂料的涂覆方式选用但不限于高温喷涂、液相喷涂以及浸渍涂覆。
15.本发明还提供一种前述的抗静电电缆线的制备方法制得的抗静电电缆线。
16.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，通过将碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯混合，从而利用超支化聚甲基丙烯酸甲酯的特性解决了碳纳米管与聚偏氟乙烯(pvdf)相容性差不问题，使碳纳米管在pvdf中均匀稳定的分散，进而达到选用少量的碳纳米管即可达到很好的导电性能，提高电缆线的抗静电性能；pvdf涂料本身具有低温条件下的高强度和高韧性，耐摩擦，耐腐蚀，介电常数高，抗紫外线，抗辐射性能好，且加工温度低，熔融流动性好等优点，极其适合高温喷涂的方式进行喷涂，遇高温可自行熄灭，当改性加入处理后的碳纳米管后，涂料具备了抗静电能力，使得其能够在更广泛的领域得到应用；碳纳米管能够在pvdf基底中均匀分散，在增强其导电性能的同时也能够起到增韧的作用，使涂层的寿命更长；通过在涂覆前使电缆线外皮的表面在微观上凹凸不平，从而提高抗静电涂料与电缆线外皮的表面的结合力，使抗静电涂料可以更好的涂覆在电缆线外皮的表面。
17.为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
18.图1是本发明之实施例的制备流程图；
19.图2是本发明中碳纳米管(mwcnt)经过超支化聚甲基丙烯酸甲酯处理后在低倍率下的tem图；
20.图3是本发明中碳纳米管(mwcnt)经过超支化聚甲基丙烯酸甲酯处理后在高倍率下的tem图。
具体实施方式
21.实施例1
22.如图1所示，一种抗静电电缆线的制备方法，包括以下步骤：
23.1)将碳纳米管(mwcnt)和超支化聚甲基丙烯酸甲酯溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，并使碳纳米管均匀分散，得到碳纳米管混合液；碳纳米管混合液中的碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯的质量比例为1～12：1，本实施例中，碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯的质量比例为5：1；
24.1.1)将碳纳米管混合液置于玻璃瓶中，将玻璃瓶封口置于超声池中，超声处理10～15小时，使碳纳米管均匀分散；本实施例中，超声波处理时间为12小时；
25.1.2)将经过超声波处理的碳纳米管混合液倒出，使用玻纤过滤，以去除未完全剥离开的碳纳米管；
26.2)将聚偏氟乙烯加入到过滤后的碳纳米管混合液中，搅拌均匀，得到抗静电涂料；抗静电涂料中的碳纳米管的含量为0.1～5wt％，超支化聚甲基丙烯酸甲酯的含量为0.1～3wt％；本实施例中，抗静电涂料中的碳纳米管的含量为0.5wt％，超支化聚甲基丙烯酸甲酯的含量为0.1wt％；
27.2.1)将步骤(2)制得的抗静电涂料烘干，去除溶剂，挤压成片，再粉碎过筛，得到粒径大小相同的粉末，从而便于实现将抗静电涂料通过高温喷涂到电缆线的表面；
28.2.2)对电缆线的外皮进行等离子喷涂处理，使电缆线外皮的表面在微观上凹凸不平，从而提高抗静电涂料与电缆线外皮的表面的结合力，使抗静电涂料可以更好的涂覆在电缆线外皮的表面；所述电缆线外皮的母料为聚烯烃热塑性弹性体(tpo)；
29.3)将抗静电涂料涂覆在电缆线的外皮表面，得到抗静电电缆线；本实施例中涂覆的方式选用高温喷涂；在实际工作时，涂覆的方式也可选用液相喷涂以及浸渍涂覆。
30.超支化聚甲基丙烯酸甲酯为一种高度枝化的三维大分子，具有丰富的末端，与pvdf具有良好的相容性的同时能够剥离、分散、表面修饰无机纳米材料，并使得无机纳米材料能够更好溶解在基体中，通过将碳纳米管和超支化聚甲基丙烯酸甲酯混合，从而利用超支化聚甲基丙烯酸甲酯的特性使碳纳米管在pvdf中均匀稳定的分散，进而达到选用少量的碳纳米管即可达到很好的导电性能，提高电缆线的抗静电性能。
31.比较例1、比较例2、比较例3、比较例4：
32.比较例1、比较例2、比较例3、比较例4的制备方法与实施例1的制备方法大致相同，在此不再赘述，不同之处在于：
33.比较例1中未添加碳纳米管；
34.比较例2中添加的碳纳米管的添加量为0.1wt％；
35.比较例3中添加的碳纳米管的添加量为0.3wt％；
36.比较例4中添加的碳纳米管的添加量为3wt％。
37.表征与测试
38.在测试之前为了使得实验数据更具说服力，需要测试抗静电涂层的导电性能，根据上述制备方法分别制备得到实施例1和比较例1-4的样品，保证各样品的质量和涂覆厚度相一致，待冷却后使用四探针测量其表面电阻，每组测量20次，取平均值。(测量标准为gb/t 1410-2006)
39.测试结果的比较与分析
40.材料的表面电阻低于106ω/sq即可视为可抗静电，通过观察表一能够得知实施例1和比较例4的表面电阻均低于106ω/sq，且比较例4中表面电阻最低，但比较例4相较于实施例1，其涂层颜色为黑色，限制了涂层的使用，且3％的碳纳米管添加量使得涂层本身的造价更昂贵，因此实施例1更佳。而比较例1和比较例2的表面电阻相差不大，因为此时分散的碳纳米管在pvdf中未形成导电网络因此导电能力很差，相较于实施例1，实施例1中碳纳米管在基底中形成了稳定的导电网络，同时在碳纳米管含量为0.5wt％时，涂层中的碳纳米管达到阈渗值，因此实施例1效果更佳，可以使得电缆线获得良好的抗静电性能。
41.表一：不同碳纳米管添加含量下抗静电涂料的导电性能
[0042][0043]
比较例5：
[0044]
比较例5：提供一种抗静电电缆线，其制备方法与实施例1的制备方法大致相同，在此不再赘述，不同之处在于：
[0045]
比较例5中未添加超支化聚甲基丙烯酸甲酯。
[0046]
表征与测试
[0047]
在测试之前为了使得实验数据更具说服力，需要测试实施例1和比较例5涂层的导电能力。具体方法与上文提到的相同，在此不再赘述。
[0048]
测试结果的比较与分析
[0049]
实施例1和比较例5的不同之处在于有无超支化聚甲基丙烯酸甲酯的加入。如表二所示，在碳纳米管添加量相同的情况下实施例1中添加超支化聚甲基丙烯酸甲酯的组分使其导电效果更佳。如图2和图3所示，本发明中通过加入超支化聚甲基丙烯酸甲酯能够起到分散碳纳米管的作用，使得碳纳米管不发生缠结，进而使得碳纳米管以更少的量达到最佳的导电效果。超支化聚甲基丙烯酸甲酯能够与pvdf具有良好的相容性，而碳纳米管作为无机纳米填料，其与pvdf相容性不佳，容易产生界面效应以及团聚，但经过超支化聚甲基丙烯酸甲酯处理后的碳纳米管其表面黏附很多超支化聚甲基丙烯酸甲酯，使得其能够在pvdf中更好的相溶，进而起到更佳的导电性能。
[0050]
表二：超支化聚甲基丙烯酸甲酯的有无对涂层导电性能的影响
[0051][0052]
本发明的优点如下：
[0053]
(1)在本发明中将改性后的pvdf涂层通过高温喷涂的方式涂覆在以聚烯烃热塑性弹性体(tpo)为母料的电缆线表面，进而使得电缆线表面具备抗静电性能。
[0054]
(2)pvdf涂层中，超支化聚甲基丙烯酸甲酯能够在液相中有效的剥离、分散碳纳米
管，同时其与pvdf相容性较好，能够促使碳纳米管在pvdf中均匀稳定的分散，不会发生团聚现象，进而达到已很少碳纳米管添加量即可达到很好导电性能。
[0055]
(3)pvdf涂料本身具有低温条件下的高强度和高韧性，耐摩擦，耐腐蚀，介电常数高，抗紫外线，抗辐射性能好等优点，且加工温度低，熔融流动性好，极其适合高温喷涂的方式进行喷涂，且遇高温可自行熄灭，当加入改性处理后的碳纳米管后，涂料具备了抗静电能力，使得其能够在更广泛的领域得到应用。
[0056]
(4)碳纳米管能够在pvdf基底中均匀分散，在增强其导电性能的同时也能够起到增韧的作用，使涂层的寿命更长。
[0057]
(5)电缆线与pvdf涂层的结合非常牢固，不会出现界面能不均匀的情况，原因在于喷涂之前将电缆线离子喷涂处理，使其表面在微观程度上变得粗糙，进而能够在原有基础上和pvdf涂层结合能力更强。
[0058]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。