一種復合橡膠電纜料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電纜技術領域，尤其涉及一種復合橡膠電纜料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于碳納米管能夠提高復合材料的力學性能、電性能以及其他性能，所以碳納米管/橡膠復合材料引起越來越多的關注。為了實現增強的目的，有兩個問題需要解決:一個是碳納米管的分散問題、另一個是碳納米管和基體的界面問題由于碳納米管表面比較惰性，而且比表面積比較大易造成團聚，所以碳納米管增強聚合物的效果不是很明顯〃基于這個原因，很多人開始對碳納米管進行物理或化學處理，在這些方法當中，酸處理產生含氧基團的方法是一種常用且高效的，因為它可以提供有效的/反應點，從而與基體樹脂實現化學鍵連接〃但是，大多數情況下，這種方法產生的基團往往很少，不能夠提供足夠的連接與基體鍵合"所以，為了實現反應點的增多，就需要引入更多的官能團，來與基體樹脂作用。
【發明內容】
[0003]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種復合橡膠電纜料及其制備方法。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種復合橡膠電纜料，它是由下述重量份的原料組成的:
促進劑CA2-3、三羥甲基丙烷0.7-1、氯丁橡膠40-50、硅橡膠370-400、碳納米管50-60、丙烯酸80-90、N，N’ - 二環己基碳酰亞胺80-100、4_ 二甲氨基吡啶7_10、四氫呋喃300-460、硅烷偶聯劑KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120_150、95_98wt%的硝酸100-130、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老劑AW4-5、環氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸鋯鉀2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1 ο
[0005]—種所述的復合橡膠電纜料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16-20倍的無水乙醇中，攪拌均勻；
(2)將上述碳酸鋯鉀加入到20-35倍去離子水中，加入上述氯丁橡膠重量的30-40%，在60-70 °C下預熱8-10分鐘；
(3)將上述戊二酸二甲酯加入到6-10倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入防老劑AW，升高溫度為70-8(TC，加入剩余的氯丁橡膠，保溫預熱4-6分鐘；
(4)將上述步驟(2)、步驟(3)得到的物料混合，加入上述三羥甲基丙烷，600-800轉/分攪拌20-30分鐘，抽濾，水洗2-3次，與上述硅橡膠重量的10-15%混合，加入環氧硬脂酸辛酯，在70-80°C下干燥16-20分鐘，得復合改性橡膠料；
(5)將上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，超聲攪拌20-24小時，在120-140°C下冷凝回流50-60分鐘，抽濾，水洗，烘干，得酸化碳納米管；
(6)將上述酸化碳納米管、丙烯酸、N，N’- 二環己基碳酰亞胺、四氫呋喃、4- 二甲氨基吡啶混合，超聲20-30分鐘，升高溫度為60-65°C，滴加上述硅烷偶聯劑KH550，在氮氣保護下，磁力攪拌46-50小時，抽濾，真空干燥，得硅烷改性碳納米管；
(7)將上述硅烷改性碳納米管加入到100-120倍去離子水中，超聲攪拌1-2小時，加入步驟(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯、氨水，50-600C下保溫反應4-6小時，抽濾，水洗，真空干燥，得碳硅雜化復合材料；
(8)將上述碳硅雜化復合材料與復合改性橡膠料混合，攪拌均勻，加入除了硫磺以外的各原料，送入開煉機混煉均勻，將混煉膠進行薄通，加入硫磺，在平板硫化機上模壓成型，硫化溫度為168-170°C。
[0006]本發明的優點是:
本發明的反應機理是:
丙烯酸低聚物通過醋化反應接枝到了酸化碳納米管表面，丙烯酸的引入為下一步的反應提供了大量的羧基反應點，同時眾多的羧基基團能夠改善官能化碳納米管的分散性；然后羧基可以很容易和硅烷偶聯劑KH550發生反應，轉變成硅氧烷基，最后再在堿性條件下水解為硅氧醇基；在堿性環境下，以硅氧醇基為反應點，通過正硅酸乙醋的水解，在官能化碳納米管表面原位生成二氧化硅顆粒。
[0007]本發明的電纜料具有很高的拉伸強度和硬度，是由于:
(1)碳納米管與硅橡膠的高分子鏈之間通過開煉作用、相互纏繞形成了立體的網絡結構；
(2)由于二氧化硅改性的碳納米管表面有二氧化硅顆粒，使得管的表面凹凸不平，在碳納米管/硅橡膠復合材料進行受力時，碳納米管和高分子鏈之間的滑移變得更加困難，有利于力學性能的提尚;
(3)二氧化硅改性的碳納米管表面含有大量的硅羥基，它們可以和硅橡膠的主鏈之間發生氫鍵作用，使得二氧化硅改性的碳納米管與硅橡膠之間的界面作用更加牢固。
【具體實施方式】
[0008]—種復合橡膠電纜料，它是由下述重量份的原料組成的:
促進劑CA2、三羥甲基丙烷0.7、氯丁橡膠40、硅橡膠370、碳納米管50、丙烯酸80、N，N’二環己基碳酰亞胺80、4 二甲氨基吡啶7、四氫呋喃300、硅烷偶聯劑KH5501.3、65wt%的硫酸120、95wt%的硝酸100、正硅酸乙酯30、氨水2、硫磺4、防老劑AW4、環氧硬脂酸辛酯10、碳酸鋯鉀2、戊二酸二甲酯2、月桂酸二乙醇酰胺0.7。
[0009]—種所述的復合橡膠電纜料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16倍的無水乙醇中，攪拌均勻；
(2)將上述碳酸鋯鉀加入到20倍去離子水中，加入上述氯丁橡膠重量的30%，在60°C下預熱8分鐘；
(3)將上述戊二酸二甲酯加入到6倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入防老劑AW，升高溫度為70V’加入剩余的氯丁橡膠，保溫預熱4分鐘；
(4)將上述步驟(2)、步驟(3)得到的物料混合，加入上述三羥甲基丙烷，600轉/分攪拌20分鐘，抽濾，水洗2次，與上述硅橡膠重量的10%混合，加入環氧硬脂酸辛酯，在70°C下干燥16分鐘，得復合改性橡膠料； (5)將上述65wt%的硫酸、95wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，超聲攪拌20小時，在120°C下冷凝回流50分鐘，抽濾，水洗，烘干，得酸化碳納米管；
(6)將上述酸化碳納米管、丙烯酸、N，N’二環己基碳酰亞胺、四氫呋喃、4 二甲氨基吡啶混合，超聲20分鐘，升高溫度為60°C，滴加上述硅烷偶聯劑KH550，在氮氣保護下，磁力攪拌46小時，抽濾，真空干燥，得硅烷改性碳納米管；
(7)將上述硅烷改性碳納米管加入到100倍去離子水中，超聲攪拌I小時，加入步驟
(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯、氨水，50°C下保溫反應4小時，抽濾，水洗，真空干燥，得碳硅雜化復合材料；
(8)將上述碳硅雜化復合材料與復合改性橡膠料混合，攪拌均勻，加入除了硫磺以外的各原料，送入開煉機混煉均勻，將混煉膠進行薄通，加入硫磺，在平板硫化機上模壓成型，硫化溫度為168 °C。
[0010]性能測試:
斷裂伸長率:538% ；
抗張強度:7.4N/mm2 ;
老化后抗張強度保留率(120°C、170h):76% ;
老化后斷裂伸長保留率(120°C、170h):82%。
【主權項】
1.一種復合橡膠電纜料，其特征在于它是由下述重量份的原料組成的: 促進劑CA2-3、三羥甲基丙烷0.7-1、氯丁橡膠40-50、硅橡膠370-400、碳納米管50-60、丙烯酸80-90、N，N’ - 二環己基碳酰亞胺80-100、4_ 二甲氨基吡啶7_10、四氫呋喃300-460、硅烷偶聯劑KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120_150、95_98wt%的硝酸100-130、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老劑AW4-5、環氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸鋯鉀2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1 ο2.一種如權利要求1所述的復合橡膠電纜料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將上述月桂酸二乙醇酰胺加入到16-20倍的無水乙醇中，攪拌均勻； (2)將上述碳酸鋯鉀加入到20-35倍去離子水中，加入上述氯丁橡膠重量的30-40%，在60-70 °C下預熱8-10分鐘； (3)將上述戊二酸二甲酯加入到6-10倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入防老劑AW，升高溫度為70-8(TC，加入剩余的氯丁橡膠，保溫預熱4-6分鐘； (4)將上述步驟(2)、步驟(3)得到的物料混合，加入上述三羥甲基丙烷，600-800轉/分攪拌20-30分鐘，抽濾，水洗2-3次，與上述硅橡膠重量的10-15%混合，加入環氧硬脂酸辛酯，在70-80°C下干燥16-20分鐘，得復合改性橡膠料； (5)將上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，超聲攪拌20-24小時，在120-140°C下冷凝回流50-60分鐘，抽濾，水洗，烘干，得酸化碳納米管； (6)將上述酸化碳納米管、丙烯酸、N，N’- 二環己基碳酰亞胺、四氫呋喃、4- 二甲氨基吡啶混合，超聲20-30分鐘，升高溫度為60-65°C，滴加上述硅烷偶聯劑KH550，在氮氣保護下，磁力攪拌46-50小時，抽濾，真空干燥，得硅烷改性碳納米管； (7)將上述硅烷改性碳納米管加入到100-120倍去離子水中，超聲攪拌1-2小時，加入步驟(I)得到的月桂酸二乙醇酰胺乙醇溶液，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯、氨水，50-600C下保溫反應4-6小時，抽濾，水洗，真空干燥，得碳硅雜化復合材料； (8)將上述碳硅雜化復合材料與復合改性橡膠料混合，攪拌均勻，加入除了硫磺以外的各原料，送入開煉機混煉均勻，將混煉膠進行薄通，加入硫磺，在平板硫化機上模壓成型，硫化溫度為168-170°C。
【專利摘要】本發明公開了一種復合橡膠電纜料，由下述重量份的原料組成：促進劑CA2-3、三羥甲基丙烷0.7-1、氯丁橡膠40-50、硅橡膠370-400、碳納米管50-60、丙烯酸80-90、N，Nˊ-二環己基碳酰亞胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氫呋喃300-460、硅烷偶聯劑KH5501.3-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、防老劑AW4-5、環氧硬脂酸辛酯10-13、碳酸鋯鉀2-4、戊二酸二甲酯2-3、月桂酸二乙醇酰胺0.7-1；本發明的電纜料具有很高的拉伸強度和硬度。
【IPC分類】C08K9/02, C08L83/04, C08K9/06, C08K9/04, C08K13/06, C08L11/00, H01B3/28, C08K3/36, C08K7/24, C08K3/06
【公開號】CN105219089
【申請號】CN201510606632
【發明人】任兆軍
【申請人】滁州君越高分子新材料有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月22日