一種抗扭低煙無鹵防油阻燃電纜用絕緣材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗扭低煙無鹵防油阻燃電纜用絕緣材料的制備方法，通過加入氧 化石墨烯與彈性體共混經(jīng)輻射交聯(lián)后制得，屬于功能化高分子阻燃電纜用絕緣材料制備工 藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和對能源增長的不斷需求以及為改善和減輕環(huán)境保護 的壓力，風能、核能等進入了蓬勃發(fā)展時期，對能耐惡劣環(huán)境下的優(yōu)質(zhì)電纜有迫切需求.風 能電纜主要用于風機的連接線，使用環(huán)境非常惡劣，不僅要具有優(yōu)異的電氣性能和抗扭轉(zhuǎn) 性能，還要有優(yōu)異的耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候、高防水性透濕性、防風、抗菌、 防霉、抗紫外線和環(huán)保等特性。
[0003] 因為氧化石墨烯較大的比表面積和較低的生產(chǎn)成本，對改善高分子的熱性能、力 學性能和電性能等方面具有很大潛力，非常適合研究開發(fā)高性能的復合材料。其物理性能 優(yōu)于常用的補強材料炭黑和白炭黑.且由于燃燒過程中可膨脹形成炭層，有效的隔絕燃燒 過程中熱量交換和阻止了可燃性氣體逸出，與無鹵阻燃材料有明顯的協(xié)同阻燃作用，有效 的減少了熱釋放速率和有效燃燒熱，這種有機與氧化石墨烯材料的復合也是現(xiàn)今研究的重 點和熱點。高分子復合材料的輻射改性是輻射化學應用于新材料領(lǐng)域，并取得較快發(fā)展的 一個方面。目前，高分子輻射加工工業(yè)已在世界各國蓬勃發(fā)展，成為一個新興的高科技產(chǎn) 業(yè)，輻射交聯(lián)電線電纜、熱收縮材料、有機PTC(正溫度系數(shù))材料、泡沫材料等的制備；輻射 聚合、輻射降解、輻射接枝、橡膠的輻射硫化及輻射涂層固化等技術(shù)都已發(fā)展成大規(guī)模的產(chǎn) 業(yè)。而且許多新的工程塑料，復合材料等的制備都可通過輻射交聯(lián)的方法實現(xiàn)。聚合物材 料經(jīng)電子束輻射交聯(lián)后，聚合物大分子之間可形成化學交聯(lián)點，而使聚合物轉(zhuǎn)變成三維網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)的分子，對聚合物的各項物理性能產(chǎn)生影響：1)提高熱穩(wěn)定性（包括高溫特性及熱 氧老化性）；2)提高抗張強度和減少彈性；尤其是提高在高溫下的抗張強度。輻射交聯(lián)與化 學交聯(lián)相比，可以高速擠出后交聯(lián)，比化學交聯(lián)小線的生產(chǎn)速度要高，而且加工過程節(jié)能環(huán) 保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種抗扭低煙無鹵防油阻燃電 纜用絕緣材料的制備方法。本發(fā)明通過電子束輻射使聚合物交聯(lián)改性，以改善材料的阻燃、 物理機械等性能。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
[0006] 本發(fā)明一種抗扭低煙無鹵防油阻燃電纜用絕緣材料的制備方法，其特征具有以下 的過程和步驟： A.確定材料的組分配方： 熱塑性彈性體TPEA(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物):50-200克；熱塑性彈性 體TPEB(苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物):150-400克；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙 氫氧化物）300-420克；氧化石墨烯1-5克；硅酮母粒1-5克； B. 制備氧化石墨烯 將5. 0g五氧化二磷，24ml濃硫酸和5. 0g過硫酸鉀放入1L的三口燒瓶中，升溫至80°C。 攪拌至完全溶解后，加入6g天然石墨，80°C下冷凝回流反應4. 5h;然后降至室溫，加入 1000ml去離子水稀釋靜置過夜，洗滌干燥。干燥后的石墨，加入240ml濃硫酸，冰?。?°C) 下，加入30g研磨后的高錳酸鉀，用藥匙緩慢加入，保持溫度低于10°C，加完后升溫至35°C， 攪拌反應2h。緩慢加入2L去離子水稀釋，生成褐色懸浮液；然后加入40ml過氧化氫（30%)， 邊攪拌邊加入，生成亮黃色懸濁液，靜置，去上層清液；最后加入300ml鹽酸（10%)，靜置沉 淀，去上層液，用去離子水反復洗至中性，烘干后即可得氧化石墨烯； C. 按上述配方稱量配料；共混，在密煉機130°C下密煉均勻；出料，下片，切粒，并進一 步擠出成纜； D. 電子束輻照，聚合物交聯(lián)改性；輻射劑量為200-250千戈瑞（kGy)，最終制得電纜用 絕緣材料。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點： 本發(fā)明方法工藝簡單、操作方便、反應效率高、所需時間較短、具有優(yōu)良的電氣絕緣性 能，該材料具有低溫性能優(yōu)異、耐熱老化性能優(yōu)、耐油性能、耐濕熱性能優(yōu)、無鹵低煙低毒及 阻燃性能好、抗扭性能優(yōu)異等許多優(yōu)點。解決了無鹵低煙阻燃電纜料中因添加大量無機阻 燃劑而導致電纜彈性大幅度降低等技術(shù)難題。
【具體實施方式】
[0008] 現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述如下。
[0009]實施例1 本實施例的工藝和步驟如下： a. 確定材料的組分配方： 熱塑性彈性體TPEA(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物):50-200克；熱塑性彈性 體TPEB(苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物):150-400克；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙 氫氧化物）300-420克；氧化石墨烯：1-5克；硅酮母粒：1-5克； b. .制備氧化石墨烯 將5. 0g五氧化二磷，24ml濃硫酸和5. 0g過硫酸鉀放入1L的三口燒瓶中，升溫至80°C。 攪拌至完全溶解后，加入6g天然石墨，80°C下冷凝回流反應4. 5h。降至室溫，加入1000ml 去離子水稀釋靜置過夜，洗滌干燥。干燥后的石墨，加入240ml濃硫酸，冰?。?°C)下，加入 30g研磨后的高錳酸鉀，用藥匙緩慢加入，保持溫度低于10°C，加完后升溫至35°C，攪拌反應 2h。緩慢加入2L去離子水稀釋，生成褐色懸浮液。加入40ml過氧化氫（30%)，邊攪拌邊加 入，生成亮黃色懸濁液，靜置，去上層清液。最后加入300ml鹽酸（10%)，靜置沉淀，去上層 液，用去離子水反復洗至中性，烘干即可。
[0010]C.按上述配方稱量配料；共混，在密煉機130°C下密煉均勻；出料，下片，切粒，并 進一步擠出成纜。
[0011] d.電子束輻照，聚合物交聯(lián)改性；福射劑量為200千戈瑞（kGy)，最終制得電纜用 絕緣材料。其測試結(jié)果如表1所示。
[0012] 實施例2 本實施例與實施例1的步驟基本相同，其不同之處在于熱塑性彈性體TPEA(苯乙烯 一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；熱塑性彈性體TPEB(苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共 聚物）;P〇E，氧化石墨烯；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙氫氧化物）；其原料的質(zhì)量分別為180克、 150克、150克、4克、420克。共混后得到的材料并對其進行輻射交聯(lián)，輻射劑量為250千戈 瑞?？箯垙姸?. 1MPa，斷裂伸長率250%，氧指數(shù)34。
[0013] 實施例3 本實施例與實施例1的步驟基本相同，其不同之處在于熱塑性彈性體TPEA(苯乙烯 一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物);熱塑性彈性體TPEB(苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共 聚物）;P〇E，氧化石墨烯；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙氫氧化物）；其原料的質(zhì)量分別為180克、 180克、180克、3克、420克。共混后得到的材料并對其結(jié)果進行輻射交聯(lián)，輻射劑量為250 千戈瑞?？箯垙姸?. 9MPa，斷裂伸長率350%，氧指數(shù)32。
[0014] 實施例4 本實施例與實施例1制備的步驟基本相同，其不同之處在于塑性彈性體TPEA(苯乙 烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）；熱塑性彈性體TPEB(苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌 段共聚物);P〇E，氧化石墨烯；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙氫氧化物);其原料的質(zhì)量分別為100 克、150克、180克、5克、420克。共混后得到的材料并對其進行輻射交聯(lián)，輻射劑量為250 千戈瑞?？箯垙姸?. 2MPa，斷裂伸長率450%，氧指數(shù)32。
[0015] 綜述結(jié)果：氧化石墨烯與鎂鋁水鵑石（LDH)復配后與彈性體共混后能得到較好的 阻燃效果，且經(jīng)輻射交聯(lián)后而且都具有優(yōu)良的抗扭性能。
【主權(quán)項】
1. 一種抗扭低煙無鹵防油阻燃的電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于具有以下的 過程和步驟： a. 確定材料的組分配方： 熱塑性彈性體TPE A (苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物):50-200克；熱塑性彈性 體TPE B (苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物):150-400克；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙 氫氧化物）300-420克；氧化石墨烯1-5克；硅酮母粒1-5克 b. 制備氧化石墨烯 將5. Og五氧化二磷，24ml濃硫酸和5. Og過硫酸鉀放入IL的三口燒瓶中，升溫至80°C， 攪拌至完全溶解后，加入6g天然石墨，80°C下冷凝回流反應4. 5h ;然后降至室溫，加入 1000 ml去離子水稀釋靜置過夜，洗滌干燥，干燥后的石墨，加入240ml濃硫酸，冰?。?°C) 下，加入30g研磨后的高錳酸鉀，用藥匙緩慢加入，保持溫度低于10°C，加完后升溫至35°C， 攪拌反應2h，緩慢加入2L去離子水稀釋，生成褐色懸浮液；然后加入40ml過氧化氫（30%)， 邊攪拌邊加入，生成亮黃色懸濁液，靜置，去上層清液，最后加入300ml鹽酸（10%)，靜置沉 淀，去上層液，用去離子水反復洗至中性，烘干后即可得氧化石墨烯； c. 按上述配方稱量配料；共混，在密煉機130°C下密煉均勻；出料，下片，切粒，并進一 步擠出成纜； d. 電子束輻照，聚合物交聯(lián)改性；輻射劑量為200-250千戈瑞（kGy)，最終制得電線電 纜用絕緣材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗扭低煙無鹵防油阻燃電纜用絕緣材料的制備方法，是高級阻燃電纜用絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法是將確定組分及配方加入熱塑性彈性體TPE？？A（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：50-200克；熱塑性彈性體TPE？？B（苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）：150-400克；鎂鋁水鵑石（LDH，層狀雙氫氧化物）300-420克；氧化石墨烯：1-5克；硅酮母粒：1-5克。其制備方法是：按比例配料，并在密煉機130℃下密煉均勻，出料、下片、切粒。并進一步擠出成纜。然后通過電子加速器再對材料進行輻照改性。得到具有優(yōu)良的電氣性能、抗扭性能強、耐熱老化性能優(yōu)、耐油性能、耐濕熱性能優(yōu)、無鹵低煙低毒及阻燃性能好、使用壽命長的電纜絕緣材料。
【IPC分類】C08K3/04, C08L83/04, C08J3/24, H01B3/44, C08L53/02, C08K3/22, C08J3/28, C08J3/22
【公開號】CN105131502
【申請?zhí)枴緾N201510569485
【發(fā)明人】賈少晉, 王慶, 侯嘯天, 孫茜蒙, 吳偉, 江平開
【申請人】上海大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月10日