本發(fā)明涉及電纜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料。

背景技術(shù)：

硅橡膠是一類以Si-O鍵為主鏈，以與Si原子相連的有機基團(如甲基，乙烯基，苯基等)為側(cè)鏈的可交聯(lián)固化的高分子彈性體。由于硅橡膠具有優(yōu)異的耐高低溫性能和抗老化性能，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)(-50℃～200℃)長期使用等特點，目前已在電子電氣、機械、汽車、化工、航空、航天、船舶等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也是電纜領(lǐng)域常用的材料。但硅橡膠本身遇到明火會持續(xù)燃燒，用其制作的電纜存在耐熱性和阻燃性能不是很理想的缺陷，限制了其在國民經(jīng)濟的各領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是對阻燃性具有特殊要求的場合，往往需要對其進(jìn)行改性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其強度高，耐熱性能和阻燃性能優(yōu)異，耐老化性能好，能使用壽命長。

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠50-80份、甲基乙烯基硅橡膠20-50份、氟橡膠5-20份、順丁橡膠5-20份、聚氨酯5-15份、乙烯-丙烯酸酯橡膠3-10份、氧化鋅1-2.5份、硬脂酸1-3份、2,4-二氯過氧化苯甲酰2-3份、助交聯(lián)劑TAIC 1-2份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷0.8-2份、氧化鈰2-6份、氣相法二氧化硅5-10份、炭黑2-10份、納米碳酸鈣3-12份、硬脂酸改性氫氧化鎂1-10份、聚磷酸銨2-8份、改性氧化石墨烯8-20份、納米碳化硅2-11份、硬脂酸鎂0.5-2份、磷酸三苯酯1-5份、檸檬酸三丁酯2-6份、促進(jìn)劑1-2份、防老劑0.5-2.5份、硅烷改性纖維素2-5份。

優(yōu)選地，其原料中，苯基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、氟橡膠、順丁橡膠、聚氨酯、乙烯-丙烯酸酯橡膠的重量比為60-70：29-38：10-17：12-16：8-11：6-8.5。

優(yōu)選地，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠65份、甲基乙烯基硅橡膠35份、氟橡膠12份、順丁橡膠14份、聚氨酯10份、乙烯-丙烯酸酯橡膠7份、氧化鋅2份、硬脂酸1.9份、2,4-二氯過氧化苯甲酰2.8份、助交聯(lián)劑TAIC 1.3份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷1份、氧化鈰4.5份、氣相法二氧化硅7.2份、炭黑8.3份、納米碳酸鈣10份、硬脂酸改性氫氧化鎂4.6份、聚磷酸銨5.3份、改性氧化石墨烯10份、納米碳化硅8份、硬脂酸鎂1.6份、磷酸三苯酯2.5份、檸檬酸三丁酯4.3份、促進(jìn)劑1.6份、防老劑2份、硅烷改性纖維素3.2份。

優(yōu)選地，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為80-90nm；所述納米氮化硅的平均粒徑為120-200nm。

優(yōu)選地，所述改性氧化石墨烯按照以下工藝進(jìn)行制備：將氧化石墨烯超聲分散在二甲基乙酰胺中，在氮氣的保護(hù)下加入異氟爾酮二異氰酸酯，在室溫下攪拌反應(yīng)45-55h，然后加入二氯甲烷進(jìn)行絮凝，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥得到物料A；將物料A加入二甲基乙酰胺中，在氮氣保護(hù)下，加入β-環(huán)糊精的二甲基乙酰胺溶液，在85-110℃下攪拌反應(yīng)8-15h，然后降溫至55-65℃，加入間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯，攪拌3-5h后靜置，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到所述改性氧化石墨烯。

優(yōu)選地，在改性氧化石墨烯的制備過程中，氧化石墨烯與異氟爾酮二異氰酸酯的重量比為15-25：1-3。

優(yōu)選地，在改性氧化石墨烯的制備過程中，物料A、β-環(huán)糊精、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯的重量比為15-28：3-5：1-2

優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑M、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑TT、促進(jìn)劑NOBS中的一種或者多種的混合物。

優(yōu)選地，所述防老劑為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸(三壬基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二酯、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑按重量比為2-6：1-5：3-10：1-5的混合物。

本發(fā)明所述石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料可以按照常規(guī)的硅橡膠復(fù)合材料制備工藝制備而成。

本發(fā)明石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料中，以苯基硅橡膠和甲基乙烯基硅橡膠為主料，并加入了氟橡膠、順丁橡膠、聚氨酯、乙烯-丙烯酸酯橡膠對其進(jìn)行改性，改善了體系的相容性，使各物質(zhì)性能互補，在降低成本的前提下，顯著提高了護(hù)套材料的耐高溫穩(wěn)定性、拉伸強度、撕裂強度、耐油性、耐老化性和彈性；硬脂酸改性氫氧化鎂加入體系中，在體系中分散均勻，與基體的界面結(jié)合更加緊密，孔洞較少，與氧化鈰、氣相法二氧化硅、炭黑、納米碳酸鈣、改性氧化石墨烯、納米碳化硅配合后顯著提高了護(hù)套材料的力學(xué)性能，使護(hù)套材料的拉伸強度達(dá)到8.7MPa以上，撕裂強度達(dá)到38.9kN/m以上，同時與改性氧化石墨烯、聚磷酸銨、磷酸三苯酯、炭黑和硅烷改性纖維素配合后，具有顯著的協(xié)同阻燃效應(yīng)，提高了燃燒成炭率和質(zhì)量保持率，顯著提高了護(hù)套材料的阻燃性，使材料的氧指數(shù)達(dá)到44％以上；另外因體系中加入了氧化鈰、氣相法二氧化硅和碳化硅，在材料受熱的過程中能消除自由基，阻止氧對硅橡膠側(cè)基的攻擊，從而明顯減輕硅橡膠的熱分解，在保持護(hù)套材料力學(xué)性能的同時明顯提高了護(hù)套材料的耐熱性、高溫下的耐油性和阻燃性；以磷酸三苯酯與檸檬酸三丁酯配合作為增塑劑，在防止護(hù)套材料耐高溫性降低的同時改善了體系的加工性能；在優(yōu)選方式中，在在改性氧化石墨烯的制備過程中，將氧化石墨烯與異氟爾酮二異氰酸酯六亞甲基二異氰酸酯混合，異氟爾酮二異氰酸酯六亞甲基二異氰酸酯中的異氰酸酯基團與氧化石墨烯表面和邊緣的含氧功能基團發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，共價錨定在了氧化石墨烯上，與β-環(huán)糊精混合后，氧化石墨烯表面的異氰酸酯基團進(jìn)一步與β-環(huán)糊精表面的羥基發(fā)生了反應(yīng)，從而將β-環(huán)糊精共價修飾在了氧化石墨烯的表面和邊緣，與間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯混合后，通過控制反應(yīng)的條件，使間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯分子包合在了β-環(huán)糊精的疏水空腔中，從而將石墨烯、β-環(huán)糊精和間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯結(jié)合為一體，得到了改性氧化石墨烯，將其加入體系中，提高了氧化石墨烯的分散性，同時防止了間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯從聚合物基體內(nèi)部向表面遷移，與體系中的炭黑、硬脂酸改性氫氧化鎂、聚磷酸銨、磷酸三苯酯、硅烷改性纖維素具有良好的協(xié)同作用，顯著提高了護(hù)套材料的分解溫度，降低了失重速率，且在護(hù)套材料燃燒的過程中形成了更加致密的保護(hù)層，有效防止燃燒生成的揮發(fā)物外逸，隔絕氧氣，避免了煙灰的形成，同時防止熔體滴落，實現(xiàn)了優(yōu)異的阻燃抑煙作用。

具體實施方式

下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠80份、甲基乙烯基硅橡膠20份、氟橡膠20份、順丁橡膠5份、聚氨酯15份、乙烯-丙烯酸酯橡膠3份、氧化鋅2.5份、硬脂酸1份、2,4-二氯過氧化苯甲酰3份、助交聯(lián)劑TAIC 1份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷2份、氧化鈰2份、氣相法二氧化硅10份、炭黑2份、納米碳酸鈣12份、硬脂酸改性氫氧化鎂1份、聚磷酸銨8份、改性氧化石墨烯8份、納米碳化硅11份、硬脂酸鎂0.5份、磷酸三苯酯5份、檸檬酸三丁酯6份、促進(jìn)劑2份、防老劑0.5份、硅烷改性纖維素5份。

實施例2

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠50份、甲基乙烯基硅橡膠50份、氟橡膠5份、順丁橡膠20份、聚氨酯5份、乙烯-丙烯酸酯橡膠10份、氧化鋅1份、硬脂酸3份、2,4-二氯過氧化苯甲酰2份、助交聯(lián)劑TAIC 2份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷0.8份、氧化鈰6份、氣相法二氧化硅5份、炭黑10份、納米碳酸鈣3份、硬脂酸改性氫氧化鎂10份、聚磷酸銨2份、改性氧化石墨烯20份、納米碳化硅2份、硬脂酸鎂2份、磷酸三苯酯1份、檸檬酸三丁酯2份、促進(jìn)劑1份、防老劑2.5份、硅烷改性纖維素2份。

實施例3

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠70份、甲基乙烯基硅橡膠29份、氟橡膠17份、順丁橡膠12份、聚氨酯11份、乙烯-丙烯酸酯橡膠6份、氧化鋅2.2份、硬脂酸1.8份、2,4-二氯過氧化苯甲酰3份、助交聯(lián)劑TAIC 1.3份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷1.6份、氧化鈰4.5份、氣相法二氧化硅8.5份、炭黑5份、納米碳酸鈣10份、硬脂酸改性氫氧化鎂4.2份、聚磷酸銨6.2份、改性氧化石墨烯12份、納米碳化硅7份、硬脂酸鎂0.9份、磷酸三苯酯3.7份、檸檬酸三丁酯4.3份、促進(jìn)劑DM 1份、促進(jìn)劑TT 0.2份、促進(jìn)劑NOBS 0.6份、防老劑1.7份、硅烷改性纖維素4份；

其中，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為80nm；所述納米氮化硅的平均粒徑為200nm；

所述改性氧化石墨烯按照以下工藝進(jìn)行制備：將氧化石墨烯超聲分散在二甲基乙酰胺中，在氮氣的保護(hù)下加入異氟爾酮二異氰酸酯，其中，氧化石墨烯與異氟爾酮二異氰酸酯的重量比為15：3，在室溫下攪拌反應(yīng)45h，然后加入二氯甲烷進(jìn)行絮凝，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥得到物料A；將物料A加入二甲基乙酰胺中，在氮氣保護(hù)下，加入β-環(huán)糊精的二甲基乙酰胺溶液，在110℃下攪拌反應(yīng)8h，然后降溫至65℃，加入間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯，其中，物料A、β-環(huán)糊精、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯的重量比為15：5：1，攪拌3h后靜置，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到所述改性氧化石墨烯；

所述防老劑為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸(三壬基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二酯、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑按重量比為2：5：3：5的混合物。

實施例4

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠60份、甲基乙烯基硅橡膠38份、氟橡膠10份、順丁橡膠16份、聚氨酯8份、乙烯-丙烯酸酯橡膠8.5份、氧化鋅1.6份、硬脂酸2.5份、2,4-二氯過氧化苯甲酰2.6份、助交聯(lián)劑TAIC 1.7份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷1份、氧化鈰5.3份、氣相法二氧化硅6.8份、炭黑7份、納米碳酸鈣6份、硬脂酸改性氫氧化鎂6份、聚磷酸銨4.8份、改性氧化石墨烯16份、納米碳化硅4.9份、硬脂酸鎂1.4份、磷酸三苯酯2.9份、檸檬酸三丁酯5.2份、促進(jìn)劑M 1.4份、防老劑2.2份、硅烷改性纖維素3份；

其中，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為90nm；所述納米氮化硅的平均粒徑為120nm；

所述改性氧化石墨烯按照以下工藝進(jìn)行制備：將氧化石墨烯超聲分散在二甲基乙酰胺中，在氮氣的保護(hù)下加入異氟爾酮二異氰酸酯，其中，氧化石墨烯與異氟爾酮二異氰酸酯的重量比為25：1，在室溫下攪拌反應(yīng)55h，然后加入二氯甲烷進(jìn)行絮凝，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥得到物料A；將物料A加入二甲基乙酰胺中，在氮氣保護(hù)下，加入β-環(huán)糊精的二甲基乙酰胺溶液，在85℃下攪拌反應(yīng)15h，然后降溫至55℃，加入間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯，其中，物料A、β-環(huán)糊精、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯的重量比為28：3：2，攪拌5h后靜置，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到所述改性氧化石墨烯；

所述防老劑為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸(三壬基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二酯、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑按重量比為6：1：10：1的混合物。

實施例5

本發(fā)明提出的一種石墨烯改性硅橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：苯基硅橡膠65份、甲基乙烯基硅橡膠35份、氟橡膠12份、順丁橡膠14份、聚氨酯10份、乙烯-丙烯酸酯橡膠7份、氧化鋅2份、硬脂酸1.9份、2,4-二氯過氧化苯甲酰2.8份、助交聯(lián)劑TAIC 1.3份、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷1份、氧化鈰4.5份、氣相法二氧化硅7.2份、炭黑8.3份、納米碳酸鈣10份、硬脂酸改性氫氧化鎂4.6份、聚磷酸銨5.3份、改性氧化石墨烯10份、納米碳化硅8份、硬脂酸鎂1.6份、磷酸三苯酯2.5份、檸檬酸三丁酯4.3份、促進(jìn)劑M 0.3份、促進(jìn)劑DM 0.5份、促進(jìn)劑TT 0.2份、促進(jìn)劑NOBS 0.6份、防老劑2份、硅烷改性纖維素3.2份；

其中，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為85nm；所述納米氮化硅的平均粒徑為180nm；

所述改性氧化石墨烯按照以下工藝進(jìn)行制備：將氧化石墨烯超聲分散在二甲基乙酰胺中，在氮氣的保護(hù)下加入異氟爾酮二異氰酸酯，其中，氧化石墨烯與異氟爾酮二異氰酸酯的重量比為21：2，在室溫下攪拌反應(yīng)48h，然后加入二氯甲烷進(jìn)行絮凝，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥得到物料A；將物料A加入二甲基乙酰胺中，在氮氣保護(hù)下，加入β-環(huán)糊精的二甲基乙酰胺溶液，在100℃下攪拌反應(yīng)12h，然后降溫至58℃，加入間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯，其中，物料A、β-環(huán)糊精、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯的重量比為19：4：1.6，攪拌4.2h后靜置，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到所述改性氧化石墨烯；

所述防老劑為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸(三壬基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二酯、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑按重量比為4：3：7：2的混合物。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。