一種耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜護(hù)套技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電纜領(lǐng)域快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電纜用橡膠護(hù)套材料已經(jīng)滿足不了使用要求，電線電纜的最外層往往設(shè)有電纜護(hù)套，以隔絕外界水、腐蝕性物料、摩擦對(duì)電纜的破壞，加強(qiáng)對(duì)電纜的保護(hù)。而酚醛樹脂由于具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕及較低的成本，被廣泛應(yīng)用在電纜、汽車、交通、軍事等許多領(lǐng)域，尤其在電纜領(lǐng)域，近年來，隨著人類防火意識(shí)的提高和對(duì)阻燃材料的迫切需求，使得各種改性酚醛樹脂得以快速發(fā)展。然而，其耐熱和耐磨抗撕裂的性能仍然不夠優(yōu)異，如何通過與其他材料混合使用以補(bǔ)強(qiáng)這些弱點(diǎn)成為了當(dāng)下研究的重點(diǎn)方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套，具有優(yōu)異的耐熱和耐磨抗撕裂性能，而且耐候和阻燃性能良好。
[0004]本發(fā)明提出的一種耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套，其原料按重量份包括:改性酚醛樹脂20-30份，氯醚橡膠30-40份，硼硅橡膠40-50份，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷0.4-0.6份，硫磺2-4份，促進(jìn)劑MZ 1-1.5份，促進(jìn)劑TMTD 0.8-1.3份，氧化鋅3_4份，碳酸鋅0.5-1份，氧化儀1-2份，滑石粉20-40份，蒙脫土 20-25份，尚嶺土 20-30份，黃麻纖維2-4份，硅烷偶聯(lián)劑1-1.5份，氯化石油酯2-5份，鄰苯二甲酸二甲酯1-2份，防老劑8PPD 1-2份，防老劑BLE 0.8-1.4份;
[0005]在改性酚醛樹脂的制備過程中，將碳納米管溶于二甲基甲酰胺中，常溫浸泡，超聲處理，過濾，洗滌，送入濃硝酸溶液中超聲處理，過濾，送入濃硫酸溶液中超聲處理，過濾，送入混酸溶液中超聲處理，混酸溶液由濃硝酸溶液與濃硫酸溶液混合而成，過濾，洗滌，干燥得到預(yù)制碳納米管，將酚醛樹脂送入無水乙醇中溶解，加入預(yù)制碳納米管，室溫超聲形成混合溶液，然后置于烘箱中放置，熱固化，得到改性酚醛樹脂。
[0006]優(yōu)選地，在改性酚醛樹脂的制備過程中，按重量份將0.01-0.02份碳納米管溶于2-5份二甲基甲酰胺中，在常溫下浸泡1-3天，超聲處理20-40min，過濾，洗滌，送入
0.02-0.05份濃度為2-4mol/L的硝酸溶液中超聲處理20_30h，過濾，送入0.05-0.08份濃度為14-17mol/L的硫酸溶液中超聲處理20_30h，過濾，送入0.04-0.08份混酸溶液中超聲處理20-30h，混酸溶液由濃度為3-3.5mol/L的硝酸溶液與濃度為14-17mol/L的硫酸溶液以1:1-3的體積比混合而成，過濾，洗滌，干燥得到預(yù)制碳納米管；稱取3-5份酚醛樹脂送Λ 0.001-0.005份無水乙醇中溶解，加入預(yù)制碳納米管，室溫超聲l_3h形成混合溶液，然后置于90-100°C烘箱中放置l_2h，然后在120-130°C下預(yù)固化l_2h，送入壓機(jī)中固化2-4h，固化溫度為170-190°C，固化壓力為l_2MPa，得到改性酚醛樹脂。
[0007]優(yōu)選地，在改性酚醛樹脂的制備過程中，按重量份將0.01-0.02份碳納米管溶于3-4份二甲基甲酰胺中，在常溫下浸泡1.5-2.5天，超聲處理25-35!^11，過濾，洗滌，送入
0.03-0.04份濃度為2.5-3.5mol/L的硝酸溶液中超聲處理22_28h，過濾，送入0.06-0.07份濃度為15-16mol/L的硫酸溶液中超聲處理23_27h，過濾，送入0.05-0.07份混酸溶液中超聲處理24-26h，混酸溶液由濃度為3.2-3.4mol/L的硝酸溶液與濃度為15-16mol/L的硫酸溶液以1:1.5-2.5的體積比混合而成，過濾，洗滌，干燥得到預(yù)制碳納米管；將
3.5-4.5份酚醛樹脂送入0.002-0.004份無水乙醇中溶解，加入預(yù)制碳納米管，超聲處理
1.5-2.5h形成混合溶液，然后置于94-98°C烘箱中放置1.3-1.7h，然后在122_126°C下預(yù)固化1.2-1.8h，送入壓機(jī)中固化2.5-3.5h，固化溫度為175_185°C，固化壓力為L(zhǎng) 2-1.8MPa，得到改性酚醛樹脂。
[0008]優(yōu)選地，改性酚醛樹脂、氯醚橡膠和硼硅橡膠的重量比為25-28:32-36:44_46。
[0009]優(yōu)選地，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷、硫磺、促進(jìn)劑MZ、促進(jìn)劑 TMTD 和氧化鋅的重量比為 0.43-0.56:2.3-3.4:1.2-1.3:1-1.1:3.6-3.8。
[0010]優(yōu)選地，氧化鋅、碳酸鋅、氧化鎂、滑石粉、蒙脫土、高嶺土、黃麻纖維和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為 3.6-3.8:0.6-0.7:1.3-1.6:25-35:22-23:23-27:2.3-3.2:1.1-1.4。
[0011]優(yōu)選地，其原料按重量份包括:改性酚醛樹脂25-28份，氯醚橡膠32-36份，硼硅橡膠44-46份，3，6，9-三乙基_3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷0.43-0.56份，硫磺2.3-3.4份，促進(jìn)劑MZ 1.2-1.3份，促進(jìn)劑TMTD 1-1.1份，氧化鋅3.6-3.8份，碳酸鋅
0.6-0.7份，氧化鎂1.3-1.6份，滑石粉25-35份，蒙脫土 22-23份，高嶺土 23-27份，黃麻纖維2.3-3.2份，硅烷偶聯(lián)劑1.1-1.4份，氯化石油酯3-4份，鄰苯二甲酸二甲酯1.2-1.6份，防老劑8PPD 1.3-1.5份，防老劑BLE 0.9-1.2份。
[0012]碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)，管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2-20nm。并且根據(jù)碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。
[0013]碳納米管中碳原子以sp2雜化為主，同時(shí)六角型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)存在一定程度的彎曲，形成空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中可形成一定的sp3雜化鍵，S卩形成的化學(xué)鍵同時(shí)具有sp2和sp3混合雜化狀態(tài)，而這些P軌道彼此交疊在碳納米管石墨烯片層外形成高度離域化的大η鍵，碳納米管外表面的大η鍵是碳納米管與一些具有共軛性能的大分子以非共價(jià)鍵復(fù)合的化學(xué)基礎(chǔ)。
[0014]碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs抗拉強(qiáng)度達(dá)到50?200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個(gè)數(shù)量級(jí)；它的彈性模量可達(dá)lTPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。碳納米管的硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。碳納米管還具有良好的導(dǎo)電性能和傳熱性能。
[0015]本發(fā)明的制備工藝如下:將改性酚醛樹脂、氯醚橡膠、硼硅橡膠放入密煉機(jī)中升溫，混煉均勻，再依次加入硅烷偶聯(lián)劑、氯化石油酯、鄰苯二甲酸二甲酯、氧化鋅、碳酸鋅、氧化鎂、滑石粉、蒙脫土、高嶺土、黃麻纖維、防老劑8PPD、防老劑BLE混煉均勻，接著加入3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷、硫磺、促進(jìn)劑MZ和促進(jìn)劑TMTD混煉20-40s得到混合物料，混煉溫度為110-115°C ;將混合物料置于平板硫化機(jī)中硫化得到耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套，硫化溫度為145-160°C，硫化壓力為l_2MPa，硫化時(shí)間為l_3min。
[0016]本發(fā)明的改性酚醛樹脂的制備過程中，碳納米管作為一種中空細(xì)管，其長(zhǎng)徑比大于1000，比表面積為非常大，因而具有很大的表面能，具有較高的表面作用力，碳納米管本身帶有低分子裂解產(chǎn)物而易吸咐在一起團(tuán)聚，用一般的物理方法很難將其分散，碳納米管在作用前用二甲基甲酰胺浸泡一段時(shí)間，二甲基甲酰胺既是酚醛樹脂的良溶劑，又是酚醛樹脂中低分子裂解產(chǎn)物的良溶劑，用超聲對(duì)碳納米管進(jìn)行振蕩處理，有利于改進(jìn)碳納米管的分散效果，經(jīng)過超強(qiáng)力振蕩的酚醛樹脂中的碳納米管，可納米級(jí)均勻分散于酚醛樹脂中，這樣既可以洗去碳納米管中的低分子裂解產(chǎn)物，又可以使之在酚醛樹脂中分散良好，然后采用濃硝酸、濃硫酸及混酸分別對(duì)碳納米管表面的缺陷氧化形成羧基，然后利用乙醇與之作用形成酯，從而改善碳納米管的溶解性和分散性，且通過合理控制硫酸、硝酸及混酸的濃度及在物料中的含量，在對(duì)碳納米管引入羧基的同時(shí)，碳納米管的尺寸不會(huì)有較大改變，對(duì)碳納米管的管壁結(jié)構(gòu)破壞小，酚醛樹脂在成型過程中會(huì)釋放出小分子化合物，小分子化合物負(fù)載在酚醛樹脂上，碳納米管與熱固性樹脂酚醛樹脂的復(fù)合中，而這些小分子化合物易使復(fù)合材料內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，氣泡裹挾樹脂共同流出，往往導(dǎo)致真空管路堵塞，最終在本發(fā)明內(nèi)形成孔隙，明顯地降低復(fù)合材料的界面性能，熱固化處理不僅可提高酚醛樹脂的玻璃化溫度，提高交聯(lián)樹脂的流動(dòng)性，可以進(jìn)一步改善本發(fā)明的各項(xiàng)性能，且熱固化處理過程有效除去殘留的小分子化合物，降低收縮、增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定性、硬度和高溫強(qiáng)度；改性酚醛樹脂以酚醛樹脂溶液或乳液浸漬預(yù)制碳納米管，經(jīng)干燥，熱固化處理，它不僅機(jī)械強(qiáng)度高，綜合性能好，而且物理機(jī)械加工性能顯著增強(qiáng)，但碳納米管含量越多酚醛樹脂耐熱性越好，由于隨著酚醛樹脂中碳納米管含量的增加，碳納米管在酚醛樹脂中的分散性變差，通過控制碳納米管在酚醛樹脂中含量，在保證分散性的同時(shí)，顯著提高酚醛樹脂的耐熱性能。
[0017]本發(fā)明采用改性酚醛樹脂、氯醚橡膠、硼硅橡膠作為主料，氯醚橡膠具有耐油、耐臭氧性能，而且耐熱性能比丁腈橡膠好，透氣性?。欢鸸柘鹉z為硅氧主鏈中帶碳十硼烷鏈段的特種合成橡膠，其能在410°C高溫下短期使用，一般可在-40?350°C范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，三者協(xié)同作用，耐熱、耐老化性能極為優(yōu)異；硅烷偶聯(lián)劑、氯化石油酯和鄰苯二甲酸二甲酯相互配合，促進(jìn)氧化鋅、碳酸鋅、氧化鎂、滑石粉、蒙脫土、高嶺土和黃麻纖維在主料中分散均勻，并且提高了各物料之間的相容性，而氧化鋅、碳酸鋅、氧化鎂、滑石粉、蒙脫土、高嶺土和黃麻纖維作為填充補(bǔ)強(qiáng)劑，大大提高了耐熱穩(wěn)定性及耐磨性能，與防老劑8PPD、防老劑BLE配合作用可顯著增強(qiáng)本發(fā)明的力學(xué)性能，同時(shí)對(duì)氧、熱、高能輻射及有害金屬老化有很好的防護(hù)作用；3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷、硫磺、促進(jìn)劑MZ和促進(jìn)劑TMTD配合產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，大幅提高本發(fā)明的耐熱、耐磨及抗撕裂、耐壓縮變形性能優(yōu)異，使用壽命顯著增長(zhǎng)，可使用于較為苛刻的環(huán)境中。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]本發(fā)明提出的一種耐熱耐磨抗撕裂電纜護(hù)套，其原料按重量份包括:改性酚醛樹脂20份，氯醚橡膠40份，硼硅橡膠40份，3，6，9-三乙基-3，6，9-三甲基-1，4，7-三過氧代烷0.6份，硫磺2份，促進(jìn)劑MZ 1.5份，促進(jìn)劑TMTD 0.8份，氧化鋅4份，碳酸鋅0.5份，氧化鎂2份，滑石粉20份，蒙脫土 25份，高嶺土 20份，黃麻纖維4份，硅烷偶聯(lián)劑I份，氯化石油酯5份，鄰苯二甲酸二甲酯I份，防老劑8PH) 2份，防老劑BLE 0.8份；
[0021]在改性酚醛樹脂的制備過程中，按重量份將0.02份碳納米管溶于3份二甲基甲酰胺中，在常溫下浸泡2.5天，超聲處理25min，過濾，洗滌，送入0.04份濃度為2.5mol/L的硝酸溶液中超聲