一種耐低溫特種電纜護套材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于特種電纜護套材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐低溫特種電纜護套材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在使用條件特殊、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的情況下，特種電纜的需求日顯突出，對電纜的可 靠性、耐用性提出了更高的要求。常見的特種電纜有：防火電纜、發(fā)熱電纜、環(huán)保電纜等等。 現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)特種電纜的需求，往往采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝制備形成適合需求的 特種電纜。其中，作為一類特殊的電纜，耐低溫特種電纜的需求日益增加。常規(guī)電纜的耐溫 等級大多集中在_40°C，敷設(shè)溫度最低不小于0°C。對于長期工作的嚴(yán)寒條件顯然不適合。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為提高特種電纜的耐低溫、耐超低溫性能的改進主要集中在材料的 改進上。例如，CN201510260462.1提供了一種耐低溫、耐油、阻燃軟聚氯乙烯電纜料及制備 方法，通過在聚氯乙烯中添加丙烯酸酯三聚物改性劑、聚酯類增塑劑、癸二酸二甲酯復(fù)合物 來提高軟PVC的耐油(ASTM2號油)性能和耐低溫性能。CN201410284632.5提供了一種耐寒聚 氯乙烯電纜料及其制備方法，對SG-3型PVC樹脂進行了改性，提高了其耐寒特性?？梢姡瑢Σ?料的改性在提高特種電纜耐寒特性的改進上有重要的效果。然而，在材料改性的過程中，保 證特種電纜的基本性能不降低的情況下尤其提高抗寒耐低溫性能在研究中受到諸多阻力 和限制。
[0004]針對這一技術(shù)困難，亟需一種保證特種電纜基本性能不變的前提下提高耐寒性能 的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決但不限于如下技術(shù)問題:提高耐低溫特種電纜護套材料的耐低溫 性質(zhì)、保證原有機械強度，提高特種電纜的耐用性和可靠性，尤其是特種電纜提高抗寒耐低 溫性能。
[0006]本發(fā)明首先提供了一種耐低溫特種電纜護套材料的制備方法，包括以下步驟： 51. 超支化聚氨酯改性地聚物的制備： 將地聚物粉體、硅烷偶聯(lián)劑、超支化聚氨酯單體、引發(fā)劑按質(zhì)量比：100: (0.5~1.5): (5~10): (0.01~0.03)于95~100°C下熔融混煉約30~lOOmin，形成超支化聚氨酯改性地聚物； 52.無機填料改性 將氮化硅晶須、三氧化鉬、氧化鎂、改性偶聯(lián)劑按比例混合形成混合物，將所得混合物 與異丙醇按質(zhì)量比1:2混合后進行超聲處理10~50min，經(jīng)抽濾、水洗、干燥獲得改性后的無 機填料； 53.耐低溫特種電纜護套材料的制備： 將聚醚醚酮、聚乙烯、聚酰亞胺、超支化聚氨酯改性地聚物、過氧化二異丙苯、改性后的 無機填料按比例在高速混合機中混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融共混擠出，經(jīng)切粒機造粒 獲得耐低溫特種電纜護套材料。
[0007]作為基礎(chǔ)聚合物材料，為使耐低溫、抗沖擊性能提高，本發(fā)明將高性能的工程用聚 醚醚酮、聚乙烯和聚酰亞胺按比例進行復(fù)合并進行相應(yīng)的改性能夠大幅度提升其作為耐低 溫特種電纜護套材料的性能。步驟S3中各原料的比例按重量份為： 聚醚醚酮 35-40 聚乙烯 15-30 聚酰亞胺 25-30 超支化聚氨酯改性地聚物 5-9 過氧化二異丙苯 0.3-0.8。
[0008]特別的，采用超支化聚氨酯改性地聚物作為添加劑加入，有效的提高了材料的抗 寒耐低溫性能。需要指出的是，地聚物即地質(zhì)聚合物，兩種表達在本領(lǐng)域中均為常規(guī)的表 達，并無其他特殊含義，以為本領(lǐng)域廣泛研究且認(rèn)可的名稱。優(yōu)選的，地聚物粉體按如下步 驟制備：按質(zhì)量比配置原料混合物，偏高嶺土：氫氧化鈉：水玻璃：水=100 : (10~20): (100~120) : (500~2000);將原料混合物在50~70°C下保溫1~3小時，噴霧干燥形成地聚物粉 體。此外，引入了過氧化二異丙苯，作為引發(fā)劑，對聚乙烯的交聯(lián)尤為有效，因此，上述物料 混合過程中并非簡單的物理混合，而是伴隨了相當(dāng)程度的化學(xué)交聯(lián)過程，而該交聯(lián)過程并 不限于聚乙烯鏈之間的交聯(lián)，而應(yīng)更廣泛的理解為上述原料中可能發(fā)生的任意反應(yīng)。
[0009]為保證材料的阻燃性能和機械性能，步驟S2中各無機填料及改性偶聯(lián)劑的比例按 重量份為： 氣化娃晶須 2_5 三氧化鉬 0.5-2.5 氧化鎂 1-20 改性偶聯(lián)劑 0.1-1.5。
[0010]可選的，采用的三氧化鉬平均粒徑為30-200nm，三氧化鉬在材料一旦燃燒的情況 下，對煙氣的形成具有有效的抑制作用，而對其粒徑進行調(diào)整，不但關(guān)系到其對煙氣的抑制 效果，同時，發(fā)明人也發(fā)現(xiàn)，對材料成型后的機械性能亦有影響。
[0011]氧化鎂作為耐火填料，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到耐低溫特種電纜護套材料中，然而，采用 梯度粒徑填料的方式改善氧化鎂顆粒在復(fù)合材料中的分布和對基體的力學(xué)性能的影響卻 未被現(xiàn)有技術(shù)所公開或啟示，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)采用兩種粒徑分布的氧化鎂進行合適的配比，對 基體材料的機械品質(zhì)有所提高，同時耐火性能并不會有所影響，優(yōu)選地，采用如下配比的氧 化鎂作為填料： 50nm<平均粒徑< 300nm的氧化儀 20~40wt% 300_<平均粒徑<lOOOnm的氧化鎂 60~80wt%。
[0012] 為提高無機填料在聚合物基體中的相容性，采用偶聯(lián)劑作為增容助劑，偶聯(lián)劑優(yōu) 選為硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物，按質(zhì)量比，硅烷偶聯(lián)劑:鈦酸酯偶聯(lián)劑=1~5:1。
[0013] 為提高成料均勻性，熔融共混擠出溫度為190~260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200rpm。
[0014] 最后，本發(fā)明提供了一種采用上述方法制備的耐低溫特種電纜護套材料。
[0015]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:本發(fā)明提供的耐低溫特種電纜護套材料 采用了高性能的工程用聚醚醚酮、聚乙烯和聚酰亞胺復(fù)合材料，并進行相應(yīng)的改性能夠大 幅度提升其作為耐低溫特種電纜護套材料的性能。經(jīng)檢測，本發(fā)明提供的耐低溫特種電纜 護套材料最大拉伸強度達21.2Mpa，斷裂伸長率最大超過500%，老化處理后，拉伸強度變化 率平均在-12.7%左右，斷裂伸長率平均變化率約為15.97%，煙密度均小于30Dm，氧指數(shù)均大 于30，能夠在-50°C冷彎曲不開裂。從上述指標(biāo)可知，上述材料具