本發(fā)明涉及電纜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料。

背景技術(shù)：

隨著我國石油化工、通訊、交通、建筑、電力等工業(yè)的發(fā)展，近年來發(fā)電廠、變電站、冶煉以及石油化工等行業(yè)對電纜的需求量極大，同時對電纜的性能和數(shù)量提出了更高的要求，因此用于制作電纜的材料也逐漸高檔化、特種化和專用化。電纜護(hù)套作為電纜的最外層材料，對電纜的綜合性能影響較大，其不僅要求具有優(yōu)良的物理性能，如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等，同時還需要擁有良好的耐熱性和耐老化性能等。雖然現(xiàn)在市場上的電纜有多種多樣，但是大部分電纜其護(hù)套材料性能仍不是很理想，電纜在使用的過程中，存在強(qiáng)度低、抗沖擊性能欠佳的缺陷，縮短了電纜的使用壽命，增加了經(jīng)濟(jì)壓力，并存在安全隱患。

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)明提出了一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，耐老化性能優(yōu)異，使用壽命長。

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯10-25份、低密度聚乙烯5-20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-10份、氧化鋅3-5份、硬脂酸0.5-1.5份、硫磺1-3份、高耐磨爐黑25-35份、碳納米管5-20份、納米碳酸鈣5-15份、蒙脫土5-10份、二硼化鋯2-5份、硫酸鈣晶須2-10份、木質(zhì)纖維素短纖維1-8份、棉短纖維3-12份、促進(jìn)劑M 0.5-1.5份、促進(jìn)劑BZ 0.8-2份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯5-10份、環(huán)氧大豆油3-10份、防老劑RD 0.2-1份、防老劑MB 0.1-1份、對氨基二苯胺0.5-2份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷1-3份、乙烯基三乙氧基硅烷1-3份。

優(yōu)選地，其原料中，天然橡膠、聚氯乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比為100：15-21：10-18：5-9。

優(yōu)選地，其原料中，高耐磨爐黑、碳納米管、納米碳酸鈣、蒙脫土、二硼化鋯、硫酸鈣晶須、木質(zhì)纖維素短纖維、棉短纖維的重量比為28-32：10-18：9-12：6.5-9：3.2-4.5：4.8-8：3-7：6-10。

優(yōu)選地，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯20份、低密度聚乙烯15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份、氧化鋅4.2份、硬脂酸1份、硫磺2份、高耐磨爐黑30份、碳納米管15份、納米碳酸鈣10份、蒙脫土8份、二硼化鋯4份、硫酸鈣晶須6份、木質(zhì)纖維素短纖維5份、棉短纖維8份、促進(jìn)劑M 1.2份、促進(jìn)劑BZ 1.5份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯8.5份、環(huán)氧大豆油7份、防老劑RD 0.6份、防老劑MB 0.5份、對氨基二苯胺1.3份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份。

優(yōu)選地，所述天然橡膠為改性天然橡膠；所述改性天然橡膠按照以下工藝進(jìn)行制備：將天然膠乳、干酪素、磷酸鈉、去離子水混合均勻后加入高壓反應(yīng)釜中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯、油酸銨、過氧化氫異丙苯組成的混合液，混合均勻后攪拌10-25min，然后加入三乙烯四胺水溶液，混合均勻后打入二氧化碳至高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力為12-13.8MPa，將高壓反應(yīng)釜置于25-30℃的條件下反應(yīng)2-3.5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、干燥、丙酮提取后再次干燥得到所述改性天然橡膠；在改性天然橡膠的制備過程中，加入了乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯對天然膠乳進(jìn)行改性，通過控制反應(yīng)的條件，使乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯與天然膠乳發(fā)生了接枝反應(yīng)，從而在柔性的天然橡膠長鏈上引入了CO和-Cl以及硅等基團(tuán)，使天然橡膠的極性增加，橡膠分子間的相互作用力增大，剛性增強(qiáng)，加入體系中，作為護(hù)套材料的主料，提高了護(hù)套材料的彈性模量、拉伸強(qiáng)度和硬度。

優(yōu)選地，在改性天然橡膠的制備過程中，所述天然膠乳的固含量為55-60％，且天然膠乳、乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯的重量比為100:3-10:5-20:5-20。

優(yōu)選地，在改性天然橡膠的制備過程中，過氧化氫異丙苯的重量為天然膠乳重量的0.7-1.5％；三乙烯四胺水溶液中三乙烯四胺的重量為天然膠乳重量的0.4-1％。

優(yōu)選地，在改性天然橡膠的制備過程中，干酪素的重量為天然膠乳重量的2-3％，磷酸鈉的重量為天然膠乳重量的1-5％，油酸銨的重量為天然膠乳重量的2-5％。

優(yōu)選地，所述木質(zhì)纖維素短纖維的直徑為10-15μm，長度為2-3mm；棉短纖維長度為1-1.5mm，直徑為7-10μm。

本發(fā)明所述高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料可以按照常規(guī)的天然橡膠制備工藝，將各原料混合后經(jīng)混煉、硫化得到。

本發(fā)明所述高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料的原料中，以天然橡膠、聚氯乙烯和低密度聚乙烯為主料，同時加入了乙烯-醋酸乙烯共聚物作為增容劑，實現(xiàn)了體系良好的相容性，提高了護(hù)套材料的力學(xué)性能，改善了護(hù)套材料的加工性能，同時賦予護(hù)套材料優(yōu)異的彈性和韌性；木質(zhì)纖維素短纖維和棉短纖維加入體系中，在體系中分散均勻，與體系的粘合性好，與耐磨爐黑、碳納米管、納米碳酸鈣、蒙脫土、二硼化鋯、硫酸鈣晶須配合，起到了明顯的增強(qiáng)作用，在保持混煉膠的硫化特性的同時顯著提高了材料的熱空氣老化性能，同時提高了材料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和沖擊韌性；聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯其本身為大分子聚合物具有較高的強(qiáng)度，加入體系中，以較小粒子分散在體系中，起到增塑的作用，與環(huán)氧大豆油配合，顯著提高了體系的斷裂伸長率，賦予電纜護(hù)套材料良好的韌性，在受到外力作用時，會發(fā)生空洞化和不規(guī)則的塑性形變，從而吸收更多的能量，顯著提高護(hù)套材料的沖擊強(qiáng)度；γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷加入體系中，與乙烯基三乙氧基硅烷配合能與體系中填料表面的羥基發(fā)生作用，同時γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷能與對氨基二苯胺進(jìn)行接枝反應(yīng)，從而提高了填料在體系中的分散性，進(jìn)一步提高了護(hù)套材料的強(qiáng)度、韌性和熱氧老化性能。

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)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯25份、低密度聚乙烯5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、氧化鋅3份、硬脂酸1.5份、硫磺1份、高耐磨爐黑35份、碳納米管5份、納米碳酸鈣15份、蒙脫土10份、二硼化鋯2份、硫酸鈣晶須10份、木質(zhì)纖維素短纖維1份、棉短纖維12份、促進(jìn)劑M 0.5份、促進(jìn)劑BZ 2份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯5份、環(huán)氧大豆油10份、防老劑RD 0.2份、防老劑MB 1份、對氨基二苯胺0.5份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷3份、乙烯基三乙氧基硅烷1份。

實施例2

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯10份、低密度聚乙烯20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、氧化鋅5份、硬脂酸0.5份、硫磺3份、高耐磨爐黑25份、碳納米管20份、納米碳酸鈣5份、蒙脫土5份、二硼化鋯5份、硫酸鈣晶須2份、木質(zhì)纖維素短纖維8份、棉短纖維3份、促進(jìn)劑M 1.5份、促進(jìn)劑BZ 0.8份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯10份、環(huán)氧大豆油3份、防老劑RD 1份、防老劑MB 0.1份、對氨基二苯胺2份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷1份、乙烯基三乙氧基硅烷3份；

其中，所述天然橡膠為改性天然橡膠；所述改性天然橡膠按照以下工藝進(jìn)行制備：將天然膠乳、干酪素、磷酸鈉、去離子水混合均勻后加入高壓反應(yīng)釜中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯、油酸銨、過氧化氫異丙苯組成的混合液，混合均勻后攪拌25min，然后加入三乙烯四胺水溶液，混合均勻后打入二氧化碳至高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力為12MPa，將高壓反應(yīng)釜置于30℃的條件下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、干燥、丙酮提取后再次干燥得到所述改性天然橡膠。

對本實施例制備的高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料進(jìn)行性能檢測，其拉伸強(qiáng)度為29.1MPa，相對伸長率為685％，邵氏A硬度為64度；在空氣中，150℃下老化500h后進(jìn)行性能測試，其拉伸強(qiáng)度下降率為2.1％，拉斷伸長下降率為2.9％，邵氏A硬度增加2度。

實施例3

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯21份、低密度聚乙烯10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物9份、氧化鋅3.8份、硬脂酸1.2份、硫磺1.8份、高耐磨爐黑32份、碳納米管10份、納米碳酸鈣12份、蒙脫土9份、二硼化鋯3.2份、硫酸鈣晶須8份、木質(zhì)纖維素短纖維3份、棉短纖維10份、促進(jìn)劑M 0.9份、促進(jìn)劑BZ1.6份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯8份、環(huán)氧大豆油7.5份、防老劑RD 0.5份、防老劑MB 0.8份、對氨基二苯胺1份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷2.1份、乙烯基三乙氧基硅烷1.8份；

其中，所述天然橡膠為改性天然橡膠；所述改性天然橡膠按照以下工藝進(jìn)行制備：將天然膠乳、干酪素、磷酸鈉、去離子水混合均勻后加入高壓反應(yīng)釜中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯、油酸銨、過氧化氫異丙苯組成的混合液，其中，所述天然膠乳的固含量為60％，且天然膠乳、乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯的重量比為100:3:20:5，過氧化氫異丙苯的重量為天然膠乳重量的1.5％，干酪素的重量為天然膠乳重量的2％，磷酸鈉的重量為天然膠乳重量的5％，油酸銨的重量為天然膠乳重量的2％，混合均勻后攪拌10min，然后加入三乙烯四胺水溶液，三乙烯四胺水溶液中三乙烯四胺的重量為天然膠乳重量的1％，混合均勻后打入二氧化碳至高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力為13.8MPa，將高壓反應(yīng)釜置于25℃的條件下反應(yīng)3.5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、干燥、丙酮提取后再次干燥得到所述改性天然橡膠。

對本實施例制備的高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料進(jìn)行性能檢測，其拉伸強(qiáng)度為28.2MPa，相對伸長率為699％，邵氏A硬度為64度；在空氣中，150℃下老化500h后進(jìn)行性能測試，其拉伸強(qiáng)度下降率為1.8％，拉斷伸長下降率為2.5％，邵氏A硬度增加1.5度。

實施例4

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯15份、低密度聚乙烯18份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、氧化鋅4.5份、硬脂酸0.9份、硫磺2.5份、高耐磨爐黑28份、碳納米管18份、納米碳酸鈣9份、蒙脫土6.5份、二硼化鋯4.5份、硫酸鈣晶須4.8份、木質(zhì)纖維素短纖維7份、棉短纖維6份、促進(jìn)劑M 1.3份、促進(jìn)劑BZ 1份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯10份、環(huán)氧大豆油5份、防老劑RD 1份、防老劑MB 0.3份、對氨基二苯胺1.5份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷2.5份；

其中，所述天然橡膠為改性天然橡膠；所述改性天然橡膠按照以下工藝進(jìn)行制備：將天然膠乳、干酪素、磷酸鈉、去離子水混合均勻后加入高壓反應(yīng)釜中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯、油酸銨、過氧化氫異丙苯組成的混合液，其中，所述天然膠乳的固含量為55％，且天然膠乳、乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯的重量比為100:10:5:20，過氧化氫異丙苯的重量為天然膠乳重量的0.7％，干酪素的重量為天然膠乳重量的3％，磷酸鈉的重量為天然膠乳重量的1％，油酸銨的重量為天然膠乳重量的5％，混合均勻后攪拌22min，然后加入三乙烯四胺水溶液，三乙烯四胺水溶液中三乙烯四胺的重量為天然膠乳重量的0.4％，混合均勻后打入二氧化碳至高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力為12.8MPa，將高壓反應(yīng)釜置于28℃的條件下反應(yīng)2.8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、干燥、丙酮提取后再次干燥得到所述改性天然橡膠。

對本實施例制備的高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料進(jìn)行性能檢測，其拉伸強(qiáng)度為29.8MPa，相對伸長率為697％，邵氏A硬度為66度；在空氣中，150℃下老化500h后進(jìn)行性能測試，其拉伸強(qiáng)度下降率為1.3％，拉斷伸長下降率為2.1％，邵氏A硬度增加1度。

實施例5

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、聚氯乙烯20份、低密度聚乙烯15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物7份、氧化鋅4.2份、硬脂酸1份、硫磺2份、高耐磨爐黑30份、碳納米管15份、納米碳酸鈣10份、蒙脫土8份、二硼化鋯4份、硫酸鈣晶須6份、木質(zhì)纖維素短纖維5份、棉短纖維8份、促進(jìn)劑M 1.2份、促進(jìn)劑BZ 1.5份、聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯8.5份、環(huán)氧大豆油7份、防老劑RD 0.6份、防老劑MB 0.5份、對氨基二苯胺1.3份、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份；

其中，所述天然橡膠為改性天然橡膠；所述改性天然橡膠按照以下工藝進(jìn)行制備：將天然膠乳、干酪素、磷酸鈉、去離子水混合均勻后加入高壓反應(yīng)釜中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯、油酸銨、過氧化氫異丙苯組成的混合液，其中，所述天然膠乳的固含量為58％，且天然膠乳、乙烯基三乙氧基硅烷、氯乙酸烯丙酯、3-氯丙烯的重量比為100:7:12:15，過氧化氫異丙苯的重量為天然膠乳重量的1.2％，干酪素的重量為天然膠乳重量的2.6％，磷酸鈉的重量為天然膠乳重量的3.2％，油酸銨的重量為天然膠乳重量的3％，混合均勻后攪拌15min，然后加入三乙烯四胺水溶液，三乙烯四胺水溶液中三乙烯四胺的重量為天然膠乳重量的0.65％，混合均勻后打入二氧化碳至高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力為13.2MPa，將高壓反應(yīng)釜置于26℃的條件下反應(yīng)3.2h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、干燥、丙酮提取后再次干燥得到所述改性天然橡膠；

所述木質(zhì)纖維素短纖維的直徑為10-15μm，長度為2-3mm；棉短纖維長度為1-1.5mm，直徑為7-10μm。

對本實施例制備的高強(qiáng)度抗沖擊天然橡膠電纜護(hù)套材料進(jìn)行性能檢測，其拉伸強(qiáng)度為30.3MPa，相對伸長率為701％，邵氏A硬度為66度；在空氣中，150℃下老化500h后進(jìn)行性能測試，其拉伸強(qiáng)度下降率為1.2％，拉斷伸長下降率為2.3％，邵氏A硬度增加1度。

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)。