本發(fā)明涉及電纜料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料。
背景技術(shù)：
低密度聚乙烯由于在加工過程中粘度較低并且在拉伸過程中具有高熔體強(qiáng)度同時(shí)還兼?zhèn)錁O強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕、耐酸堿、耐油、質(zhì)輕無毒、使用壽命長等常規(guī)材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用范圍已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的各個(gè)方面，例如電線電纜、輸送管道、汽車內(nèi)飾和建筑材料等。但是聚乙烯的氧指數(shù)值低，易燃，并且在自然條件下，就能快速燃燒，放熱量大，更糟糕的是伴有熔滴行為，可能引發(fā)二次火災(zāi)，并且受熱分解時(shí)也會(huì)揮發(fā)出大量有毒有害氣體，威脅到人民生命財(cái)產(chǎn)安全，并且耐水性也差，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。所以需要對其阻燃，并提高耐水性能，降低發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的幾率，故對其進(jìn)行阻燃處理顯得尤為重要。
《新型膨脹阻燃低密度聚乙烯的制備及其性能研究》一文作者針對目前低密度聚乙烯材料無鹵阻燃過程中存在耐水性差的技術(shù)難題，采用大分子成炭技術(shù)與微膠囊包裹技術(shù)相結(jié)合的方式，研制新型耐水無鹵膨脹阻燃低密度聚乙烯復(fù)合材料，其中成炭劑選用三嗪類衍生物CFA，脫水劑和發(fā)泡劑選用硅凝膠包裹的聚磷酸銨，這種新型的低密度聚乙烯材料不僅具有較高的熱穩(wěn)定性能和阻燃性能，同時(shí)也克服了耐水性差的困難。雖然本發(fā)明解決了低密度聚乙烯阻燃性差、耐水性差的問題，提高了聚乙烯在使用過程中的安全系數(shù)，但是低密度聚乙烯然而用于高壓領(lǐng)域的直流電纜在運(yùn)行過程中，聚乙烯的低電導(dǎo)率特性使得內(nèi)部積聚的空間電荷難以擴(kuò)散，引起局部場強(qiáng)的嚴(yán)重畸變，尤其當(dāng)滿負(fù)荷運(yùn)行中存在溫度梯度效應(yīng)時(shí)，此現(xiàn)象更為嚴(yán)重，當(dāng)絕緣層表面局部場強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，便會(huì)引起局部放電、樹脂化等絕緣老化現(xiàn)象，大大降低電纜的使用壽命，對此在改善聚乙烯阻燃、防水性能的同時(shí)，提高其絕緣性尤為顯得迫切。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料，由以下重量份的原料制備制成：低密度聚乙烯40-45、聚磷酸銨11-13、OP100.3-0.5、正硅酸乙酯12-15、大豆蛋白纖維10-14、馬來酸酐10-15、丙烯酸2-2.5、過硫酸銨1.5-2、羧酸化二氧化鈦溶膠7-9、氯化鈣2.6-3、聚乙烯吡咯酮1.1-1.4、乙炔炭黑3-4、無水乙醇適量、去離子水適量。
所述一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料，由以下具體步驟制成：
（1）將去離子水和無水乙醇按質(zhì)量比1:2加到燒瓶中，邊攪拌邊升溫到40℃，加入聚磷酸銨攪拌使其溶解，溶解后向上述溶液中緩慢加入OP10，并用氨水調(diào)節(jié)體系pH值9-10，繼續(xù)攪拌10-20min，再將正硅酸乙酯加到上述溶液中，待滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)2-3h，最后冷卻至室溫，過濾、干燥、水洗并放入烘箱中干燥得產(chǎn)物；
（2）將馬來酸酐中加入去離子水，邊攪拌邊升高溫度，至70℃時(shí)停止加熱，恒溫保持，將過硫酸銨用去離子水溶解后和丙烯酸混合，攪拌均勻后緩慢滴加到馬來酸酐溶液中，15-20min內(nèi)滴加完畢，然后加入大豆蛋白纖維，恒溫反應(yīng)4-5h，減壓過濾，真空干燥；
（3）將羧酸化二氧化鈦溶膠用3-4倍量的無水乙醇稀釋，將乙炔炭黑、氯化鈣、聚乙烯吡咯酮和去離子水混合，超聲輔助溶解，攪拌均勻，得乙炔炭黑基液，然后將乙炔炭黑基液和羧酸化二氧化鈦溶膠混合，攪拌均勻，真空脫氣無氣泡，然后置于干燥箱中烘干；
（4）將步驟（3）制備的產(chǎn)物加入3-4倍量份的二甲苯，超聲分散20-30min，將分散好的懸浮液在機(jī)械攪拌作用下加熱至沸騰，加入10%的低密度聚乙烯繼續(xù)攪拌3h，然后加到無水乙醇與去離子水體積比1:1的溶液中，過濾，干燥；
（5）將步驟（1）和步驟（2）制備的產(chǎn)物在真空干燥箱中80℃下干燥5-6h，取出后和步驟（4）制備的產(chǎn)物、其余的剩余物料在雙輥軋機(jī)中溫度為150℃，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分熔融共混10-15min，壓制成型后在80℃的真空干燥箱中退火，短路24h，后以5℃/min勻速降至室溫即可。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明采用馬來酸酐-丙烯酸接枝大豆蛋白纖維，不僅能夠增加其與聚乙烯的相容性，并且能夠充當(dāng)炭源，能夠和改性聚磷酸銨一起生成了膨脹型碳層，附著在材料表面，阻止了熱量并且杜絕了與氧氣的接觸，又降低了可燃性氣體的放散速度，提高了材料的阻燃性能，制備的混合粉末與低密度聚乙烯之間產(chǎn)生分子間作用力，并在真空干燥箱中消除壓制過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，使材料的結(jié)晶形態(tài)更完善，消除在樣品制備過程中內(nèi)部產(chǎn)生的空間電荷，提高了擊穿強(qiáng)度，起到良好的絕緣作用，并且還增強(qiáng)了電纜料的阻氣、防霉等性能，本發(fā)明制備的絕緣材料具有高機(jī)械強(qiáng)度、低煙無毒、耐磨性好，耐高溫性能優(yōu)異等特點(diǎn)，拉伸強(qiáng)度高，機(jī)械性能好，原料易得，值得推廣。
具體實(shí)施方式
一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料，由以下重量份（公斤）的原料制備制成：低密度聚乙烯40、聚磷酸銨11、OP100.3、正硅酸乙酯12、大豆蛋白纖維10、馬來酸酐10、丙烯酸2、過硫酸銨1.5、羧酸化二氧化鈦溶膠7、氯化鈣2.6、聚乙烯吡咯酮1.1、乙炔炭黑3、無水乙醇適量、去離子水適量。
所述一種阻氣防霉性能優(yōu)異的絕緣材料，由以下具體步驟制成：
（1）將去離子水和無水乙醇按質(zhì)量比1:2加到燒瓶中，邊攪拌邊升溫到40℃，加入聚磷酸銨攪拌使其溶解，溶解后向上述溶液中緩慢加入OP10，并用氨水調(diào)節(jié)體系pH值9，繼續(xù)攪拌10min，再將正硅酸乙酯加到上述溶液中，待滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)2h，最后冷卻至室溫，過濾、干燥、水洗并放入烘箱中干燥得產(chǎn)物；
（2）將馬來酸酐中加入去離子水，邊攪拌邊升高溫度，至70℃時(shí)停止加熱，恒溫保持，將過硫酸銨用去離子水溶解后和丙烯酸混合，攪拌均勻后緩慢滴加到馬來酸酐溶液中，15min內(nèi)滴加完畢，然后加入大豆蛋白纖維，恒溫反應(yīng)4h，減壓過濾，真空干燥；
（3）將羧酸化二氧化鈦溶膠用3倍量的無水乙醇稀釋，將乙炔炭黑、氯化鈣、聚乙烯吡咯酮和去離子水混合，超聲輔助溶解，攪拌均勻，得乙炔炭黑基液，然后將乙炔炭黑基液和羧酸化二氧化鈦溶膠混合，攪拌均勻，真空脫氣無氣泡，然后置于干燥箱中烘干；
（4）將步驟（3）制備的產(chǎn)物加入3倍量份的二甲苯，超聲分散20min，將分散好的懸浮液在機(jī)械攪拌作用下加熱至沸騰，加入10%的低密度聚乙烯繼續(xù)攪拌3h，然后加到無水乙醇與去離子水體積比1:1的溶液中，過濾，干燥；
（5）將步驟（1）和步驟（2）制備的產(chǎn)物在真空干燥箱中80℃下干燥5h，取出后和步驟（4）制備的產(chǎn)物、其余的剩余物料在雙輥軋機(jī)中溫度為150℃，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分熔融共混10min，壓制成型后在80℃的真空干燥箱中退火，短路24h，后以5℃/min勻速降至室溫即可。
該電纜材料的性能參數(shù)如下：
伸長率：＞480%；抗張強(qiáng)度：＞13MPa；熱沖擊性：180±1℃/1h，不開裂；極限氧指數(shù)：28%；垂直燃燒等級(jí)：V-0級(jí)。