一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，由以下重量份的原料制備制成：水鎂石粉10?13、多聚磷酸3.2?4、十二胺0.9?1.4、錫鉍合金粉6?8、聚丙烯26?33、碳纖維14?16、超高分子量聚乙烯17?23、抗氧化劑10100.2?0.4、三氧化二銻4.6?5、硬脂酸鋁0.2?0.4、尼龍643?50、無水乙醇適量、二甲苯適量、去離子水適量；本發(fā)明具有耐磨性突出、機械強度高、阻燃性能優(yōu)異、低煙無毒、絕緣性能良好等特點，生產(chǎn)工藝簡單，原料來源廣泛，成本低，值得推廣。
【專利說明】
一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電纜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物由于其價格低廉、質(zhì)地輕、比強度大，導(dǎo)熱系數(shù)小和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。大多數(shù)的聚合物都是良好的電絕緣體，電阻率高，容易產(chǎn)生靜電，從而限制其應(yīng)用。抗靜電的危害越來越大，如干擾飛機無線電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，影響飛機的運行，制藥廠設(shè)備聚合物外殼容易靜電吸附塵埃，影響藥品純度等，近幾年，國家鐵路交通發(fā)展迅速，鐵路系統(tǒng)的控制越來越復(fù)雜，電氣控制設(shè)備越來越多，對電纜需求量也越來越大。其中抗靜電性顯得尤其重要。
[0003]《導(dǎo)電_抗靜電聚合物納米復(fù)合材料的制備及其性能研究》一文中作者利用低熔點金屬、碳納米管等導(dǎo)電填料制備得到導(dǎo)電抗靜電聚合物復(fù)合材料及纖維，提出了新的制備方法和新原理，采用電導(dǎo)率高、易加工的低熔點金屬作為導(dǎo)電填料，通過熔融共混以及固相拉伸等方法，制備出復(fù)合纖維，得出聚合物/低熔點導(dǎo)電金屬復(fù)合纖維具有電阻率隨著拉伸倍率的提高而降低的性質(zhì)，與未含有低導(dǎo)電熔點纖維的復(fù)合纖維比較，其復(fù)合纖維的強度和斷裂伸長率都有所提高。通過在復(fù)合纖維中添加碳納米管和納米蒙脫土顯著降低了金屬顆粒粒徑，使得復(fù)合纖維獲得了更加優(yōu)異的電性能和力學(xué)性能。雖然本發(fā)明能夠解決電纜導(dǎo)電抗靜電等方面的要求，但是隨著機車技術(shù)的發(fā)展，對電纜的鋪設(shè)環(huán)境和使用性能要求越來越高，單純的單一性能已不能滿足市場需求，本發(fā)明在這基礎(chǔ)上進行改進，以期達到耐彎曲性能好、防火阻燃、綠色環(huán)保、耐老化等的特性，使其達到鐵路工程中對電纜的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，由以下重量份的原料制備制成:水鎂石粉10-13、多聚磷酸3.2-4、十二胺0.9-1.4、錫鉍合金粉6-8、聚丙烯26-33、碳纖維14-16、超高分子量聚乙烯17-23、抗氧化劑10100.2-0.4、三氧化二銻4.6-5、硬脂酸鋁0.2-0.4、尼龍643-50、無水乙醇適量、二甲苯適量、去離子水適量。
[0006]所述一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，由以下具體步驟制備制成:
(I)將碳纖維在二甲苯中超聲處理2h，同時進行機械攪拌，然后將超高分子量聚乙烯和抗氧化劑1010加到上述溶液中，并將該混合液在氮氣保護下升溫至140°C，保持30min，隨后將上述混合均勻的溶液迅速倒入培養(yǎng)皿中，在室溫下干燥，最后置于60°C真空干燥箱中上下熱烘24h直至二甲苯完全揮發(fā)； (2)將無水乙醇和去離子水按照質(zhì)量比9:1配置混合溶液，將水鎂石粉加到乙醇溶液中按照g:ml比1:6攪拌成楽并球磨10-20min，再將球磨后的溶液倒入高壓反應(yīng)Il中于100°C下活化2-2.5h，活化結(jié)束后轉(zhuǎn)移至帶有磁力攪拌器的水浴鍋中，待溫度為70°C時加入多聚磷酸乙醇溶液，攪拌反應(yīng)10-20min后加入十二胺，反應(yīng)1-1.5h，真空抽濾用無水乙醇清洗沉淀物多次，然后置于烘箱中于80°C下干燥得復(fù)合阻燃劑備用；
(3 )將聚丙烯在烘箱中80 0C下烘干6-8h，冷卻后切成顆粒，將三氧化二銻、錫鉍合金粉、步驟(2)制備的產(chǎn)物、硬脂酸鋁和預(yù)處理的聚丙烯粒料按照配比在高速攪拌機中混合均勻，然后加到雙螺桿擠出機擠出造粒，再將顆粒在80°C下烘干4-5h，之后置于毛細管流變儀中，制成混合原絲，將原絲夾持在夾具上，在170-180°C的環(huán)境加熱箱內(nèi)，以10mm/min的速度均勻拉伸纖維；
(4)將剩余其余的成分按照配方量和步驟(I )、( 2)制備的產(chǎn)物通過密煉機熔融共混，溫度為160-175°C，時間為15-25min，再使用開煉機將步驟(3)制備的產(chǎn)物混入上述復(fù)合材料中，最后通過單螺桿擠出機造粒，再將粒子在10-15m/min的擠出速率下，通過擠壓模擠出成纜材冷卻至常溫即可。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明通過使用低熔點金屬作為導(dǎo)電填料，結(jié)合熔融混合和固相拉伸的手段，制備了導(dǎo)電、抗靜電復(fù)合纖維，使其擁有良好的強度和斷裂伸長率，且具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能，解決了金屬與基體材料相容性差、容易氧化導(dǎo)致電導(dǎo)率下降的問題，并且利用的多聚磷酸對水鎂石表面進行改性，使其表面包覆一層多聚磷酸銨，增強了粉體與高分子材料之間的相容性，實現(xiàn)了高分子無鹵阻燃，綠色環(huán)保安全，并且?guī)椭y分散的納米粒子在聚合物中分散，完善了金屬/導(dǎo)電/抗靜電/阻燃的體系，大幅度降低了擊穿率，提高了材料的電學(xué)穩(wěn)定性和安全性，本發(fā)明具有耐磨性突出、機械強度高、阻燃性能優(yōu)異、低煙無毒、絕緣性能良好等特點，生產(chǎn)工藝簡單，原料來源廣泛，成本低，值得推廣。
【具體實施方式】
[0008]—種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，由以下重量份(公斤)的原料制備制成:水鎂石粉10、多聚磷酸3.2、十二胺0.9、錫鉍合金粉6、聚丙烯26、碳纖維14、超高分子量聚乙烯17、抗氧化劑10100.2、三氧化二銻4.6、硬脂酸鋁0.2、尼龍643、無水乙醇適量、二甲苯適量、去1?子水適量O
[0009]所述一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，由以下具體步驟制備制成:
(1)將碳纖維在二甲苯中超聲處理2h，同時進行機械攪拌，然后將超高分子量聚乙烯和抗氧化劑1010加到上述溶液中，并將該混合液在氮氣保護下升溫至140°C，保持30min，隨后將上述混合均勻的溶液迅速倒入培養(yǎng)皿中，在室溫下干燥，最后置于60°C真空干燥箱中上下熱烘24h直至二甲苯完全揮發(fā)；
(2)將無水乙醇和去離子水按照質(zhì)量比9:1配置混合溶液，將水鎂石粉加到乙醇溶液中按照g:ml比1:6攪拌成漿并球磨lOmin，再將球磨后的溶液倒入高壓反應(yīng)釜中于100°C下活化2h，活化結(jié)束后轉(zhuǎn)移至帶有磁力攪拌器的水浴鍋中，待溫度為70°C時加入多聚磷酸乙醇溶液，攪拌反應(yīng)1min后加入十二胺，反應(yīng)lh，真空抽濾用無水乙醇清洗沉淀物多次，然后置于烘箱中于80°C下干燥得復(fù)合阻燃劑備用；
(3 )將聚丙烯在烘箱中80 0C下烘干6h，冷卻后切成顆粒，將三氧化二銻、錫鉍合金粉、步驟(2)制備的產(chǎn)物、硬脂酸鋁和預(yù)處理的聚丙烯粒料按照配比在高速攪拌機中混合均勻，然后加到雙螺桿擠出機擠出造粒，再將顆粒在80°C下烘干4h，之后置于毛細管流變儀中，制成混合原絲，將原絲夾持在夾具上，在170°C的環(huán)境加熱箱內(nèi)，以10mm/min的速度均勻拉伸纖維；
(4)將剩余其余的成分按照配方量和步驟(I )、( 2)制備的產(chǎn)物通過密煉機熔融共混，溫度為160°C，時間為15min，再使用開煉機將步驟(3)制備的產(chǎn)物混入上述復(fù)合材料中，最后通過單螺桿擠出機造粒，再將粒子在10m/min的擠出速率下，通過擠壓模擠出成纜材冷卻至常溫即可。
[0010]該機車電纜材料的性能測試如下:
拉伸強度(MPa ): 16.5;斷裂伸長率(%):402;體積電阻率(Ω.πι):3.7X1013;介電強度(MV/m): 28;氧指數(shù)(％): 31;載荷下伸長率(％):1O;永久變形率(％): O。
【主權(quán)項】
1.一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，其特征在于，由以下重量份的原料制備制成:水鎂石粉10-13、多聚磷酸3.2-4、十二胺0.9-1.4、錫鉍合金粉6_8、聚丙烯26-33、碳纖維14-16、超高分子量聚乙烯17-23、抗氧化劑10100.2-0.4、三氧化二銻4.6-5、硬脂酸鋁0.2-0.4、尼龍643-50、無水乙醇適量、二甲苯適量、去離子水適量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄壁機車電纜用高耐磨無鹵阻燃絕緣料，其特征在于，由以下具體步驟制備制成: (1)將碳纖維在二甲苯中超聲處理2h，同時進行機械攪拌，然后將超高分子量聚乙烯和抗氧化劑1010加到上述溶液中，并將該混合液在氮氣保護下升溫至140°C，保持30min，隨后將上述混合均勻的溶液迅速倒入培養(yǎng)皿中，在室溫下干燥，最后置于60°C真空干燥箱中上下熱烘24h直至二甲苯完全揮發(fā)； (2)將無水乙醇和去離子水按照質(zhì)量比9:1配置混合溶液，將水鎂石粉加到乙醇溶液中按照g:ml比1:6攪拌成楽并球磨10-20min，再將球磨后的溶液倒入高壓反應(yīng)Il中于100°C下活化2-2.5h，活化結(jié)束后轉(zhuǎn)移至帶有磁力攪拌器的水浴鍋中，待溫度為70°C時加入多聚磷酸乙醇溶液，攪拌反應(yīng)10-20min后加入十二胺，反應(yīng)1-1.5h，真空抽濾用無水乙醇清洗沉淀物多次，然后置于烘箱中于80°C下干燥得復(fù)合阻燃劑備用； (3 )將聚丙烯在烘箱中80 0C下烘干6-8h，冷卻后切成顆粒，將三氧化二銻、錫鉍合金粉、步驟(2)制備的產(chǎn)物、硬脂酸鋁和預(yù)處理的聚丙烯粒料按照配比在高速攪拌機中混合均勻，然后加到雙螺桿擠出機擠出造粒，再將顆粒在80°C下烘干4-5h，之后置于毛細管流變儀中，制成混合原絲，將原絲夾持在夾具上，在170-180°C的環(huán)境加熱箱內(nèi)，以10mm/min的速度均勻拉伸纖維； (4)將剩余其余的成分按照配方量和步驟(1)、(2)制備的產(chǎn)物通過密煉機熔融共混，溫度為160-175°C，時間為15-25min，再使用開煉機將步驟(3)制備的產(chǎn)物混入上述復(fù)合材料中，最后通過單螺桿擠出機造粒，再將粒子在10-15m/min的擠出速率下，通過擠壓模擠出成纜材冷卻至常溫即可。
【文檔編號】C08K7/06GK105820558SQ201610289673
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】李訓(xùn)祥, 王興祥, 胡云昌, 李貽鳳, 周志梅, 李如寶
【申請人】安徽省康利亞股份有限公司