CN109021450A - 一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 - Google Patents
一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109021450A CN109021450A CN201810806126.6A CN201810806126A CN109021450A CN 109021450 A CN109021450 A CN 109021450A CN 201810806126 A CN201810806126 A CN 201810806126A CN 109021450 A CN109021450 A CN 109021450A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixture
- parts
- temperature
- shock resistance
- high heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
- C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/38—Boron-containing compounds
- C08K2003/387—Borates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/18—Applications used for pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
- C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
- C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及电缆保护管材料技术领域,具体涉及一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管,该抗冲击高耐热材料包括如下重量份的原料:PVC树脂75‑100份、TPE树脂12‑15份、PP树脂20‑25份、电磁屏蔽材料12‑18份、抗冲击改性剂10‑15份、耐热填料6‑10份、阻燃剂15‑20份、偶联剂12‑18份和相容剂5‑15份。本发明的复合材料具有优异的高耐热性和抗冲击性能,抗冲击强度为19.81KJ/m2‑23.75KJ/m2,热变形温度为98‑113℃,电磁屏蔽效能为19.78‑38.16dB;并通过利用电磁屏蔽材料对电磁波进行反射和吸收,达到较佳的电磁屏蔽效果,机械力学性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及电缆保护管材料技术领域,具体涉及一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管。
背景技术
随着无线通讯工具、广播电视业的高速发展、办公电脑自动化的全面推广、电动汽车的迅速普及,电磁辐射可谓无处不在、无孔不入,成为一种新型的环境污染,同时,随着技术的发展,电缆亦广泛应用于电力***、信息传输、仪表***等领域,而PVC材料的质量轻,机械强度佳,并具有优良的绝缘性、阻燃性、耐腐蚀性等性能,价格成本低,来源广泛,被广泛应用于电缆保护材料。
但是,电磁辐射容易对人体健康造成影响,其中对胎儿、幼儿的健康影响最大,长期暴露于电磁辐射之下,可诱发癌症,如白血病等,成为多种疾病的诱因;另外,电磁波能无阻碍地穿过塑料保护外壳产生干扰,对仪器仪表等电子器件造成干扰,使电子器件的正常功能受到干扰或阻碍,导致不能正常使用,尤其在航空飞行领域和医疗设备领域等仪器精密度要求高的领域,电缆产生的电磁干扰会影响仪器正常工作,容易影响航空的飞行安全和医疗设备的准确度。同时,由于电缆保护管的应用环境恶劣,需对电缆材料进行性能改性,提高电缆保护管的使用寿命,避免由于电缆保护管发生损坏造成内部电线外漏或电线断线出现漏电或短路事故。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种抗冲击高耐热材料,该材料具有优异的高耐热性和抗冲击性能,并通过利用聚苯胺-氧化石墨烯复合材料对电磁波进行反射和吸收,达到较佳的电磁屏蔽效果,机械力学性能优良。
本发明的另一目的在于提供一种抗冲击高耐热材料的制备方法,该制备方法操作步骤简单,控制方便,生产效率高,生产成本低,制得的复合材料质量稳定,可适用于大规模生产。
本发明的再一目的在于提供一种应用该抗冲击高耐热材料制得的电缆保护管,该电缆保护管具有优异的高耐热性和抗冲击性能,且电磁屏蔽性能佳,能将电缆产生的电磁波进行反射和吸收,避免电磁波对电子器件造成干扰或影响人体健康,具有较佳的阻燃性、拉伸强度和硬度等综合性能,机械力学性能优良。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1-2:3-5组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为3-8:2-6:1.5-2组成的混合物。
本发明通过采用上述原料制备复合材料,能使PVC-TPE-PP复合材料具有优异的抗冲击性能、耐候性和阻燃性能,力学性能优良,采用的TPE树脂环保无毒,具有优良的耐候性、耐老化性和抗疲劳性,在常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型的塑料性能,兼备橡胶与塑料的双重性能,作用于PVC能具有能对PVC树脂进行改性,提高PVC树脂的耐候性、抗冲击性和加工成型性;采用的PP树脂结晶度高,结构规整,韧性高,耐热性好,化学稳定性高,抗电压性能佳,作用于PVC树脂能对其进行改性,提高PVC树脂的耐候性、韧性、耐热性和稳定性,三者树脂相聚合作用,能使制得的复合材料具有优良的耐候性、抗冲击性、抗电压性、加工成型性等综合性能。
而采用的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料能利用吸收电磁波和反射电磁波而起到电磁屏蔽的作用,提高复合材料的抗电磁波性能,其中,氧化石墨烯具有优异的物理性能,吸收电磁波性能佳,且成本低,与导电性能佳的聚苯胺相聚合,能使复合材料具有较佳的屏蔽电导率,能对电磁波进行反射,起到优异的屏蔽作用;而通过采用阻燃剂能有效提高复合材料的阻燃效果和抑烟效果,采用的相容剂能有效促进PVC树脂、TPE树脂和PP树脂三种聚合物结合在一体,进而得到稳定的共混物体系;采用的偶联剂能有效地促进树脂聚合物与抗冲击改性剂、耐热填料、阻燃剂等助剂的交联偶合,提高树脂聚合物的综合性能,并形成稳定的共混物体系;通过采用碳酸钙、木质纤维素和硅化镁作为耐热填料,并严格控制三者的混合比例,能有效提高复合材料的耐热性、加工流动性能,降低表面光泽度。
优选的,所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉、玻璃鳞片和玻璃纤维中的至少两种。
本发明通过将SiO2-玻璃粉、玻璃鳞片、玻璃纤维中的至少两种混合添加到体系中,增强复合材料抗冲击性能的同时还可以提高复合材料的弯曲性能,是复合材料具有高抗冲击性和良好的韧性;其中,采用的玻璃鳞片在树脂中呈平行重叠排列的宫式结构,形成致密的结构,能显著的提高复合材料的抗冲击性能。更为优选的,所述SiO2-玻璃粉采用上海仁谦化工科技有限公司的RQ-B系列玻璃粉。
优选的,所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚、十溴二苯基乙烷、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚、三氧化二锑、氧化锌和硼酸锌中的至少一种。
本发明通过采用聚苯胺-氧化石墨烯复合材料能利用吸收电磁波和反射电磁波而起到电磁屏蔽的作用,提高复合材料屏蔽电磁波的作用,其中的氧化石墨烯具有优异的物理性能,吸收电磁波性能佳,且成本低,与导电性能佳的聚苯胺相聚合,能使复合材料具有较佳的屏蔽电导率,能对电磁波进行反射,提高了复合材料的电磁屏蔽作用。
本发明通过采用上述种类的阻燃剂,环保无害,能与其他原料相配合作用、协同反应,并能提高复合材料的阻燃性能,对复合材料的性能影响较小;其中,十溴二苯醚热稳定性好,阻燃效能高,与三氧化二锑相配合使用时,相互有明显的协效作用,使制得的复合材料具有更高的阻燃效能,热稳定性更好;其中的三氧化二锑、氧化锌和硼酸锌起到阻燃协效的作用,能在气相中捕获自由基,并在凝聚相发挥协效作用,在PVC-TPE-PP复合材料表面形成硬实的炭层,进而对复合材料起到较佳的阻燃、防火作用,并起到抑烟效果,改善复合材料的色泽;采用的三氧化二锑添加量少,并且足可与阻燃剂相互协效作用,有效提高复合材料的阻燃性,采用的氧化锌能促进成炭反应,减少阻燃剂的用量,提高热稳定性,减少生烟量;采用的硼酸锌无毒无害,热稳定性高,分散性好,能有效提高复合材料的阻燃性能,并能减少燃烧时的烟雾产生,并可调节复合材料的机械性能。更为优选的,所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为2-3:1.2-1.8:1组成的混合物。
优选的,所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种;所述相容剂为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯一丙烯腈共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
本发明通过采用上述种类的偶联剂,能与其他原料相配合作用、协同反应,有效提高各原料间的紧密结合,能提高PVC树脂、TPE树脂、PP树脂与阻燃剂、抗冲击剂、耐热填料、偶联剂、相容剂之间的界面性能,提高原料的分散性、黏性、相容性和加工性能,使制得的复合材料具有较佳的分散性、粘结力、抗老化性能、强度等综合性能;其中,采用的乙烯基三乙氧基硅烷可有效提高各原料之间的亲和力,增强PVC-TPE-PP复合材料的强度;采用的甲基三乙氧基硅烷能有效提高复合材料的抗冲性能、流变性、加工性和稳定性等性能。更为优选的,所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为1-2:1:2-3组成的混合物。
本发明通过采用上述种类的相容剂,能与其他原料相配合作用、协同反应,有效降低PVC树脂、TPE树脂、PP树脂分子间的界面张力,进而提高界面粘接力,使分散相和连续相均匀,形成稳定的结构,促进树脂聚合物与其他原料的相互配合反应,提高复合材料的拉伸强度、抗冲击强度等机械性能,改善加工流变性,提高表面光洁度。更为优选的,所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为2.4-3.2:1组成的混合物。
优选的,所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取1-3份质量分数为2-10%的氧化石墨烯水溶液加入至45-55份去离子水中,然后加入50-60份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取1-3份质子酸和2-5份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3-4h,制得混合料B;
步骤(3):取12-15份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌50-70min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
本发明通过采用上述步骤制备聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,将氧化石墨烯加入至单体中,同时添加引发剂,能使苯胺单体聚合生成聚苯胺,同时氧化石墨烯与单体发生原位聚合反应,能使氧化石墨烯在聚合体系中分散得比较均匀,氧化石墨烯与聚苯胺的相互作用能使聚苯胺均匀地包覆在氧化石墨烯的表面,提高了聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的稳定性,并利用聚苯胺的高电导率特性对电磁波进行反射,结合氧化石墨烯的高吸波特性对电磁波进行吸收,两者结合,具有反射电磁波性能的聚苯胺包覆着具有吸收电磁波性能的氧化石墨烯,使复合材料先利用包覆的聚苯胺进行电磁波反射、再利用氧化石墨烯对未完全反射的电磁波进行吸收,使制得的复合具有优异的电磁屏蔽作用;而通过严格控制氧化石墨烯和聚苯胺的用量,能复合材料具有较佳的稳定性和电磁屏蔽性能,若氧化石墨烯的用量远大于苯胺单体的用量,容易使得部分氧化石墨没有被聚苯胺所包覆,降低了复合材料的稳定性,并降低复合材料反射电磁波的性能,降低了复合的电磁屏蔽性能稳定性,降低了复合的电磁屏蔽作用;若氧化石墨烯的用量远小于苯胺单体的用量,则降低了复合材料吸收电磁波的性能,降低了复合材料的电磁屏蔽作用。
而采用本发明的操作步骤制得的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,电导率达1.168-2.018S/cm,能使复合材料具有较佳的导电率,能对电磁波进行反射而起到电磁屏蔽的作用。
而通过加入稳定剂,能提高氧化石墨烯的空间稳定性,便于后续与聚苯胺相作用生成稳定的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,并能提高氧化石墨烯在复合材料中的吸收电磁波稳定性。
而通过加入质子酸,能有效地提高苯胺单体制得的聚苯胺的规整度、掺杂率和电性能,提高聚苯胺的电导率,进而提高氧化石墨烯-聚苯胺复合材料的反射电磁波性能,提高复合材料的电磁屏蔽作用;若质子酸的用量过多,则使得复合材料的电导率过大,反而降低了复合材料的电磁屏蔽效果;若质子酸的用量过少,则使得复合材料的电导率不足,电磁屏蔽效果不理想。
而通过加入引发剂,能有效地促进苯胺单体的聚合反应,以及促进氧化石墨烯水溶液与聚苯胺的原位聚合反应,提高聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的电导率和电磁屏蔽作用;并严格控制引发剂的用量,能有效提高反应体系中的有效活性因子以及聚合度,提高复合材料的电导率和电磁屏蔽作用;若引发剂的用量过少,则反应体系中只有少量的有效活性因子,反应得到的复合物的聚合度较低,电导率较低,电磁屏蔽效果不理想;若引发剂的用量过多,则聚合物的主链共轭结构容易遭到破坏,降低了电导率和电磁屏蔽作用。
优选的,所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3-4:2-3:1-1.5组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3-4:1组成的混合物。
本发明通过采用聚乙烯基吡咯烷酮作为稳定剂,并严格控制其质量分数,能有效提高氧化石墨烯的空间稳定性,便于后续与聚苯胺通过原位聚合反应生成稳定的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,并能提高氧化石墨烯在复合材料中的吸收电磁波稳定性。
本发明通过采用磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸作为质子酸,利用小分子无机酸(高氯酸)的高导电率,以及大分子有机酸(磺基水杨酸、对甲苯磺酸)的高电导率和表面活化作用,有效增强制得的聚苯胺的溶解度,提高聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的耐热性能和加工性能。其中,磺基水杨酸和对甲苯磺酸中存在的对阴离子体积较大,减弱了制得的聚苯胺分子间的相互作用力,同时聚苯胺分子间和分子内以伸展链构象存在,增大了链间距,发生电荷离域化,因而具有较高的电导率,同时由于对阴离子的活化作用,增加聚苯胺的溶解性;而高氯酸在掺杂反应时其分子链结构与分子之间相互的排列有利于电子的跃迁和电子云的离域,因而具有较高的电导率;通过将磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以3-4:2-3:1-1.5的比例混合作为质子酸,能有效地提高聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的导电率、溶解稳定性、耐热性和加工性能,使制得的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的具有优异的电磁屏蔽性能。
本发明通过采用过硫酸铵和过硫酸钾作为引发剂,能有效地促进苯胺单体的聚合反应,以及促进氧化石墨烯水溶液与聚苯胺的原位聚合反应,提高聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的电导率和电磁屏蔽作用。
优选的,所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为150-250W,超声搅拌的时间为30-40min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为-5℃~4℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为-5℃~4℃,混合搅拌的温度为-5℃~4℃。
本发明通过严格控制步骤(1)的超声搅拌功率和时间,能使氧化石墨烯水溶液在稳定剂的作用下得到充分的空间稳定效果,使空间稳定的氧化石墨烯与聚苯胺通过原位聚合反应生成稳定的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料,并能提高氧化石墨烯在复合材料中的吸收电磁波稳定性;
通过严格控制步骤(2)的混合搅拌温度,是由于苯胺单体在质子酸的掺杂作用下聚合成聚苯胺的过程属于放热反应,是自由基的氧化与还原,而反应温度过高,会过度较快反应速度,苯胺单体的快速聚合会使其只发生局部氧化,削弱了主链的氧化成分,会使聚苯胺在质子酸的酸性溶液中加快水解,破坏聚苯胺的链接结构,影响质子酸和苯胺单体的掺杂作用,以及影响聚苯胺的生成,降低聚苯胺的电导率,降低复合材料的电磁屏蔽性能;因而通过采用较低的混合搅拌反应温度,能提高聚苯胺链节的规整度,延缓链终止的时间,增加聚苯胺分子质量促进其生成,提高聚苯胺的电导率和电磁波反射性能,提高制得的复合材料的电磁屏蔽作用。
同样地,通过严格控制步骤(3)中加入的引发剂温度以及混合搅拌温度,能提高聚苯胺与氧化石墨烯复合聚合过程的链节规整度,延缓链终止的时间,增加复合材料的分子质量,提高复合材料的电导率、反射电磁波性能和吸收电磁波性能,使制得的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料具有优异的电磁屏蔽作用。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现:一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
优选的,所述第一次混合搅拌的搅拌转速为800-1000r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1500-1800r/min;所述挤出设备的一区温度为285-290℃,二区温度为290-300℃,三区温度为305-310℃,四区温度为310-315℃,五区温度为290-305℃。
本发明通过采用分批混合的方式,利用相容剂和偶联剂先将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂充分混合,形成稳定的树脂复合物,同时利用耐热填料的粉体结构提高三种树脂的分散性,使后续与其他原料混合分散更均匀,制得的复合材料具有稳定、均匀的综合性能;再加入剩余的电磁屏蔽材料、抗冲击改性剂和阻燃剂,充分混合至上述的混合料中,提高复合材料的抗冲击性能和阻燃性,且制备方法操作步骤简单,控制方便,生产效率高,生产成本低,制得的复合材料质量稳定,可适用于大规模生产。
本发明的再一目的通过下述技术方案实现:一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得,所述电缆保护管的抗冲击强度为19.81KJ/m2-23.75KJ/m2,热变形温度为98-113℃,电磁屏蔽效能为19.78-38.16dB。
优选的,所述电缆保护管由如下步骤制得:将抗冲击高耐热材料加热至295-305℃进行熔融,然后加入至成型模具中成型,冷却后得到电缆保护管。
本发明通过将抗冲击高耐热材料进行熔融后成型、冷却,能使制得的电缆保护管具有优异的抗冲击性、耐候性、电磁屏蔽性能、阻燃性、拉伸强度、硬度等综合性能,抗冲击强度可达19.81KJ/m2-23.75KJ/m2,热变形温度可达98-113℃,并能将电缆产生的电磁波进行反射和吸收,起到电磁屏蔽的作用,电磁屏蔽效能可达19.78-38.16dB。
本发明的有益效果在于:本发明的抗冲击高耐热材料具有优异的高耐热性和抗冲击性能,并通过采用聚苯胺-氧化石墨烯复合材料对电磁波进行反射和吸收,利用聚苯胺的高电导率特性对电磁波进行反射,结合氧化石墨烯的高吸波特性对电磁波进行吸收,两者结合,具有反射电磁波性能的聚苯胺包覆着具有吸收电磁波性能的氧化石墨烯,使复合材料先利用包覆的聚苯胺进行电磁波反射、再利用氧化石墨烯对未完全反射的电磁波进行吸收,使制得的复合材料具有优异的电磁屏蔽效果,机械力学性能优良。
本发明抗冲击高耐热材料的制备方法操作步骤简单,控制方便,生产效率高,生产成本低,制得的复合材料质量稳定,可适用于大规模生产。
本发明应用该抗冲击高耐热材料制得的电缆保护管具有优异的高耐热性和抗冲击性能,抗冲击强度可达19.81KJ/m2-23.75KJ/m2,热变形温度可达98-113℃,且电磁屏蔽性能佳,电磁屏蔽效能可达19.78-38.16dB,能将电缆产生的电磁波进行反射和吸收,避免电磁波对电子器件造成干扰或影响人体健康,具有较佳的阻燃性、拉伸强度和硬度等综合性能,机械力学性能优良。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1:3组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为3:2:1.5组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌的混合物。
所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取1份质量分数为10%的氧化石墨烯水溶液加入至45份去离子水中,然后加入50份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取1份质子酸和2份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3h,制得混合料B;
步骤(3):取12份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌50min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3:3:1组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为150W,超声搅拌的时间为40min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为-5℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为-5℃,混合搅拌的温度为-5℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为800r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1500r/min;所述挤出设备的一区温度为285℃,二区温度为290℃,三区温度为305℃,四区温度为310℃,五区温度为290℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
实施例2
本实施例与上述实施例1的区别在于:
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.2:3.5组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为4:3:1.6组成的混合物。
所述二氧化硅填料为玻璃鳞片和玻璃纤维的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯基乙烷和氧化锌的混合物。
所述偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取1.5份质量分数为8%的氧化石墨烯水溶液加入至48份去离子水中,然后加入52份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取1.5份质子酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.2h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌55min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.2:2.8:1.1组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.2:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为180W,超声搅拌的时间为38min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为-3℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为-3℃,混合搅拌的温度为-3℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为850r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1600r/min;所述挤出设备的一区温度为286℃,二区温度为292℃,三区温度为306℃,四区温度为311℃,五区温度为294℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
实施例3
本实施例与上述实施例1的区别在于:
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.5:4组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为5:4:1.7组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2份质量分数为6%的氧化石墨烯水溶液加入至50份去离子水中,然后加入55份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2份质子酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.5h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌60min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.5:2.5:1.2组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.5:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为200W,超声搅拌的时间为35min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为0℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为0℃,混合搅拌的温度为0℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
实施例4
本实施例与上述实施例1的区别在于:
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.8:4.5组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为6:5:1.8组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃纤维的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌的混合物。
所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷;所述相容剂为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2.5份质量分数为4%的氧化石墨烯水溶液加入至53份去离子水中,然后加入58份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2.5份质子酸和4份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.8h,制得混合料B;
步骤(3):取12-15份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌65min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.8:2.2:1.3组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.8:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为230W,超声搅拌的时间为32min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为2℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为2℃,混合搅拌的温度为2℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为950r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为288℃,二区温度为298℃,三区温度为308℃,四区温度为313℃,五区温度为302℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
实施例5
本实施例与上述实施例1的区别在于:
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为2:5组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为8:6:2组成的混合物。
所述二氧化硅填料为玻璃鳞片和玻璃纤维的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯基乙烷和氧化锌的混合物。
所述偶联剂为焦磷酸酯钛酸酯;所述相容剂为苯乙烯一丙烯腈共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取3份质量分数为2%的氧化石墨烯水溶液加入至55份去离子水中,然后加入60份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取3份质子酸和5份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌4h,制得混合料B;
步骤(3):取12-15份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌70min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为4:2:1.5组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为4:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为250W,超声搅拌的时间为30min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为4℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为4℃,混合搅拌的温度为4℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为1000r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1800r/min;所述挤出设备的一区温度为290℃,二区温度为300℃,三区温度为310℃,四区温度为315℃,五区温度为305℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
实施例6
本实施例与上述实施例1的区别在于:
所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为2:1.2:1组成的混合物。
所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为1:1:2组成的混合物。
所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为2.4:1组成的混合物。
实施例7
本实施例与上述实施例2的区别在于:
所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为2.2:1.4:1组成的混合物。
所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为1.2:1:2.2组成的混合物。
所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为2.6:1组成的混合物。
实施例8
本实施例与上述实施例3的区别在于:
所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为2.5:1.5:1组成的混合物。
所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为1.5:1:2.5组成的混合物。
所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为2.8:1组成的混合物。
实施例9
本实施例与上述实施例4的区别在于:
所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为2.8:1.6:1组成的混合物。
所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为1.8:1:2.8组成的混合物。
所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为4:1组成的混合物。
实施例10
本实施例与上述实施例5的区别在于:
所述阻燃剂是由十溴二苯醚、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚和硼酸锌以重量比为3:1.8:1组成的混合物。
所述偶联剂是由甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯和苯胺甲基三乙氧基硅烷以重量比为2:1:3组成的混合物。
所述相容剂是由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯以重量比为3.2:1组成的混合物。
对比例1
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.5:4组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为5:4:1.7组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
对比例2
一种高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为5:4:1.7组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2份质量分数为6%的氧化石墨烯水溶液加入至50份去离子水中,然后加入55份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2份质子酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.5h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌60min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.5:2.5:1.2组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.5:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为200W,超声搅拌的时间为35min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为0℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为0℃,混合搅拌的温度为0℃。
一种如上述的高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的高耐热材料制得。
对比例3
一种抗冲击材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.5:4组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2份质量分数为6%的氧化石墨烯水溶液加入至50份去离子水中,然后加入55份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2份质子酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.5h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌60min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.5:2.5:1.2组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.5:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为200W,超声搅拌的时间为35min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为0℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为0℃,混合搅拌的温度为0℃。
一种如上述的抗冲击材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、抗冲击改性剂、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击材料制得。
对比例4
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.5:4组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为5:4:1.7组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2份质量分数为6%的氧化石墨烯水溶液加入至50份去离子水中,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2份质子酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.5h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌60min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3.5:2.5:1.2组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.5:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为200W,超声搅拌的时间为35min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为0℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为0℃,混合搅拌的温度为0℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
对比例5
一种抗冲击高耐热材料,包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1.5:4组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为5:4:1.7组成的混合物。
所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉和玻璃鳞片的混合物。
所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑的混合物。
所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷;所述相容剂为乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取2份质量分数为6%的氧化石墨烯水溶液加入至50份去离子水中,然后加入55份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取2份高氯酸和3份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3.5h,制得混合料B;
步骤(3):取13份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌60min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3.5:1组成的混合物。
所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为200W,超声搅拌的时间为35min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为0℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为0℃,混合搅拌的温度为0℃。
一种如上述的抗冲击高耐热材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
所述第一次混合搅拌的搅拌转速为900r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1700r/min;所述挤出设备的一区温度为287℃,二区温度为295℃,三区温度为307℃,四区温度为312℃,五区温度为298℃。
一种电缆保护管,所述电缆保护管由上述的抗冲击高耐热材料制得。
将上述实施例1-10以及对比例1-5制得的电缆保护管分别进行抗冲击强度、拉伸强度、耐候性、电磁屏蔽效能、防火性能等性能测试,测试结果如下所示:
由上表数据可知,本发明制得的电缆保护管通过具有优异的抗冲击性能和耐热性,抗冲击强度达到19.81KJ/m2-23.75KJ/m2,热变形温度达到98-113℃;并通过采用电磁屏蔽材料对电磁波进行反射和吸收,利用聚苯胺的高电导率特性对电磁波进行反射,结合氧化石墨烯的高吸波特性对电磁波进行吸收,两者结合,具有反射电磁波性能的聚苯胺包覆着具有吸收电磁波性能的氧化石墨烯,使复合材料先利用包覆的聚苯胺进行电磁波反射、再利用氧化石墨烯对未完全反射的电磁波进行吸收,达到较佳的电磁屏蔽效果,电磁屏蔽效能达到19.78-38.16dB,机械力学性能优良。
与对比例1相比,对比例1没有采用电磁屏蔽材料,制得的复合材料明显不具备电磁屏蔽作用,无法对电缆内部产生的电磁波进行屏蔽,电磁波容易对其他电子器件或人体健康造成影响;
与对比例2相比,对比例2没有采用抗冲击改性剂,制得的复合材料的抗冲击性能明显较低,抵抗外界冲击的性能较弱,说明本发明的抗冲击改性剂能有效提高复合材料的抗冲击性能;
与对比例3相比,对比例3没有采用耐热填料,制得的复合材料的热变形温度明显较低,使得复合材料会在较低温度下便发生变形,稳定性低,说明本发明的耐热填料能有效地提高复合材料的耐热性能和热稳定性;
与对比例4相比,对比例4的电磁屏蔽材料制备方法中没有采用稳定剂对氧化石墨烯进行空间稳定,制得的复合材料的电磁屏蔽效能明显较低,说明本发明采用稳定剂制备氧化石墨烯-聚苯胺复合材料能有效提高氧化石墨烯的空间稳定性,进而提高后续制备复合材料的电磁波屏蔽性能;
与对比例5相比,对比例5的电磁屏蔽材料制备方法中没有采用本发明的质子酸进行掺杂处理,制得的复合材料的电磁屏蔽效能亦明显较低,说明采用本发明的质子酸(利用高氯酸的高导电率与磺基水杨酸、对甲苯磺酸的高电导率和表面活化作用,有效增强制得的聚苯胺的溶解度,提高屏蔽效能和加工性能)能有效提高本发明复合材料的电磁波屏蔽性能。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:包括如下重量份的原料:
所述抗冲击改性剂是由二氧化硅填料和丙烯酸酯类共聚物以重量比为1-2:3-5组成的混合物;
所述耐热填料是由碳酸钙、木质纤维素和硅化镁以重量比为3-8:2-6:1.5-2组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述二氧化硅填料为SiO2-玻璃粉、玻璃鳞片和玻璃纤维中的至少两种。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述电磁屏蔽材料为聚苯胺-氧化石墨烯复合材料;所述阻燃剂为十溴二苯醚、十溴二苯基乙烷、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚、三氧化二锑、氧化锌和硼酸锌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、焦磷酸酯钛酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种;所述相容剂为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯一丙烯腈共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料由如下步骤制得:
步骤(1):取1-3份质量分数为2-10%的氧化石墨烯水溶液加入至45-55份去离子水中,然后加入50-60份稳定剂,进行超声搅拌后制得混合料A;
步骤(2):取1-3份质子酸和2-5份苯胺单体混合均匀,然后加入至步骤(1)制得的混合料A中,混合搅拌3-4h,制得混合料B;
步骤(3):取12-15份引发剂加入至步骤(2)制得的混合料B中,混合搅拌50-70min,制得混合料C;
步骤(4):将步骤(3)制得的混合料C进行离心、干燥、研磨成粉,制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述步骤(1)中,所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮;所述步骤(2)中,所述质子酸是由磺基水杨酸、对甲苯磺酸和高氯酸以重量比为3-4:2-3:1-1.5组成的混合物;所述步骤(3)中,所述引发剂是由过硫酸铵和过硫酸钾以重量比为3-4:1组成的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种抗冲击高耐热材料,其特征在于:所述步骤(1)中,超声搅拌的功率为150-250W,超声搅拌的时间为30-40min;所述步骤(2)中,混合搅拌的温度为-5℃~4℃;所述步骤(3)中,向混合料B中加入引发剂前先将引发剂的温度控制为-5℃~4℃,混合搅拌的温度为-5℃~4℃。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的抗冲击高耐热材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤A:按照重量份计,将PVC树脂、TPE树脂、PP树脂、耐热填料、偶联剂和相容剂进行第一次混合搅拌,然后再加入剩余的原料,进行第二次混合搅拌,制得混合料;
步骤B:将步骤A制得的混合料投入挤出设备进行混炼、挤出、造粒,制得抗冲击高耐热材料。
9.根据权利要求7所述的一种抗冲击高耐热材料的制备方法,其特征在于:所述第一次混合搅拌的搅拌转速为800-1000r/min,所述第二次混合搅拌的搅拌转速为1500-1800r/min;所述挤出设备的一区温度为285-290℃,二区温度为290-300℃,三区温度为305-310℃,四区温度为310-315℃,五区温度为290-305℃。
10.一种电缆保护管,其特征在于:所述电缆保护管由权利要求8-9任一项制备方法制备的抗冲击高耐热材料制得,所述电缆保护管的抗冲击强度为19.81KJ/m2-23.75KJ/m2,热变形温度为98-113℃,电磁屏蔽效能为19.78-38.16dB。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810806126.6A CN109021450A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810806126.6A CN109021450A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109021450A true CN109021450A (zh) | 2018-12-18 |
Family
ID=64643941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810806126.6A Pending CN109021450A (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109021450A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111286136A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-06-16 | 江苏法斯特电力科技有限公司 | 一种绝缘阻燃聚氯乙烯电工套管及制备方法 |
CN112322053A (zh) * | 2020-10-24 | 2021-02-05 | 深圳市鹏展永晟实业有限公司 | 一种可生物降解的化妆品软管及其制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0497514A1 (en) * | 1991-01-31 | 1992-08-05 | Americhem, Inc. | Electrically conductive blends of intrinsically conductive polymers and thermoplastic polymers and a process for their preparation |
CN101684188A (zh) * | 2008-09-25 | 2010-03-31 | 深圳市新纶科技股份有限公司 | 聚苯胺型电磁屏蔽塑料 |
CN102093651A (zh) * | 2010-12-27 | 2011-06-15 | 康泰塑胶科技集团有限公司 | 阻燃电磁屏蔽聚氯乙烯材料及其生产方法和电工套管 |
CN105273186A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-27 | 浙江大学 | 一种氧化石墨烯-聚苯胺复合电磁屏蔽材料的制备方法 |
CN105602145A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-25 | 西安科技大学 | 聚合物-石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
CN106832666A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-06-13 | 浙江同正管道技术有限公司 | 用于抗电磁干扰的聚氯乙烯管及其制备方法 |
CN108276659A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-13 | 广东安普智信电气有限公司 | 一种高阻燃高耐热的mpp管材及其制备方法 |
-
2018
- 2018-07-20 CN CN201810806126.6A patent/CN109021450A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0497514A1 (en) * | 1991-01-31 | 1992-08-05 | Americhem, Inc. | Electrically conductive blends of intrinsically conductive polymers and thermoplastic polymers and a process for their preparation |
CN101684188A (zh) * | 2008-09-25 | 2010-03-31 | 深圳市新纶科技股份有限公司 | 聚苯胺型电磁屏蔽塑料 |
CN102093651A (zh) * | 2010-12-27 | 2011-06-15 | 康泰塑胶科技集团有限公司 | 阻燃电磁屏蔽聚氯乙烯材料及其生产方法和电工套管 |
CN105273186A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-27 | 浙江大学 | 一种氧化石墨烯-聚苯胺复合电磁屏蔽材料的制备方法 |
CN105602145A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-25 | 西安科技大学 | 聚合物-石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
CN106832666A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-06-13 | 浙江同正管道技术有限公司 | 用于抗电磁干扰的聚氯乙烯管及其制备方法 |
CN108276659A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-13 | 广东安普智信电气有限公司 | 一种高阻燃高耐热的mpp管材及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
杨东武等: "《塑料材料选用技术》", 31 January 2008, 中国轻工业出版社 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111286136A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-06-16 | 江苏法斯特电力科技有限公司 | 一种绝缘阻燃聚氯乙烯电工套管及制备方法 |
CN112322053A (zh) * | 2020-10-24 | 2021-02-05 | 深圳市鹏展永晟实业有限公司 | 一种可生物降解的化妆品软管及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109161073A (zh) | 一种耐老化抗冲击材料及其制备方法和制得的电缆保护管 | |
CN108623890A (zh) | 一种高耐热绝缘材料及其制备方法和制得的电缆保护管 | |
CN110001161B (zh) | 一种用于新能源电池的硅胶封装件及其制备方法 | |
CN105623238A (zh) | 含磷官能化聚(亚芳基醚)及以其为原料制备组合物 | |
CN109021450A (zh) | 一种抗冲击高耐热材料及其制备方法和制得的电缆保护管 | |
CN101649113B (zh) | 核电1e级k1类热缩材料及制备工艺 | |
CN108410167A (zh) | 一种玻纤增强低介电尼龙材料及其制备方法 | |
CN109929132A (zh) | 一种高强度的玻璃纤维复合材料及其加工工艺 | |
CN107383803A (zh) | 一种导热阻燃pet/pbt复合材料的制备方法及其应用 | |
CN101857692B (zh) | Pe/氢氧化镁复合阻燃材料 | |
CN107057322A (zh) | 一种pc合金材料及其制备方法 | |
CN112143120A (zh) | 一种导热聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
CN107141659B (zh) | 一种聚氯乙烯耐热防火复合材料及其制备方法 | |
CN108329640A (zh) | 一种阻燃环保电缆料及其制备方法 | |
CN115028893A (zh) | 一种功能化氮化硼及其制备方法与应用 | |
CN115011078A (zh) | 一种阻燃环保pet塑料及其制备方法 | |
CN109021421A (zh) | 一种电磁屏蔽材料及其制备方法和制得的电缆保护管 | |
CN111154204A (zh) | 一种耐候性电线电缆料及其生产工艺 | |
CN109054220B (zh) | 一种环保耐候型高透光pvc管道的制备方法 | |
CN110483970A (zh) | 一种高强度改性pc材料 | |
CN112521675B (zh) | 一种绝缘耐寒电缆材料及其制备方法和应用 | |
CN107974063A (zh) | 不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料及其制备方法 | |
CN103665798B (zh) | 一种汽车内饰件用耐黄变pbt塑料及其制备方法 | |
CN105885196A (zh) | 一种无卤阻燃电缆料及其制备方法 | |
CN107501710B (zh) | 150℃耐热交联低烟无卤电子线料及其制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181218 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |