CN109096574A - 一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法，所述热缩套管材料包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80‑100份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂30‑50份，气相生长纳米碳纤维粉末4‑6份，耐高温复合材料6‑10份，聚四氟乙烯微粉2‑4份，邻苯二甲酸酐2‑4份，硅烷偶联剂3‑6份，锭子油3‑7份，液体石蜡4‑7份，聚乙二醇4005‑9份，相容剂0.5‑0.9份；其制备方法包括以下步骤：S1、准备原料；S2、聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐、硅烷偶联剂和气相生长纳米碳纤维粉末以及耐高温复合材料的预混合；S3、混炼；S4、挤出、成型、干燥即得。本发明提出的热缩套管材料，抗腐蚀、耐高温和热伸缩性能优异。

Description

一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法
技术领域
本发明属于热缩套管材料技术领域，具体涉及一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法。
背景技术
热缩套管又名热收缩保护套管，为电线、电缆和电线端子提供绝缘保护，具有低温收缩、柔软阻燃、绝缘防蚀等特点，广泛应用于线束、焊点、电感的绝缘保护以及金属管、棒的防锈、防蚀等领域。为了进一步扩大热缩套管的使用范围，通常会根据使用场所需求的不同，对热缩套管材料进行功能改性，比如通过添加阻燃剂以增强热缩套管材料的阻燃特性，通过添加导热填料以赋予热缩套管材料良好的导热特性，通过添加增强材料改善热缩套管材料的力学强度等。然而目前生产使用的热收缩套管的耐酸碱腐蚀以及耐热能力并不强，在长期的酸性、碱性或高温条件下使用，会导致热缩套管的力学性能显著降低，从而影响热缩套管的保护作用，缩短热缩套管的使用寿命。基于现有技术中存在的不足，本发明提出一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有热缩套管材料的耐酸碱腐蚀和耐高温性能差的不足，而提出的一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80-100份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂30-50份，气相生长纳米碳纤维粉末4-6份，耐高温复合材料6-10份，聚四氟乙烯微粉2-4份，邻苯二甲酸酐2-4份，硅烷偶联剂3-6份，锭子油3-7份，液体石蜡4-7份，聚乙二醇4005-9份，相容剂0.5-0.9份；其中，所述耐高温复合材料的制备步骤如下：
(1)按重量份数计，称取3-5份膨胀石墨、1.5-3份纳米氧化镁、0.4-0.7份纳米二氧化铈和2-3.5份季戊四醇硬脂酸酯混合搅拌均匀，再加入2-4份全氟聚醚搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物置于球磨机中研磨4-6h后取出，再将取出的混合物置于真空干燥箱中60-80℃下干燥6-8h，得到耐高温复合材料。
所述气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料的质量比为1：(1-2.5)。
所述聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的质量比为1：(1-2)：(1-3)。
所述相容剂为马来酸接枝ABS、马来酸接枝PE、马来酸接枝PP中的一种。
上述耐高温抗腐蚀热缩套管材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照高密度聚乙烯80-100份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂30-50份，气相生长纳米碳纤维粉末4-6份，耐高温复合材料6-10份，聚四氟乙烯微粉2-4份，邻苯二甲酸酐2-4份，硅烷偶联剂3-6份，锭子油3-7份，液体石蜡4-7份，聚乙二醇4005-9份，相容剂0.5-0.9份称取各原料，备用；
S2、将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂加入混合机中，以200-300r/min的转速搅拌至均匀，再将混合机的转速提高至300-400r/min加入气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料，混合至均匀即得混合物A；
S3、将步骤S1准备的高密度聚乙烯和热固性液体聚酰亚胺纯树脂加入到捏合机中进行混炼10-20min，再将步骤S1称取的锭子油，液体石蜡，聚乙二醇400，相容剂以及步骤S2制备的混合物A依次加入到捏合机中，继续混炼30-40min，即得混合物B；
S4、将步骤S3制得的混合物B加入到螺旋杆挤出机中，经挤出、成型、干燥即得耐高温抗腐蚀热缩套管材料。
本发明提供的耐高温抗腐蚀热缩套管材料，与现有技术相比优点在于：根据本发明提出的热缩套管材料的配方和方法制备得到的热缩套管材料耐腐蚀、耐高温和热伸缩性能优异，使用范围广，使用寿命长，长期在酸碱条件下工作，力学性能也不会产生明显的降低且制备方法简单，批次间性能一致；本发明提出的热缩套管材料，以本身性能优良的高密度聚乙烯为主料，以热固性液体聚酰亚胺纯树脂为辅料对高密度聚乙烯进行功能改性，再通过添加气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料以提高热缩套管材料的力学和材料耐热性能，而且合理比例的聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂复配使用，再结合复配的耐高温材料，可以起到很好的协同作用，在保持热缩套管材料基本的热收缩性外，有效解决传统热缩套管材料的耐酸碱腐蚀性以及耐高温性能差的问题，而且经实验证明本发明得到的热缩套管材料的抗冲击强度大，且在经过酸、碱和热空气老化后力学性能降低的幅度小，除此之外，本发明在制备过程中先将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的进行混合，再将气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料加入，以缩短原料在腐蚀热搜套管材料中的分散性，提高热塑性套管的力学性能，提高批次间的重现率，更适合于工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不局限于这些实施例。实施例中，所有原料均为市售品。
实施例1
一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，包括以下重量份的原料：
高密度聚乙烯90份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂42份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂4.5份，锭子油5份，液体石蜡6份，聚乙二醇4007份，马来酸接枝PP 0.7份；其中，所述耐高温复合材料的制备步骤如下：
(1)按重量份数计，称取4份膨胀石墨、2.4份纳米氧化镁、0.6份纳米二氧化铈和3.2份季戊四醇硬脂酸酯混合搅拌均匀，再加入3.6份全氟聚醚搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物置于球磨机中研磨6h后取出，再将取出的混合物置于真空干燥箱中75℃下干燥8h，得到耐高温复合材料。
上述耐高温抗腐蚀热缩套管材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照高密度聚乙烯90份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂42份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂4.5份，锭子油5份，液体石蜡6份，聚乙二醇4007份，马来酸接枝PP 0.7份称取各原料，备用；
S2、将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂加入混合机中，以260r/min的转速搅拌至均匀，再将混合机的转速提高至360r/min加入气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料，混合至均匀即得混合物A；
S3、将步骤S1准备的高密度聚乙烯和热固性液体聚酰亚胺纯树脂加入到捏合机中进行混炼16min，再将步骤S1称取的锭子油，液体石蜡，聚乙二醇400，马来酸接枝PP以及步骤S2制备的混合物A依次加入到捏合机中，继续混炼36min，即得混合物B；
S4、将步骤S3制得的混合物B加入到螺旋杆挤出机中，经挤出、成型、干燥即得耐高温抗腐蚀热缩套管材料。
实施例2
一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，包括以下重量份的原料：
高密度聚乙烯95份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂47份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂6份，锭子油6份，液体石蜡6份，聚乙二醇4008份，马来酸接枝PE 0.8份；其中，所述耐高温复合材料的制备步骤如下：
(1)按重量份数计，称取4份膨胀石墨、2.4份纳米氧化镁、0.6份纳米二氧化铈和3.2份季戊四醇硬脂酸酯混合搅拌均匀，再加入3.6份全氟聚醚搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物置于球磨机中研磨6h后取出，再将取出的混合物置于真空干燥箱中75℃下干燥8h，得到耐高温复合材料。
上述耐高温抗腐蚀热缩套管材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照高密度聚乙烯95份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂47份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂6份，锭子油6份，液体石蜡6份，聚乙二醇4008份，马来酸接枝PE 0.8份称取各原料，备用；
S2、将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂加入混合机中，以260r/min的转速搅拌至均匀，再将混合机的转速提高至380r/min加入气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料，混合至均匀即得混合物A；
S3、将步骤S1准备的高密度聚乙烯和热固性液体聚酰亚胺纯树脂加入到捏合机中进行混炼18min，再将步骤S1称取的锭子油，液体石蜡，聚乙二醇400，马来酸接枝PE以及步骤S2制备的混合物A依次加入到捏合机中，继续混炼36min，即得混合物B；
S4、将步骤S3制得的混合物B加入到螺旋杆挤出机中，经挤出、成型、干燥即得耐高温抗腐蚀热缩套管材料。
实施例3
一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，包括以下重量份的原料：
高密度聚乙烯90份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂45份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂5份，锭子油6份，液体石蜡6份，聚乙二醇4007份，马来酸接枝ABS 0.8份；其中，所述耐高温复合材料的制备步骤如下：
(1)按重量份数计，称取4份膨胀石墨、2.4份纳米氧化镁、0.6份纳米二氧化铈和3.2份季戊四醇硬脂酸酯混合搅拌均匀，再加入3.6份全氟聚醚搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物置于球磨机中研磨6h后取出，再将取出的混合物置于真空干燥箱中75℃下干燥8h，得到耐高温复合材料。
上述耐高温抗腐蚀热缩套管材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照高密度聚乙烯90份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂45份，气相生长纳米碳纤维粉末5份，耐高温复合材料8份，聚四氟乙烯微粉3份，邻苯二甲酸酐3份，硅烷偶联剂5份，锭子油6份，液体石蜡6份，聚乙二醇4007份，马来酸接枝ABS 0.8份称取各原料，备用；
S2、将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂加入混合机中，以280r/min的转速搅拌至均匀，再将混合机的转速提高至380r/min加入气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料，混合至均匀即得混合物A；
S3、将步骤S1准备的高密度聚乙烯和热固性液体聚酰亚胺纯树脂加入到捏合机中进行混炼18min，再将步骤S1称取的锭子油，液体石蜡，聚乙二醇400，马来酸接枝ABS以及步骤S2制备的混合物A依次加入到捏合机中，继续混炼38min，即得混合物B；
S4、将步骤S3制得的混合物B加入到螺旋杆挤出机中，经挤出、成型、干燥即得耐高温抗腐蚀热缩套管材料。
对比例1
将实施例1中的邻苯二甲酸酐按照实施例1中聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的质量比替换成聚四氟乙烯微粉和硅烷偶联剂，其他条件同实施例1。
对比例2
将实施例1中的硅烷偶联剂按照实施例1中聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的质量比替换成聚四氟乙烯微粉和邻苯二甲酸酐，其他条件同实施例1。
对比例3
将实施例1中的邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂按照实施例1中聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的质量比替换成聚四氟乙烯微粉，其他条件同实施例1。
按照GB/T1689-1998标准对实施例1-3以及对比例1-3制备的热缩套管材料分别进行性能测试，结果见表1。
表1：
表1中，酸腐蚀为98％的硫酸浸泡30min，碱腐蚀为10％的氢氧化钠浸泡30min，热空气老化试验中老化温度为100℃、老化时间为240h。
表1实验结果显示，实施例1-3制备的热缩套管材料的抗拉强度为33.8-35.1MPa，而单独去除邻苯二甲酸酐或硅烷偶联剂所得到的热缩套管材料的抗拉强度均比实施例低，但比同时不加入邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的测试值高，但改善效果不明显，表明只加入邻苯二甲酸酐或硅烷偶联剂的一种时所得到的改善效果并不理想，同时加入邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂对抗拉强度的影响较大，表明本发明提出的热缩套管材料中聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂同时加入可以协同作用，显著提高热缩套管材料的抗拉强度；除此之外，
实施例1-3制备的热缩套管材料的耐酸碱腐蚀性和耐高温性能优异，在经过酸腐蚀或碱腐蚀亦或是热空气老化试验后热缩套管材料的抗拉强度变化不明显，均在10％以下，而同等条件下，对比例1-3制备的热缩套管材料经过酸碱和热老化试验后，抗拉强度降低率均在10％及其以上，表明本发明提出的热缩套管材料的耐酸碱和高温性能优异；综合而言，本发明提出的热缩套管材料的力学性能好，耐酸碱腐蚀性能强，耐高温性能良好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80-100份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂30-50份，气相生长纳米碳纤维粉末4-6份，耐高温复合材料6-10份，聚四氟乙烯微粉2-4份，邻苯二甲酸酐2-4份，硅烷偶联剂3-6份，锭子油3-7份，液体石蜡4-7份，聚乙二醇4005-9份，相容剂0.5-0.9份；其中，所述耐高温复合材料的制备步骤如下：
(1)按重量份数计，称取3-5份膨胀石墨、1.5-3份纳米氧化镁、0.4-0.7份纳米二氧化铈和2-3.5份季戊四醇硬脂酸酯混合搅拌均匀，再加入2-4份全氟聚醚搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物置于球磨机中研磨4-6h后取出，再将取出的混合物置于真空干燥箱中60-80℃下干燥6-8h，得到耐高温复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，其特征在于，所述气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料的质量比为1：(1-2.5)。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂的质量比为1：(1-2)：(1-3)。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸接枝ABS、马来酸接枝PE、马来酸接枝PP中的一种。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种耐高温抗腐蚀热缩套管材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照高密度聚乙烯80-100份，热固性液体聚酰亚胺纯树脂30-50份，气相生长纳米碳纤维粉末4-6份，耐高温复合材料6-10份，聚四氟乙烯微粉2-4份，邻苯二甲酸酐2-4份，硅烷偶联剂3-6份，锭子油3-7份，液体石蜡4-7份，聚乙二醇4005-9份，相容剂0.5-0.9份称取各原料，备用；
S2、将聚四氟乙烯微粉、邻苯二甲酸酐和硅烷偶联剂加入混合机中，以200-300r/min的转速搅拌至均匀，再将混合机的转速提高至300-400r/min加入气相生长纳米碳纤维粉末和耐高温复合材料，混合至均匀即得混合物A；
S3、将步骤S1准备的高密度聚乙烯和热固性液体聚酰亚胺纯树脂加入到捏合机中进行混炼10-20min，再将步骤S1称取的锭子油，液体石蜡，聚乙二醇400，相容剂以及步骤S2制备的混合物A依次加入到捏合机中，继续混炼30-40min，即得混合物B；
S4、将步骤S3制得的混合物B加入到螺旋杆挤出机中，经挤出、成型、干燥即得耐高温抗腐蚀热缩套管材料。
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