一種複合電纜材料的製備方法與流程
2023-05-13 02:40:46 4
本發明涉及抗靜電材料製造領域，具體涉及一種複合電纜材料的製備方法。
背景技術：
通訊、電力是國家建設的重點，無論哪個地方的發展，通訊、電力建設總是先行，所以通訊、電力事業發展很快。通訊、電力事業的發展，自燃要各個方面的互相配合，其中電纜料就是一個方面，通用的電線電纜被覆料主要是塑料盒橡膠，電線電纜用熱塑性塑料只要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料、氯化聚醚和聚醯胺，其中應用廣泛的是聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯的體積電阻率和表面電阻率很高，這就使其在加工和使用過程中一旦帶上靜電就很難消除，以上的兩個缺點給聚乙烯的使用帶來了很大的安全隱患和降低了使用範圍。
靜電，是一種處於靜止狀態的電荷。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電，而電荷分為正電荷和負電荷兩種，也就是說靜電現象也分為兩種即正靜電和負靜電。當正電荷聚集在某個物體上時就形成了正靜電，當負電荷聚集在某個物體上時就形成了負靜電，但無論是正靜電還是負靜電，當帶靜電物體接觸零電位物體（接地物體）或與其有電位差的物體時都會發生電荷轉移，就是我們日常見到火花靜電放電現象。
添加活性炭是提高電纜材料表面電導率的有效方法，而提高電纜材料體積電導率可採用添加導電填料或與其它導電分子共混的技術。添加導電填料法，這類方法通常是將各種無機導電填料摻入電纜材料基體中。目前用該技術製得的抗靜電電纜複合材料具有很高的使用價值，其中不少在國外已經實現商品化。
技術實現要素：
本發明提供一種複合電纜材料的製備方法，本發明採用在合金中添加活性炭負載矽納米線來提升合金材料的抗靜電能力，本發明使用活性炭負載經矽烷偶聯劑處理後的矽納米線，提高活性炭對矽納米線的負載量，增加其抗靜電能力，本發明製備得到的電纜材料具有較高的彎曲強度、彎曲模量和拉伸強度，且有很強的耐侯性，降低了環境對電纜護套的影響，而且強度高，硬度好，抗衝擊性強，穩定性能優異，使用壽命長。
為了實現上述目的，本發明提供了一種複合電纜材料的製備方法，該方法包括如下步驟：
（1）製備活性炭負載矽納米線
將裝有納米一氧化矽粉末的小瓷舟水平放置於氧化鋁管中間，然後將該管放在高溫管式爐中，抽真空在20-50pa，然後將溫度900-1000℃並分別保溫60-80min，之後升溫到1300-1400℃保溫4-6h；之後以10-15℃/min的速率降溫到500-600℃並保溫30-40min，同時以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到矽納米線，備用；
將矽烷偶聯劑加入到去離子水，並用醋酸調節ph至3.5，在室溫下攪拌30-50min，之後加入所述矽納米線，在85-95℃回流反應15-20h，抽濾、洗滌、乾燥，得到偶聯後的矽納米線複合物；
將得到的偶聯後的矽納米線複合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻30-50min，室溫下靜止老化30-40h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，120-150℃烘乾15-20h至恆重，再350-400℃焙燒3-5小時，冷卻、乾燥，製得活性炭負載矽納米線；
（2）配料
電纜材料按照如下重量份配料：上述活性炭負載矽納米線10-15份，玻璃纖維30-35份，聚醯亞胺纖維5-10份，聚乙烯45-60份，矽烷偶聯劑5-8份，硫酸鈣3-5份，石蠟3-5份，納米碳酸鈣15-25份，聚丙烯醇1-2份，環氧樹脂5-8份，硼酸鈉1-3份，膨脹石墨3-5份，增塑劑2-5份，穩定劑1-3份，潤滑劑1-2份；
（3）將開放式煉塑機升高溫度至160-170℃，將上述配料加到雙輥中間熔融塑煉，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使混合均勻，得到混合材料；
將混合材料用雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機螺杆長徑比為15-20:1，雙螺杆擠出機擠出溫度為：一區溫度170-175℃，二區溫度為175-185℃，三區溫度為195-200℃，四區溫度為200-210℃；雙螺杆擠出機的機頭溫度為165-175℃；將熔融擠出料再進行切粒，製備得到抗靜電的電纜材料。
具體實施方式
實施例一
將裝有納米一氧化矽粉末的小瓷舟水平放置於氧化鋁管中間，然後將該管放在高溫管式爐中，抽真空在20pa，然後將溫度900℃並分別保溫60min，之後升溫到1300℃保溫4h；之後以10℃/min的速率降溫到500℃並保溫30min，同時以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到矽納米線，備用。
將矽烷偶聯劑加入到去離子水，並用醋酸調節ph至3.5，在室溫下攪拌30min，之後加入所述矽納米線，在85℃回流反應15h，抽濾、洗滌、乾燥，得到偶聯後的矽納米線複合物。
將得到的偶聯後的矽納米線複合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻30min，室溫下靜止老化30h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，120℃烘乾15h至恆重，再350℃焙燒3小時，冷卻、乾燥，製得活性炭負載矽納米線。
電纜材料按照如下重量份配料：上述活性炭負載矽納米線10份，玻璃纖維30份，聚醯亞胺纖維5份，聚乙烯45份，矽烷偶聯劑5份，硫酸鈣3份，石蠟3份，納米碳酸鈣15份，聚丙烯醇1份，環氧樹脂5份，硼酸鈉1份，膨脹石墨3份，增塑劑2份，穩定劑1份，潤滑劑1份；
將開放式煉塑機升高溫度至160℃，將上述配料加到雙輥中間熔融塑煉，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使混合均勻，得到混合材料。
將混合材料用雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機螺杆長徑比為15:1，雙螺杆擠出機擠出溫度為：一區溫度170℃，二區溫度為175℃，三區溫度為195℃，四區溫度為200℃；雙螺杆擠出機的機頭溫度為165℃；將熔融擠出料再進行切粒，製備得到抗靜電的電纜材料。
實施例二
將裝有納米一氧化矽粉末的小瓷舟水平放置於氧化鋁管中間，然後將該管放在高溫管式爐中，抽真空在50pa，然後將溫度1000℃並分別保溫80min，之後升溫到1400℃保溫6h；之後以15℃/min的速率降溫到600℃並保溫40min，同時以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到矽納米線，備用。
將矽烷偶聯劑加入到去離子水，並用醋酸調節ph至3.5，在室溫下攪拌50min，之後加入所述矽納米線，在95℃回流反應20h，抽濾、洗滌、乾燥，得到偶聯後的矽納米線複合物。
將得到的偶聯後的矽納米線複合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻50min，室溫下靜止老化40h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，150℃烘乾20h至恆重，再400℃焙燒5小時，冷卻、乾燥，製得活性炭負載矽納米線。
電纜材料按照如下重量份配料：上述活性炭負載矽納米線15份，玻璃纖維35份，聚醯亞胺纖維10份，聚乙烯60份，矽烷偶聯劑5-8份，硫酸鈣5份，石蠟5份，納米碳酸鈣25份，聚丙烯醇2份，環氧樹脂8份，硼酸鈉3份，膨脹石墨5份，增塑劑5份，穩定劑3份，潤滑劑2份；
將開放式煉塑機升高溫度至170℃，將上述配料加到雙輥中間熔融塑煉，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使混合均勻，得到混合材料。
將混合材料用雙螺杆擠出機熔融擠出，雙螺杆擠出機螺杆長徑比為20:1，雙螺杆擠出機擠出溫度為：一區溫度175℃，二區溫度為185℃，三區溫度為200℃，四區溫度為210℃；雙螺杆擠出機的機頭溫度為175℃；將熔融擠出料再進行切粒，製備得到抗靜電的電纜材料。