[发明专利]一种氟化电缆橡胶料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种氟化电缆橡胶料及其制备方法。

背景技术

由于碳纳米管能够提高复合材料的力学性能、电性能以及其他性能，所以碳纳米管/橡胶复合材料引起越来越多的关注。为了实现增强的目的,有两个问题需要解决:一个是碳纳米管的分散问题、另一个是碳纳米管和基体的界面问题由于碳纳米管表面比较惰性,而且比表面积比较大易造成团聚,所以碳纳米管增强聚合物的效果不是很明显基于这个原因,很多人开始对碳纳米管进行物理或化学处理，在这些方法当中,酸处理产生含氧基团的方法是一种常用且高效的,因为它可以提供有效的/反应点，从而与基体树脂实现化学键连接但是,大多数情况下,这种方法产生的基团往往很少,不能够提供足够的连接与基体键合所以，为了实现反应点的增多，就需要引入更多的官能团，来与基体树脂作用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种氟化电缆橡胶料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氟化电缆橡胶料，它是由下述重量份的原料组成的：

氟化乙烯丙烯共聚物10-14、磷酸二氢钾2-3、尼龙酸甲酯3-5、氟硅酸铜1-2、硅橡胶370-400、碳纳米管50-60、丙烯酸90-100、N，N'-二环己基碳酰亚胺80-100、4-二甲氨基吡啶7-10、四氢呋喃300-460、硅烷偶联剂KH5501.7-2、65-68wt%的硫酸120-150、95-98wt%的硝酸100-130、正硅酸乙酯30-40、氨水2-3、硫磺4-5、偏苯三酸酯7-10、防老剂CEA4-6。

一种所述的氟化电缆橡胶料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述磷酸二氢钾加入到10-15倍去离子水中，搅拌均匀，加入氟硅酸铜、上述碳纳米管重量的17-20%，在80-90℃下保温搅拌至水干，100-120℃下干燥3-5分钟，得改性碳纳米管；

（2）将上述65-68wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，搅拌均匀，加入改性碳纳米管、剩余的碳纳米管，超声搅拌20-24小时，在120-140℃下冷凝回流50-60分钟，抽滤，水洗，烘干，得酸化碳纳米管；

（3）将上述酸化碳纳米管、丙烯酸、N，N'-二环己基碳酰亚胺、四氢呋喃、4-二甲氨基吡啶混合，超声20-30分钟，升高温度为60-65℃，滴加上述硅烷偶联剂KH550，在氮气保护下，磁力搅拌46-50小时，抽滤，真空干燥，得硅烷改性碳纳米管；

（4）取上述丙烯酸重量的10-13%、上述硅橡胶重量的40-50%，与氟化乙烯丙烯共聚物混合，在60-70℃下保温搅拌6-10分钟，加入上述硅烷偶联剂KH550重量的3-6%，继续保温搅拌30-40分钟，得氟化硅橡胶；

（5）将上述尼龙酸甲酯加入到3-4倍无水乙醇中，搅拌均匀；

（6）将上述硅烷改性碳纳米管加入到100-120倍去离子水中，超声搅拌1-2小时，加入正硅酸乙酯、氨水、尼龙酸甲酯的乙醇溶液，50-60℃下保温反应4-6小时，抽滤，水洗，真空干燥，得碳硅杂化复合材料；

（7）将上述碳硅杂化复合材料与氟化硅橡胶混合，加入偏苯三酸酯，在80-90℃下预热10-15分钟，加入剩余的硅橡胶、防老剂CEA，送入开炼机混炼均匀，将混炼胶进行薄通，加入剩余各原料，在平板硫化机上模压成型，硫化温度为168-170℃。

本发明的优点是：

本发明的反应机理是：

丙烯酸低聚物通过醋化反应接枝到了酸化碳纳米管表面，丙烯酸的引入为下一步的反应提供了大量的羧基反应点，同时众多的羧基基团能够改善官能化碳纳米管的分散性；然后羧基可以很容易和硅烷偶联剂KH550发生反应，转变成硅氧烷基，最后再在碱性条件下水解为硅氧醇基；在碱性环境下，以硅氧醇基为反应点，通过正硅酸乙醋的水解，在官能化碳纳米管表面原位生成二氧化硅颗粒。

本发明的电缆料具有很高的拉伸强度和硬度，是由于：

（1）碳纳米管与硅橡胶的高分子链之间通过开炼作用、相互缠绕形成了立体的网络结构；

（2）由于二氧化硅改性的碳纳米管表面有二氧化硅颗粒，使得管的表面凹凸不平，在碳纳米管/硅橡胶复合材料进行受力时，碳纳米管和高分子链之间的滑移变得更加困难，有利于力学性能的提高；

（3）二氧化硅改性的碳纳米管表面含有大量的硅羟基，它们可以和硅橡胶的主链之间发生氢键作用，使得二氧化硅改性的碳纳米管与硅橡胶之间的界面作用更加牢固。