[发明专利]一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆材料领域，具体涉及一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料及其制备方法。

背景技术

电缆是用一根或多根导线经过绞合制作成导体线芯，再在导体上施以相应的绝缘层，外面包上密封护套而形成的导线，主要由线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层构成。电缆具有占用地面和空间少；供电安全可靠，触电可能性小；有利于提高电力系统的功率因数；运行、维护工作简单方便；有利于美化城市，具有保密性等诸多优点，被广泛应用于生活和生产中的各个领域。电缆护套层的作用是密封保护电缆免受外界杂质和水分的侵入，防止外力直接损坏电缆绝缘层。电缆护套层材料不仅要求密封性好、防腐性高、机械强度高、阻燃性好，还应当具有一定的抗拉强度。

聚己内酰胺是单体己内酰胺经开环聚合反应生成的线型聚酰胺，具有抗拉强度和耐磨性优异等优点，在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。在电缆领域，聚己内酰胺也可作为电缆材料之一。随着电缆在更多领域中的应用，电缆的应用环境也越来越复杂，因而，对电缆的各项性能的要求也越来越高，用单一的聚己内酰胺材料制备得到的电缆性能已不能满足电缆性能的要求，对电缆用聚己内酰胺材料进行改性成为必要。

抗拉性能是电缆需要具备的基本性能之一，随着电缆应用的范围不断增加，电缆铺设的跨度也不断提高，因而，对电缆的抗拉性能要求也越来越高，对电缆用聚己内酰胺材料的抗拉性能要求也越来越高。现有技术中也采用了多种方法来提高聚己内酰胺材料的抗拉性，如：添加高强度纤维和对聚己内酰胺进行交联的方法，但由于原材料选择的针对性较差或没有对聚己内酰胺聚合度进行控制等因素的影响，得到的改性聚己内酰胺材料抗拉性能并没有达到预想的要求，要么加工性好但抗拉强度不足，要么抗拉强度好却加工性变差，从而严重影响了电缆的生产和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有用于电缆的聚己内酰胺材料抗拉强度不足的缺陷，提供一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料及其制备方法；本发明将经过改性处理的玄武岩纤维添加到聚己内酰胺中并进行交联改性，显著的提高了聚己内酰胺的抗拉强度，且保留了较好的加工性，将该聚己内酰胺材料用于电缆，能显著增加电缆的抗拉性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料，包括以下重量份原材料制备而成：20-30份的玄武岩纤维、0.001-0.003份的石墨烯，8-12份的改性剂、20-30份的丙烯酸酯橡胶、35-45份的聚己内酰胺、0.3-0.8份的偶联剂、0.1-0.3份的交联剂。

本发明一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料，根据玄武岩纤维和交联能增加聚己内酰胺抗拉强度的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高玄武岩纤维与聚己内酰胺之间的相容性，使玄武岩纤维对聚己内酰胺的抗拉强度增强作用更好，还通过控制聚己内酰胺材料的聚合度来使改性后的聚己内酰胺材料在抗拉强度与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的聚己内酰胺材料在具有优异的抗拉强度的条件下，也满足制备电缆所需要的加工性，从而能大量生产高抗拉强度的电缆。

上述一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料，其中石墨烯能与玄武岩纤维协同作用，在不明显影响聚己内酰胺材料电性能的前提下，显著增加聚己内酰胺材料的抗拉强度；石墨烯的量需要控制在规定范围内，用量过大，聚己内酰胺材料电阻率大幅降低，绝缘性降低，不适合用于电缆护套层；用量过少，对聚己内酰胺材料抗拉强度增加作用小，作用效果不明显；优选的，所述的石墨烯用量为0.002份。

上述一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料，其中，所述的玄武岩纤维直径为0.01-0.5μm，长度为10-180μm；玄武岩纤维直径和长度越小，分散性越差，对聚己内酰胺抗拉强度的增强作用降低，玄武岩纤维直径和长度越大，在聚己内酰胺相中相容性越差，容易出现界面分离，影响聚己内酰胺材料的抗拉强度；优选的，所述的玄武岩纤维直径为0.05-0.2μm，长度为30-80μm；最优选的，所述的玄武岩纤维直径为0.1μm，长度为50μm；通过优选，玄武岩纤维对聚己内酰胺材料的抗拉增强效果最好。

上述一种电缆用聚己内酰胺抗拉改性材料，其中，所述的改性剂为甲基氨基乙酸与正硅酸乙酯组成的混合物；所述的改性剂能改善玄武岩纤维与聚己内酰胺的相容性，增加材料抗拉强度；优选的，所述的改性剂中甲基氨基乙酸与正硅酸乙酯的物质的量之比为1︰2。