[发明专利]一种改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料及其应用

权利要求书

1.一种改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：橡胶母料100重量份，改性含硫纳米二氧化硅5～10重量份，氧化聚乙烯蜡5～10重量份，炭黑10～15重量份，抗氧化剂0.5～1重量份；

所述的改性含硫纳米二氧化硅由5～20重量份含硫硅烷偶联剂和80～95重量份的纳米二氧化硅反应得到，所述含硫硅烷偶联剂是通式为(R₁O)₃SiR₂S_nR₂Si(OR₁)₃的多硫链硅烷偶联剂或通式为(R₁O)₃SiR₂SR₃的硫代羧酸酯类硅烷偶联剂中的一种或几种，其中，R₁代表-(CH₂)_xCH₃，R₂代表-(CH₂)_y-，R₃代表-CO(CH₂)_zCH₃，n为2～10，x为0～3，y为0～5，z为1～6。

2.根据权利要求1所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：所述的橡胶母料为异戊二烯橡胶母料、丁基橡胶母料、丁苯橡胶母料、丁腈橡胶母料、硅橡胶母料中一种或几种。

3.根据权利要求1所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：纳米二氧化硅的尺寸为5～50nm。

4.根据权利要求1所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：所述的多硫链硅烷偶联剂为[(C₂H₅O)₃Si(CH₂)₃]₂S₄或[(C₂H₅O)₃Si(CH₂)₃]₂S₂，所述的硫代羧酸酯类硅烷偶联剂为(CH₃CH₂O)₃Si(CH₂)₃SCO(CH₂)₆CH₃。

5.根据权利要求1所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：所述的改性含硫纳米二氧化硅由溶胶凝胶法、喷雾热分解法或两步法制备得到。

6.根据权利要求5所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：所述溶胶凝胶法的具体步骤如下：向三口烧瓶中以1:1～5:1的体积比加入无水乙醇和去离子水，然后滴加氨水至pH为9～11，待溶液搅拌均匀后，向其中缓慢滴加占溶剂体积5～20％体积分数的正硅酸乙酯，在室温下反应3～4h，然后向三口烧瓶中加入占溶剂体积1～6％体积分数的含硫硅烷偶联剂的N-甲基吡咯烷酮溶液，室温下氮气氛反应6～12h，反应结束后溶液离心取沉淀，多遍水洗和醇洗至中性，40～60℃下烘干，即得到改性含硫纳米二氧化硅。

7.根据权利要求5所述的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，其特征在于：所述喷雾热分解法的具体步骤如下：将正硅酸乙酯溶解在体积比为1:1～5:1的二甲苯/乙腈混合溶剂中，配成质量浓度为0.1～0.5mol/L的前驱体溶液，在室温下反应3～4h，然后向其中加入占溶剂体积2～5％体积分数的含硫硅烷偶联剂，将前驱体溶液注入注射泵，通过气体辅助喷嘴，用氧气将其分散成雾滴，调节喷嘴内压强至100～150kPa气压，使雾滴喷出至热解反应器，80～100℃下反应，反应结束于收集器中取出粉末，40～60℃下烘干，即得到改性含硫纳米二氧化硅。