[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

说明书

本发明提供了一种改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，由以下重量份的原料制备得到：橡胶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。本发明通过含硫硅烷偶联剂改性修饰纳米级二氧化硅，得到具有优良分散性的含硫纳米二氧化硅，然后将其同时作为硫化剂和补强剂加入母料，无需额外加入硫化剂，即可有效增强线缆绝缘层材料的绝缘性能和机械性能，且能进一步简化工艺流程和工艺时间，对提高产量具有着重要的意义。

技术领域

本发明涉及电线电缆生产技术领域，尤其涉及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。

背景技术

橡胶材料具有优异的耐化学、耐低温度性能和耐气候老化等性能，因而被广泛地应用于线缆绝缘层的制备。以橡胶为基料及载体，以二氧化硅(SiO₂)颗粒作为填充剂，制成线缆的绝缘层，可以有效增强橡胶材料绝缘、耐磨、阻燃等性能，降低现有绝缘层的密度，并提高柔韧性。但通常使用的二氧化硅填充剂粒径较大(微米级及以上)，与有机基体之间的相容性差，使得二氧化硅颗粒难以均匀分散在基体中。而使用气相法制备获得纳米二氧化硅用作填充剂时，颗粒表面具有较多活性羟基和较大的表面能，很容易团聚，同样存在分散性差的问题，这极大地影响了二氧化硅颗粒的增强效果。此外，橡胶材料制备线缆绝缘层需要加入硫化剂，通过硫化过程形成交联网状结构以进一步提高绝缘层各方面性能。在硫化过程中，硫化剂的分散效果会明显影响交联的效果和均匀性，并直接导致绝缘层性能的变化。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明利用含硫小分子对纳米二氧化硅进行改性，然后将改性后二氧化硅加入线缆绝缘层材料原料中，制备一种改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料。

本发明提供的改性含硫纳米二氧化硅增强的线缆绝缘层材料，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；

所述改性含硫纳米二氧化硅在线缆绝缘层材料中同时作为补强剂和硫化剂使用；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获得，反应过程中，含硫硅烷偶联剂水解生成硅醇结构(Si-OH)结合在纳米二氧化硅上表面，而其上含硫官能团不受影响，从而完成纳米二氧化硅的表面含硫改性。所述含硫硅烷偶联剂为多硫链硅烷偶联剂(通式：(R₁O)₃SiR₂S_nR₂Si(OR₁)₃)、硫代羧酸酯类硅烷偶联剂(通式：(R₁O)₃SiR₂SR₃)中的一种或几种。其中R₁为-(CH₂)_xCH₃结构，R₂为-(CH₂)_y-结构，R₃为-CO(CH₂)_zCH₃结构。n为2～10，x为0～3，y为0～5，z为1～6。

优选地：改性含硫纳米二氧化硅由以下重量份的原料反应制得：

纳米二氧化硅85～90份，含硫硅氧烷10～15份；