一种高铁用高耐寒电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高铁用高耐寒电缆料及其制备方法，方法包括以下步骤：球磨、二次球磨、将所述混料进行混炼和造粒，最终得到所述电缆料。利用球磨法进行共混，实现石墨烯生成与蒙脱土剥离成纳米级片层结构的同时，还促进了石墨烯、蒙脱土和聚乙烯树脂充分且均匀的交联反应，是还原石墨烯均匀分散于电缆料中，有效提高电缆料的耐寒性能，无需加入有机或无机溶剂，生产过程安全环保，所得电缆料产品无挥发性有机分子或小分子有害物质挥发绿色环保。

A high-cold-resistant cable material for high-speed iron and its preparation method

The invention discloses a high-cold-resistant cable material for high-iron and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: ball milling, secondary ball milling, mixing and granulating the mixture, and finally obtaining the cable material. Blending by ball milling can realize the formation of graphene and the peeling of montmorillonite into nano-scale lamellar structure, at the same time, it also promotes the full and uniform cross-linking reaction of graphene, montmorillonite and polyethylene resin. It is the uniform dispersion of reduced graphene in cable materials, which effectively improves the cold resistance of cable materials without adding organic or polyethylene resin. Inorganic solvents, the production process is safe and environmentally friendly, and the resulting cable material products have no volatile organic molecules or small harmful substances volatile green environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种高铁用高耐寒电缆料及其制备方法
本专利技术涉及电缆的
，尤其涉及一种高铁用高耐寒电缆料及其制备方法。
技术介绍
随着经济的高速发展，电缆护套材料的需求量越来越大，要求越来越高，传统的电缆材料正面临着巨大的挑战，电线电缆作为电能和信息传输体，在交通运输、工业矿山、电气通讯等生活的各个领域都能见到各式各样的电缆，随着电缆在生活中地位的增加，其护套质量也越来越受到人们的重视，尤其是在高铁迅速发展的当代，不同地区气候的巨大差异也对电缆提出更高要求，耐寒、热稳定性好、物理综合性能优异、使用寿命长具有特殊性质的电缆护套的研发受到各领域专业人士的高度关注，如何采用简单方法制备一种耐寒性能好的电缆护套材料成为目前需要解决的技术问题。石墨烯是近年来发现的一种带有特殊单原子层结构的新型二维平面纳米材料，具有化学稳定性高、导电性好、阻隔性优良等特点。单个石墨烯纳米片具有超高杨氏模量，断裂强度，弹性模量和比表面积，将其作为无机填料添加到聚合物基体中，制备高性能的复合材料，应用前景广阔。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出一种高铁用高耐寒电缆料及其制备方法，制备过程简单，无需有机溶剂，环保健康，且所制电缆料具有较高耐寒性能，适用范围广泛。本专利技术采用以下技术方案：一种高铁用高耐寒电缆料，由以下重量份原料组成：一种高铁用高耐寒电缆料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)球磨：将石墨放于球磨罐中，加入球磨珠，再依次加入干冰和液氮，最后加入聚乙烯树脂和蒙脱土，密封球磨罐，进行球磨反应，得到石墨烯/蒙脱土/聚乙烯树脂；采用球磨法共混石墨、蒙脱土和聚乙烯树脂，在快速转动的机械作用力下，蒙脱土在机械力作用下剥离为纳米尺度的片层结构且层间距增大，使得聚乙烯树脂插层到蒙脱土层间，蒙脱土均匀分散于聚乙烯树脂上，两者通过氢键作用力形成网络结构的纳米复合材料；球磨罐中装有干冰和液氮，为石墨烯的制备提供了氧和氮源，在快速转动的机械作用力下，层状石墨剥离成片状的纳米石墨烯结构，表面还有大量的缺陷和自由基，如羧基和羟基，极大增加了石墨烯的极性，由此石墨烯在生成的同时通过羧基和氨基与聚乙烯树脂侧链上的羧基基团反应发生氢键作用，原位生长在聚乙烯树脂上，增强了石墨烯和聚乙烯树脂的界面作用，有利于应力传递，避免电缆料制备成电缆护套时应力分布不匀局部集中导致的电缆开裂的问题，延长使用寿命，方法简单，成本低，且无需有机溶剂，环境友好型生产过程；此外，石墨烯均匀分散于电缆料中，其高导热性能有助于电缆料的热量传递，使热量均匀分散，有效提高了电缆料的耐寒耐热性能；(2)二次球磨：待步骤(1)中球磨反应结束后，向球磨罐中加入EVA、防老剂、钛酸酯、抗氧剂、润滑剂和交联剂，冲入氮气，再次密封球磨罐进行二次球磨，得到混料；将其余组分加入后于球磨罐内再次进行共混，在石墨烯表面大量缺陷和自由基作用下，增加了石墨烯和聚乙烯树脂的界面作用，促进聚乙烯树脂与各组分的交联反应。在球磨一段时间后，球磨罐内逐渐升温，高温氮气氛围下，石墨烯表面为参与反应的含氧官能团及自由基被还原，蒙脱土中的钠离子在蒙脱土和还原石墨烯之间形成连接作用，同时还原石墨烯上残留的羧基和蒙脱土上的羟基形成氢键，有效避免还原石墨烯的团聚，促进石墨烯的分散，有利于电缆料的耐寒耐热性能的提高；(3)将所述混料进行混炼和造粒，最终得到所述电缆料。作为优选，按重量份计，各原料组成如下：作为优选，步骤(1)中，球磨法共混反应结束后，将球磨罐打开于空气中放置2-7.5小时后，再进行二次球磨。球磨成纳米尺寸的石墨烯具有较高的反应活性，与空气充分接触，有利于表面生成更多的含氧官能团。作为优选，步骤(1)中球磨罐以500-1000rpm的转速反应2-8小时。作为优选，步骤(2)中球磨罐以80-500rpm的转速反应1-2.5小时；以500cm3/min的流速充氮气10-60min以排除球磨罐中空气。反应时间太短，球磨罐内温度低不利于石墨烯的还原，反应时间太长，球磨罐内温度过高会导致组分的碳化分解。作为优选，步骤(3)中在130-150℃下进行。作为优选，所述石墨为5-100目的天然鳞片石墨。作为优选，各组分和球磨珠总体积占球磨罐容积的1/5-4/5。采用本专利技术技术方案，利用球磨法进行共混，实现石墨烯生成与蒙脱土剥离成纳米级片层结构的同时，还促进了石墨烯、蒙脱土和聚乙烯树脂充分且均匀的交联反应，是还原石墨烯均匀分散于电缆料中，有效提高电缆料的耐寒性能，无需加入有机或无机溶剂，生产过程安全环保，所得电缆料产品无挥发性有机分子或小分子有害物质挥发绿色环保。此外，石墨烯改性聚乙烯树脂之后提高了电缆料的力学和机械性能，避免电缆料制备成电缆护套时应力分布不匀局部集中导致的电缆开裂的问题，延长使用寿命，方法简单，成本低，且无需有机溶剂，环境友好型生产过程。具体实施方式本专利技术实施例中所用试剂均为常规实验或市购所得。实施例1：一种高铁用高耐寒电缆料，按重量份计，各原料组成如下：一种高铁用高耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：：(1)球磨：将100目的天然鳞片石墨放于球磨罐中，加入球磨珠，再依次加入干冰和液氮，最后加入聚乙烯树脂和蒙脱土，密封球磨罐，球磨罐以1000rpm的转速进行球磨反应2小时，得到石墨烯/蒙脱土/聚乙烯树脂，球磨法共混反应结束后，将球磨罐打开于空气中放置7.5小时后，各组分和球磨珠总体积占球磨罐容积的4/5；(2)二次球磨：待步骤(1)中球磨反应结束后，向球磨罐中加入EVA、防老剂、钛酸酯、抗氧剂、润滑剂和交联剂，以500cm3/min的流速充氮气60min以排除球磨罐中空气，再次密封球磨罐进行二次球磨，以500rpm的转速反应1小时，得到混料；(3)将所述混料在150℃下进行进行混炼和造粒，最终得到成品。根据GB/T15256-2014方法测试实施例1中所得成品，其脆性温度为-43℃。实施例2：一种高铁用高耐寒电缆料，按重量份计，各原料组成如下：一种高铁用高耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：：(1)球磨：将5目的天然鳞片石墨放于球磨罐中，加入球磨珠，再依次加入干冰和液氮，最后加入聚乙烯树脂和蒙脱土，密封球磨罐，球磨罐以500rpm的转速进行球磨反应8小时，得到石墨烯/蒙脱土/聚乙烯树脂，球磨法共混反应结束后，将球磨罐打开于空气中放置2小时后，各组分和球磨珠总体积占球磨罐容积的1/5；(2)二次球磨：待步骤(1)中球磨反应结束后，向球磨罐中加入EVA、防老剂、钛酸酯、抗氧剂、润滑剂和交联剂，以500cm3/min的流速充氮气10min以排除球磨罐中空气，再次密封球磨罐进行二次球磨，以80rpm的转速反应2.5小时，得到混料；(3)将所述混料在150℃下进行进行混炼和造粒，最终得到成品。根据GB/T15256-2014方法测试实施例2中所得成品，其脆性温度为-45℃实施例3：一种高铁用高耐寒电缆料，按重量份计，各原料组成如下：一种高铁用高耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：：(1)球磨：将50目的天然鳞片石墨放于球磨罐中，加入球磨珠，再依次加入干冰和液氮，最后加入聚乙烯树脂和蒙脱土，密封球磨罐，球磨罐以700rpm的转速进行球磨反应5小时，得到石墨烯/蒙脱土/聚乙烯树脂，球磨法共混反应结束后，将球磨罐打开于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁用高耐寒电缆料，其特征在于，由以下重量份原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种高铁用高耐寒电缆料，其特征在于，由以下重量份原料组成：2.一种高铁用高耐寒电缆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)球磨：将石墨放于球磨罐中，加入球磨珠，再依次加入干冰和液氮，最后加入聚乙烯树脂和蒙脱土，密封球磨罐，进行球磨反应，得到石墨烯/蒙脱土/聚乙烯树脂；(2)二次球磨：待步骤(1)中球磨反应结束后，向球磨罐中加入EVA、防老剂、钛酸酯、抗氧剂、润滑剂和交联剂，冲入氮气，再次密封球磨罐进行二次球磨，得到混料；(3)将所述混料进行混炼和造粒，最终得到所述电缆料。3.根据权利要求2所述的高铁用高耐寒电缆料的制备方法，其特征在于，按重量份计，各原料组成如下：4.根据权利要求2所述的高铁用高耐寒电缆料的制备方法，其特征在于，所述干冰和液氮的重量份和为100-120份，干冰和液氮的重量比为2-10。5.根据权利要求2所述的高铁用高耐寒电缆料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫春生，张家文，徐志敏，
申请(专利权)人：安徽渡江电缆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34