【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导电阻水材料，具体涉及一种耐海水防腐蚀半导电阻水带及其制备方法。
技术介绍
1、半导电阻水带是一种由两层半导电基材与位于中间层的高分子吸水材料层组成，将其直接包覆在导体表面，能够实现屏蔽和阻水作用。高分子吸水树脂本身的性质使其在纯水中吸水倍率很大，但在海水中吸水倍率是纯水吸水倍率的十分之一，故其在海水中基本不膨胀，不能满足在海缆中的阻水需求。且直接应用在导体外极易腐蚀铜导体，使其强度降低，电阻显著增大。此外，用于粘接半导电基材和高分子吸水材料的粘结剂在海水中易受到盐分和较高的ph的影响，对胶黏剂具有极强的破坏作用，从而极易导致胶黏剂水化、溶解和失效。
2、丙烯酸酯乳液具有优异的粘结性能，且耐水性好，但是将其用于电缆的阻水带中易受到电缆使用环境的限制，例如，应用于海水中的电缆需要考虑海水的腐蚀性，这是由于海水中含盐量较高，易受到海水的腐蚀，并且阻水带还需要具有一定的导电性。因此，需要开发出一种具有优异的耐海水耐腐蚀性，阻水效果明显，且有良好的导电性，能够应用在海缆中的半导电阻水带。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种耐海水防腐蚀半导电阻水带及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，从上到下依次为基材层、内半导电胶层、耐盐吸水层、外半导电胶层以及覆盖层；所述耐盐吸水层为耐盐高分子吸水材料；所述内半导电胶层和外半导电胶层均为改性丙烯酸酯乳液；所述基材层的材料
4、所述改性丙烯酸酯乳液由以下步骤制备：
5、步骤a1、将三聚氯氰和丙酮加入烧瓶中搅拌混合均匀，将2-癸基十四烷基-1-胺和氢氧化钠加入含有去离子水的烧杯中搅拌混合均匀可得混合液a，然后将混合液a转移至烧瓶中，并在-5-5℃下反应2-3h，待反应结束后，可得中间产物1；
6、步骤a1中利用三聚氯氰上的氯原子与氨基之间的亲核取代反应合成具有长链烷基结构的中间产物1，提高了基体的疏水性能，这是由于长链烷基在基体中能够与水分子形成弱相互作用，从而使基体表面具有疏水性；此外，三嗪结构的存在提高了基体的耐碱性能，这是由于三嗪基团独特的结构，使其在酸碱环境中不易被破坏任能保持稳定；
7、进一步地，三聚氯氰、丙酮和混合液a的用量比为0.01-0.02mol：40ml：20ml，混合液a中2-癸基十四烷基-1-胺、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.01-0.02mol：0.4-0.8g：20ml。
8、步骤a2、将3-丁烯-1-醇、氢氧化钠加入含有去离子水的烧杯中搅拌混合均匀即得混合液b，随后将混合液b加入含有中间产物1的烧瓶中，并在40-50℃下反应2-3h，待反应结束后，将体系温度升高至60℃除去丙酮，再将体系温度升高至80-90℃，加入混合液b，持续回流8-10h，待反应结束后，冷却至室温，过滤、洗涤，并在60℃下干燥12h，即得端双键疏水单体；
9、步骤a2中3-丁烯-1-醇上的醇羟基能够与中间产物1上的氯原子发生亲核取代反应，从而引入端双键，使其能够参与丙烯酸酯的共聚反应，从而将含有长链疏水烷基结构引入丙烯酸酯中，实现丙烯酸酯的疏水性能；
10、进一步地，混合液b与步骤a1中三聚氯氰的用量比为20-40ml：0.01-0.02mol，混合液b中3-丁烯-1-醇、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.02-0.04mol：0.8-0.16g：20-40ml。
11、步骤a3、将甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、全氟辛基丙基丙烯酸酯、端双键疏水单体以及二甲苯搅拌混合均匀可得混合液c，将1/2混合液c加入到1/3十二烷基硫酸钠溶液中搅拌混合均匀可得预乳液，随后将剩余1/2混合液c和双官能化ni-mof加入到剩余2/3十二烷基硫酸钠溶液搅拌均匀得到种子乳液，然后将种子乳液和1/2的2’2-偶氮二异丁氰二甲苯溶液加入反应器中，在氮气、75℃温度下反应30min，将温度升高至80-90℃，再将预乳液和剩余1/2的2’2-偶氮二异丁氰二甲苯溶液滴加到反应器中，滴加时间为2h，然后保温反应3-5h，待反应结束后，旋蒸除去未反应单体和溶剂，即得丙烯酸酯乳液。
12、步骤a3中利用乳液聚合反应将交联单体进行聚合制备得到的丙烯酸酯乳液具有优异的疏水性能，这是由于端双键疏水单体和含氟单体协同发挥作用，提高了基体的疏水性能，其中，由于含氟单体在聚合反应中会生成含氟聚丙烯酸酯低聚物，其含有较多低表面能的-cf和-cf3链段，更容易迁移到乳胶表面，从而提高基体的疏水性能；此外，双官能化ni-mof的加入提高了基体耐盐性；
13、进一步地，甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、全氟辛基丙基丙烯酸酯、端双键疏水单体、二甲苯、2’2-偶氮二异丁氰二甲苯溶液、十二烷基硫酸钠溶液和双官能化ni-mof的用量比为8-12g：5-8g：1-3g：2-4g：10-15g：8-10g：10ml：0.1-0.3g，2’2-偶氮二异丁氰二甲苯溶液是由2’2-偶氮二异丁氰和二甲苯以0.1-0.15g：8-10g的用量混合而成，十二烷基硫酸钠溶液是由十二烷基硫酸钠和去离子水以0.5-0.8g：10ml的用量混合而成。
14、所述双官能化ni-mof由以下步骤制备：
15、步骤b1、将六水合硝酸镍加入含有n，n-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水混合液的烧杯中，并在室温下搅拌30min，再加入2-氨基-5-磺基苯甲酸继续搅拌30min，再加入碳量子点搅拌混合均匀，最后将烧杯中的混合物转移至水热釜中，并在100℃下反应24h，待反应结束后，抽滤、洗涤，置于50℃下真空干燥24h，即得mof-74；
16、步骤b1中采用2-氨基-5-磺基苯甲酸作为mof材料的有机配体，合成的mof-74具有较好的耐盐性，这是由于其表面含有的磺酸基团对盐不敏感，从而提高了基体的耐盐性，使基体在海水中仍具有较好的性能；其表面还含有氨基，它能够与参与双键的引入；此外，以ni元素作为金属离子并掺杂碳量子点形成的金属有机框架具有较好的导电性，其原因是碳量子点作为导电剂可以提高mof-74的电子导电率，将其引入丙烯酸酯后形成的乳液具有良好的导电性。
17、进一步地，六水合硝酸镍、n，n-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水、2-氨基-5-磺基苯甲酸和碳量子点的用量比为0.5-1.0g：75ml：5ml：5ml：0.1-0.2g：2-5ml。
18、步骤b2、将mof-74超声分散在二氯甲烷中，然后向所得溶液中加入甲基丙烯酸酐，然后使其在300rpm的转速下搅拌24-48h，待反应结束后，抽滤、洗涤3次，并置于45℃真空干燥箱中干燥24h，即得双官能化ni-mof；
19、步骤b2中mof-74表面的活性氨基能够与甲基丙烯酸酐发生反应，从而在其表面引入双键，而含有双键的mof-74加入到丙烯酸酯单体中后，由于引发剂受热分解形成活性自由基，捕获了自由基的丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，从上到下依次为基材层、内半导电胶层、耐盐吸水层、外半导电胶层以及覆盖层；所述耐盐吸水层为耐盐高分子吸水材料；所述内半导电胶层和外半导电胶层均为改性丙烯酸酯乳液；所述基材层的材料为粘合布；所述覆盖层的材料为尼龙；
2.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤A1中三聚氯氰、丙酮和混合液A的用量比为0.01-0.02mol：40mL：20mL，混合液A中2-癸基十四烷基-1-胺、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.01-0.02mol：0.4-0.8g：20mL。
3.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤A2中混合液B与步骤A1中三聚氯氰的用量比为20-40mL：0.01-0.02mol，混合液B中3-丁烯-1-醇、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.02-0.04mol：0.8-0.16g：20-40mL。
4.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤A3中甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、全氟辛基丙基丙烯酸酯、端双键疏水单体、二甲苯
5.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，所述双官能化Ni-MOF由以下步骤制备：
6.根据权利要求5所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤B1中六水合硝酸镍、N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水、2-氨基-5-磺基苯甲酸和碳量子点的用量比为0.5-1.0g：75mL：5mL：5mL：0.1-0.2g：2-5mL。
7.根据权利要求5所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤B2中MOF-74、二氯甲烷、甲基丙烯酸酐的用量比为0.2-0.5g：40-100mL：2-5mL。
8.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，所述耐盐高分子吸水材料为以丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯为单体，二甲苯为溶剂、过氧化叔丁基为引发剂合成。
...【技术特征摘要】
1.一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，从上到下依次为基材层、内半导电胶层、耐盐吸水层、外半导电胶层以及覆盖层；所述耐盐吸水层为耐盐高分子吸水材料；所述内半导电胶层和外半导电胶层均为改性丙烯酸酯乳液；所述基材层的材料为粘合布；所述覆盖层的材料为尼龙；
2.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤a1中三聚氯氰、丙酮和混合液a的用量比为0.01-0.02mol：40ml：20ml，混合液a中2-癸基十四烷基-1-胺、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.01-0.02mol：0.4-0.8g：20ml。
3.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤a2中混合液b与步骤a1中三聚氯氰的用量比为20-40ml：0.01-0.02mol，混合液b中3-丁烯-1-醇、氢氧化钠和去离子水的用量比为0.02-0.04mol：0.8-0.16g：20-40ml。
4.根据权利要求1所述的一种耐海水防腐蚀半导电阻水带，其特征在于，步骤a3中甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、全氟辛基丙基丙烯酸酯、端双键疏水单体、二甲苯、2’2-偶氮二异丁氰二甲苯溶液、十二烷基硫酸钠溶液和双官能化ni-mof的用量比为8-12g：5-8g：1-3g：2-4g：10-15g...
【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，张云，杨云，相咸成，呼建义，梁建营，沈玉荣，沈登建，
申请(专利权)人：江苏沃峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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