本發(fā)明屬于電纜護(hù)套材料，具體涉及一種電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、絕緣電纜作為電力傳輸?shù)闹匾浇?，在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著至關(guān)重要的角色。而絕緣電纜護(hù)套材料，作為保護(hù)電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)、確保電力傳輸安全穩(wěn)定的關(guān)鍵組成部分，其性能的好壞直接影響著電纜的使用壽命和安全性。
2、目前，絕緣電纜護(hù)套材料大多采用聚乙烯等塑料材料，這些材料雖然具有一定的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在諸多問(wèn)題。比如，一方面，聚乙烯雖然本身具有一定的疏水性，但仍不足以完全阻隔水分滲透，特別是在潮濕環(huán)境或長(zhǎng)期浸水工況下，水分子會(huì)通過(guò)結(jié)晶區(qū)缺陷和非晶區(qū)自由體積逐漸滲入，不僅導(dǎo)致絕緣性能下降，還可能引發(fā)“水樹”現(xiàn)象，加速電纜老化。另一方面，在接觸酸、堿或鹽霧等腐蝕性介質(zhì)時(shí)，材料表面可能出現(xiàn)緩慢劣化，長(zhǎng)期作用可能降低護(hù)套的防護(hù)效果。這些問(wèn)題在普通環(huán)境（非極端條件）下雖不會(huì)立即引發(fā)故障，但會(huì)縮短電纜系統(tǒng)的使用壽命，因此需要通過(guò)材料改性進(jìn)一步提升電纜護(hù)套材料的防水和耐腐蝕性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，具有優(yōu)異的防水和耐腐蝕能力。
2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，為制備防水耐腐蝕電纜護(hù)套材料提供一種新思路。
3、本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
4、一種電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，包括以下重量份數(shù)的原料：聚乙烯40-60份、丙烯酸酯橡膠15-20份、增塑劑10-20份、相容劑10-15份、潤(rùn)滑劑3-5份、抗氧劑1-5份、阻燃劑2-10份、改性碳納米管5-10份、木質(zhì)素衍生物3-5份；
5、所述改性碳納米管的結(jié)構(gòu)如下：
6、。
7、進(jìn)一步地，所述改性碳納米管的制備過(guò)程如下：
8、（1）將羥基碳納米管分散于n,n-二甲基甲酰胺中，再加入1,4-對(duì)二氯芐、碳酸鉀，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，洗滌，干燥，得到中間體1；
9、所述中間體1的結(jié)構(gòu)式為：
10、
11、（2）將中間體1和[2-(5-咪唑基)乙基]丙烯酰胺加入乙腈中，在回流條件下反應(yīng)，過(guò)濾、干燥后得到所述改性碳納米管。
12、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述羥基碳納米管、1,4-對(duì)二氯芐、碳酸鉀和n,n-二甲基甲酰胺的用量比為1?g：（2-4）g：（1.6-3.2）g：（60-90）ml；所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間為10-14?h。
13、進(jìn)一步地，步驟（2）中所述中間體1、[2-(5-咪唑基)乙基]丙烯酰胺和乙腈的用量比為1?g：（2-4）g：（150-200）ml；所述反應(yīng)的時(shí)間為12-15?h。
14、進(jìn)一步地，所述木質(zhì)素衍生物的制備過(guò)程如下：
15、（a）將木質(zhì)素和1,6-己二胺加入去離子水中，調(diào)節(jié)ph值至10-10.5，再加入甲醛水溶液，加熱條件下反應(yīng)，得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入異丙醇，過(guò)濾，洗滌，干燥，得到胺化木質(zhì)素；
16、所述胺化木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)式為：
17、
18、（b）將1h,1h,2h,2h-全氟辛烷膦酸和胺化木質(zhì)素加入二甲基亞砜中，加熱條件下反應(yīng)；將反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加水，過(guò)濾，洗滌，干燥，得到所述木質(zhì)素衍生物；
19、所述木質(zhì)素衍生物的結(jié)構(gòu)式如下：
20、。
21、進(jìn)一步地，步驟（a）中所述木質(zhì)素、1,6-己二胺和甲醛水溶液的質(zhì)量比為1：（1.3-1.4）：（1-1.1）；所述甲醛水溶液的濃度為37?wt%；所述加熱的溫度為50-60℃，反應(yīng)的時(shí)間為5-8?h。
22、進(jìn)一步地，步驟（b）中所述胺化木質(zhì)素、1h,1h,2h,2h-全氟辛烷膦酸和二甲基亞砜的用量比為1?g：（1-1.2）g：（50-75）ml；所述加熱的溫度為60-90℃，反應(yīng)的時(shí)間為24-36?h。
23、進(jìn)一步地，所述聚乙烯由質(zhì)量比為1：（1.5-3）的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯組成；所述高密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率在190℃、2.16?kg條件下為（5-9）g/10?min，低密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率在190℃、2.16?kg條件下為（15-20）g/10?min；所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的至少一種；所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1035、抗氧劑168中的至少一種；所述阻燃劑為氫氧化鎂；所述增塑劑為對(duì)苯二甲酸二辛酯；所述相容劑為poe-g-gma、poe-g-mah和mah-g-sbs中的至少一種。
24、上述電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料的制備方法，包括以下步驟：按照所述重量份數(shù)，將聚乙烯、丙烯酸酯橡膠、增塑劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑、阻燃劑、改性碳納米管和木質(zhì)素衍生物混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出、造粒，得到所述電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料。
25、進(jìn)一步地，所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)域的溫度范圍為150-230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250-450?r/min。
26、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下效果：
27、1.?本發(fā)明提供的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料包括聚乙烯、丙烯酸酯橡膠、改性碳納米管和木質(zhì)素衍生物等原料，改性碳納米管和木質(zhì)素衍生物的添加，不僅有助于電纜護(hù)套材料力學(xué)性能的提高，更賦予了電纜護(hù)套材料優(yōu)異的防水和耐腐蝕能力。
28、2.?本發(fā)明通過(guò)[2-(5-咪唑基)乙基]丙烯酰胺對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性，在碳納米管表面同時(shí)引入了丙烯酸酯結(jié)構(gòu)和功能性咪唑基團(tuán)。引入的丙烯酸酯結(jié)構(gòu)增加了改性碳納米管與電纜護(hù)套材料基體之間的親和性，改善了兩者的相容性，解決了傳統(tǒng)物理共混中碳納米管易團(tuán)聚的問(wèn)題。同時(shí)，接枝的咪唑基團(tuán)具有獨(dú)特的兩性特性，能夠通過(guò)質(zhì)子化或去質(zhì)子化反應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)界面微環(huán)境的ph值，有效抑制腐蝕微電池的形成，與碳納米管的物理阻隔作用協(xié)同提升了材料的耐腐蝕性能。此外，咪唑基團(tuán)還展現(xiàn)出良好的抗菌性能，能夠滅活電纜使用環(huán)境中的微生物和細(xì)菌，既減少了微生物對(duì)材料的直接腐蝕破壞，又降低了由其代謝產(chǎn)生的酸堿性液體對(duì)材料的侵蝕，從而實(shí)現(xiàn)了多重防護(hù)效果。
29、3.?本發(fā)明通過(guò)1,6-己二胺和1h,1h,2h,2h-全氟辛烷膦酸對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性，一方面，引入的全氟烷基鏈和木質(zhì)素本征的疏水特性配合，能夠顯著降低材料的表面能，形成超疏水表面，有效阻礙水分的潤(rùn)濕和滲透；另一方面，引入的氨基和膦酸基團(tuán)能夠減少木質(zhì)素衍生物的自聚集傾向，提高木質(zhì)素衍生物的分散性，還能強(qiáng)化木質(zhì)素衍生物與基體間的相互作用，從而構(gòu)建更加致密的防水屏障。
1.一種電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料：聚乙烯40-60份、丙烯酸酯橡膠15-20份、增塑劑10-20份、相容劑10-15份、潤(rùn)滑劑3-5份、抗氧劑1-5份、阻燃劑2-10份、改性碳納米管5-10份、木質(zhì)素衍生物3-5份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，所述改性碳納米管的制備過(guò)程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，步驟（1）中所述羥基碳納米管、1,4-對(duì)二氯芐、碳酸鉀和n,n-二甲基甲酰胺的用量比為1?g：（2-4）g：（1.6-3.2）g：（60-90）ml；所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間為10-14?h。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，步驟（2）中所述中間體1、[2-(5-咪唑基)乙基]丙烯酰胺和乙腈的用量比為1?g：（2-4）g：（150-200）ml；所述反應(yīng)的時(shí)間為12-15?h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，所述木質(zhì)素衍生物的制備過(guò)程如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，步驟（a）中所述木質(zhì)素、1,6-己二胺和甲醛水溶液的質(zhì)量比為1：（1.3-1.4）：（1-1.1）；所述甲醛水溶液的濃度為37?wt%；所述加熱的溫度為50-60℃，反應(yīng)的時(shí)間為5-8?h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，步驟（b）中所述胺化木質(zhì)素、1h,1h,2h,2h-全氟辛烷膦酸和二甲基亞砜的用量比為1?g：（1-1.2）g：（50-75）ml；所述加熱的溫度為60-90℃，反應(yīng)的時(shí)間為24-36?h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料，其特征在于，所述聚乙烯由質(zhì)量比為1：（1.5-3）的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯組成；所述高密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率在190℃、2.16?kg條件下為（5-9）g/10?min，低密度聚乙烯的熔體流動(dòng)速率在190℃、2.16?kg條件下為（15-20）g/10?min；所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的至少一種；所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1035、抗氧劑168中的至少一種；所述阻燃劑為氫氧化鎂；所述增塑劑為對(duì)苯二甲酸二辛酯；所述相容劑為poe-g-gma、poe-g-mah和mah-g-sbs中的至少一種。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按照所述重量份數(shù)，將聚乙烯、丙烯酸酯橡膠、增塑劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑、阻燃劑、改性碳納米管和木質(zhì)素衍生物混合均勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出、造粒，得到所述電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜防水耐腐蝕護(hù)套材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)域的溫度范圍為150-230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250-450?r/min。