[发明专利]一种耐热电缆表层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆材料，具体涉及一种耐热电缆表层材料及其制备方法，属于电子材料技术领域。

背景技术

复合材料使用的历史可以追溯到古代，从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。功能复合材料一般由功能体组元和基体组元组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。是一种除了机械性能以外，还提供其他物理性能的材料，比如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能，这些材料统称为功能复合材料。

一般的电线电缆是以塑料和橡胶为绝缘护套，这些材料都是常规工程材料，具有丰富的来源，能够满足大规模生产，而且成本相对较低。但对于一些特殊行业如石油化工、钢铁、航空航天、造船、军工、制药、食品、塑料机械、锅炉等与热与高温有关的行业，都需要能够耐一定较高温度的电线电缆，普通的电线电缆显然不能使用。耐热电缆一般指(90～155)℃及以下的电缆，而高温电缆则是160℃及以上的电缆。而要解决普通电缆不耐高温的状况，则是要对材料进行改进，或使用能够耐高温的绝缘级材料。

随着我国经济快速发展，对耐热和高温电缆的需求已显高速增长阶断，耐热和高温电缆每年以20％的速度增长，耐热电缆作为特种电缆的重要组成部分，具有极强的生命力，供不应求，我国每年从国外进口约二十亿元用于国内建设。耐热和高温电线电缆一般是由两种需求决定的:电线电缆环境温度较高，电缆在长期在高温下能够正常传输信号或电能；电力传输电缆，主要是增加截流能力为主要目的。橡胶材料因其耐热性差，因而提高工作温度的余度较小，普通橡胶填加较多热稳定剂和经交联处理才能达到90℃，因而需要研发新的电缆材料体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐热电缆表层材料的制备方法，其采用改进型的绝缘漆，使有机单体在发生聚合时均匀包裹基材，以制备出耐热电缆表层材料，可用于工业化生产。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种耐热电缆表层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对氨基苯甲酸加入干燥的反应器中，再加入乙醇，回流下搅拌50分钟；然后加入亚胺二元酸，回流反应2小时；再加入季戊四醇四丙烯酸酯，回流反应2小时得到有机物溶液；

(2)将硝酸镱水溶液加入八水氯氧化锆水溶液中，搅拌，然后于180℃反应10小时，自然冷却，离心后得到固体；再于1250℃处理80分钟后自然冷却得到粉体填料；

(3)将四甲基双酚F氰酸酯树脂单体溶入环氧树脂E44中，于150℃搅拌80分钟；然后加入丁酮，于50℃搅拌10分钟；再加入异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌；再加入有机物溶液、填料，60℃搅拌1小时；然后加入聚甲基倍半硅氧烷，搅拌得到表层溶液；最后将表层熔液除去溶剂，固化后得到耐热电缆表层材料。

本发明中，步骤(1)中，对氨基苯甲酸、亚胺二元酸、季戊四醇四丙烯酸酯、乙醇的质量比为1︰0.1︰0.8︰25；步骤(2)中，硝酸镱与八水氯氧化锆的质量比为1︰0.2；

步骤(3)中，四甲基双酚F氰酸酯树脂单体、环氧树脂E44、异构十三醇聚氧乙烯醚、有机物溶液、填料以及聚甲基倍半硅氧烷的质量比为(3～5)︰(13～15)︰(3～4)︰(23～28)︰(5～8)︰(2～5)。所述填料的平均粒径为80nm；所述聚甲基倍半硅氧烷的分子量为1.2～1.6万。

由于无机材料具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚，与有机物之间没有结合力，易造成界面缺陷，导致材料性能下降；同时添加增粘剂会使材料存在功能耐久性差、耐热差等问题。本发明公开的整理体系组成合理，有效解决了有机物与无机材料相容性的难题，不仅大分子聚合物等有机材料与填料等无机材料相容性好，而且小分子有机物与填料、大分子界面效应强，保证整理效果。所以本发明还公开根据上述方法制备的耐热电缆表层材料，具有优异的综合性能，特别是耐热性能。

本发明加入对氨基苯甲酸、四甲基双酚F氰酸酯树脂单体后，在聚合物的分子链结构中引入了刚性基团，亚胺二元酸加强了分子间的相互作用力，降低了分子链的柔顺性；聚甲基倍半硅氧烷在大分子链中导入了无机结构性质的硅氧基团后，使得大分子链的线性程度和分子间的填充密度提高，填料的加入使得分子间的相互作用力得以加强，在减小了聚合物熵变的同时，增加了聚合物热焓，使共聚物热性能提高。