本發明涉及電纜護套材料技術領域，特別涉及一種高抗撕裂性電纜護套材料。
背景技術：
目前生產電線電纜大量使用聚氯乙烯、聚乙烯等高分子化工材料，在生產過程中產生大量有毒有害氣體。此外橡膠材料加工復雜，邊角料不能回收容易造成二次污染。其中，丁腈橡膠是丁二烯與丙烯腈兩種單體經自由基引發乳液聚合制得的無規共聚物,丁腈橡膠的分子結構中有不飽和鍵和極性基團-CN,使丁腈橡膠具有一系列優異性能，如耐油性好、物理機械性能優異。但同時由于雙鍵的存在使丁腈橡膠耐老化、抗氧化性能不佳。而在電纜工業中，選用的材料通常要具備良好的拉伸強度、抗老化、阻燃等性能。因此，通過改性手段彌補丁腈橡膠抗撕裂性差、拉伸強度低、阻燃效率低等短板，最大限度發揮其耐油性好、物理機械性能十分必要。
技術實現要素：
基于背景技術中存在的問題，本發明提出了一種高抗撕裂性電纜護套材料，所述電纜護套材料不僅具備優異的抗撕裂性和拉伸強度等機械性能，而且阻燃性能良好、抗老化，同時無鹵，低毒，環保。
本發明提出的一種高抗撕裂性電纜護套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡膠53-69份、聚丙烯18-32份、丁苯橡膠10-18份、聚氨酯彈性體6-12份、炭黑N330 1-3份、有機磷酸酯改性納米粘土18-27份、碳酸鈣2-5份、聚酯纖維4-10份、硫磺粉0.5-2份、促進劑DM 2-4份、促進劑TT 1-3份、活性鋅氧粉1-5份、主抗氧劑1-3份、輔抗氧劑0.5-1份、主紫外線吸收劑1-3份、輔紫外線吸收劑0.5-1份、石蠟油5-12份、偏苯三酸三辛酯2-6份、檸檬酸三丁酯3-5份、潤滑劑1-3份。
優選地，其原料按重量份包括：丁腈橡膠58-64份、聚丙烯23-28份、丁苯橡膠12-16份、聚氨酯彈性體8-10份、炭黑N330 1.5-2.5份、有機磷酸酯改性納米粘土20-25份、碳酸鈣3-4份、聚酯纖維6-8份、硫磺粉0.8-1.6份、促進劑DM 2.5-3.5份、促進劑TT 1.5-2.5份、活性鋅氧粉2-4份、主抗氧劑1.5-2.5份、輔抗氧劑0.7-0.8份、主紫外線吸收劑1.6-2.4份、輔紫外線吸收劑0.6-0.8份、石蠟油8-10份、偏苯三酸三辛酯3-5份、檸檬酸三丁酯3.5-4.5份、潤滑劑1.5-2.5份。
優選地，所述聚丙烯是由20-35wt％的均聚聚丙烯和65-80wt％無規聚丙烯共聚物組成；優選地，所述無規聚丙烯共聚物是由80-95wt％的丙烯單體和5-20wt％的具有2-12個碳原子的其它不飽和烯烴單體共聚形成。
優選地，所述有機磷酸酯改性納米粘土的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至230-270℃，在氮氣保護的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進行聚合反應，反應2-4h后冷卻至室溫，過濾，洗滌，得到聚合甘油；將所述聚合甘油和三氯氧磷25-32份加入無水乙腈中攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至50-60℃，加入無水三氯化鋁作為催化劑進行取代反應，反應1-2h后蒸餾去除溶劑，洗滌，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；將所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入殼聚糖8-36份攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至40-60℃進行取代反應，反應2-4h后過濾，洗滌，干燥，得到所述殼聚糖改性磷酸酯；將所述殼聚糖改性磷酸酯加入異丙醇中，攪拌下加入氫氧化鈉溶液，再滴加醚化劑CTA 24-66份，加熱至30-50℃后反應2-4h，調節反應液至中性后，過濾，洗滌，干燥，得到所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯；將所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯加水后，加入納米粘土40-60份，在50-60℃水浴中反應8-10h，再在溫度為30-35℃，頻率為15-20kHz的條件下超聲輻照3-5h，抽濾，洗滌，干燥，得到有機磷酸酯改性納米粘土。
優選地，所述納米粘土為蒙脫土、囊脫石、膨潤土、富鉻綠脫石、鋰蒙脫石、皂石、鋅蒙脫石、麥羥硅鈉石、水羥硅鈉石、硅鎂石、蛭石、高嶺土、水滑石中的一種或者多種的組合。
優選地，所述主抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1098或抗氧劑626；所述輔抗氧劑為2-巰基苯并咪唑MB、亞磷酸三苯酯TPP、硫代二丙酸二月桂酯DLTP或硫代二丙酸二硬脂醇酯DSTP。
優選地，所述主紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-326；所述輔紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-9。
優選地，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或者至少兩種的混合物。
優選地，所述高抗撕裂性電纜護套材料的制備方法包括：將丁腈橡膠、聚丙烯、丁苯橡膠和聚氨酯彈性體加入密煉機中塑煉得到橡膠主料；向所述橡膠主料中先加入炭黑N330、有機磷酸酯改性納米粘土、碳酸鈣、聚酯纖維、主抗氧劑、輔抗氧劑、主紫外線吸收劑、輔紫外線吸收劑、石蠟油、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三丁酯、潤滑劑進行混煉，再加入硫磺，促進劑DM，促進劑TT和活性鋅氧粉進行混煉，升溫至160-200℃后繼續進行混煉，降溫出料后得到所述高抗撕裂性電纜護套材料。
本發明中，所述高抗撕裂性電纜護套材料采用丁腈橡膠、聚丙烯、丁苯橡膠以及聚氨酯彈性體作為主料配合使用，不僅互溶性好，而且在產品耐油性能幾乎不受影響的前提下，還改善了膠料的粘著性和耐老化性能，所得制品的拉伸強度、抗撕裂性、壓出和壓延等機械性能優異，熱強度性能比丁腈橡膠有較大提高；此外，本發明中為了改善護套材料的強度特性，通過加入炭黑N330與有機磷酸酯改性納米粘土復配作為補強劑；一方面，由于炭黑N330表面具有許多能和橡膠反應的化學基團，其分散于橡膠分子中，與橡膠分子鏈相互纏繞，起到物理交聯點的作用，提高了橡膠的拉伸強度和拉斷伸長率；另一方面，有機磷酸酯改性納米粘土通過聚合甘油作為中間體與三氯氧磷進行取代酯化反應后，其上存在的磷酰氯的結構可以與殼聚糖進行反應，由此得到的殼聚糖改性磷酸酯經過季銨化反應后，對納米粘土進行改性，能夠使納米粘土層狀結構變得松散并且體積發生膨脹，由此實現對納米粘土的表面活化，從而可以在橡膠基料中進行良好分散，不會出現團聚，并且橡膠分子能夠插入到粘土的納米層之間，并起到物理交聯點的作用，同時季銨化殼聚糖改性磷酸酯作為有機成分，與橡膠分子結合力較強，增加了納米粘土與橡膠分子的作用，大大提高了護套的定伸強度、抗撕裂應力和拉斷伸長率；與此同時，季銨化殼聚糖改性磷酸酯作為很好的成炭劑，可迅速在材料表面形成炭層，即可形成一種阻燃和協效于一體的高效天然高分子基阻燃劑，可以有效提高護套材料的阻燃效率；本發明中同時還加入一定量的聚酯纖維作為補強劑和填充劑，其能夠大量填充在橡膠分子之中，增加了本發明的容積，節約了成本，不僅提高橡膠材料的抗拉伸強度撕裂強度，同時顯著增強了橡膠材料的耐磨性能；而以硫磺為主硫化劑，以促進劑DM，促進劑TT為助硫化劑組成的快速硫硫化體系，能夠顯著提高各種原料分子間交聯程度，促進分子間網狀結構生成，從而大大提高本發明耐侯性、拉伸性能和抗撕裂性能；活性鋅氧粉的添加劑可以提高橡膠硫化時的硫化效率、提高橡膠材料的耐磨性能以及改善橡膠材料的物理力學性能；加入的石蠟油、主輔紫外線吸收劑、主輔抗氧劑以及潤滑劑則使得所述橡膠材料具有良好的加工性能和抗熱老化性能，所述制備得到的橡膠材料不但力學等性能極好，而且還可以回收循環使用，符合循環經濟理念；偏苯三酸三辛酯和檸檬酸三丁酯作為增塑劑使用，可提高本發明可塑性，降低了原料粘度和混煉時的溫度，改善分散性與混合性。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例1
一種高抗撕裂性電纜護套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡膠53份、聚丙烯32份、丁苯橡膠10份、聚氨酯彈性體12份、炭黑N330 1份、有機磷酸酯改性納米粘土27份、碳酸鈣2份、聚酯纖維10份、硫磺粉0.5份、促進劑DM 4份、促進劑TT 1份、活性鋅氧粉5份、主抗氧劑1份、輔抗氧劑1份、主紫外線吸收劑1份、輔紫外線吸收劑1份、石蠟油5份、偏苯三酸三辛酯6份、檸檬酸三丁酯3份、潤滑劑3份；
其中，所述聚丙烯是由20wt％的均聚聚丙烯和80wt％無規聚丙烯共聚物組成，所述無規聚丙烯共聚物是由80wt％的丙烯單體和20wt％的具有2-12個碳原子的其它不飽和烯烴單體共聚形成；
所述有機磷酸酯改性納米粘土的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至230℃，在氮氣保護的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進行聚合反應，反應4h后冷卻至室溫，過濾，洗滌，得到聚合甘油；將所述聚合甘油和三氯氧磷25份加入無水乙腈中攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至60℃，加入無水三氯化鋁作為催化劑進行取代反應，反應1h后蒸餾去除溶劑，洗滌，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；將所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入殼聚糖36份攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至40℃進行取代反應，反應4h后過濾，洗滌，干燥，得到所述殼聚糖改性磷酸酯；將所述殼聚糖改性磷酸酯加入異丙醇中，攪拌下加入氫氧化鈉溶液，再滴加醚化劑CTA 24份，加熱至50℃后反應2h，調節反應液至中性后，過濾，洗滌，干燥，得到所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯；將所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯加水后，加入納米粘土60份，在50℃水浴中反應10h，再在溫度為30℃，頻率為20kHz的條件下超聲輻照3h，抽濾，洗滌，干燥，得到有機磷酸酯改性納米粘土，其中所述納米粘土為蒙脫土和囊脫石；
所述主抗氧劑為抗氧劑1076；所述輔抗氧劑為2-巰基苯并咪唑MB；所述主紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-326；所述輔紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-9；所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
實施例2
一種高抗撕裂性電纜護套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡膠69份、聚丙烯18份、丁苯橡膠18份、聚氨酯彈性體6份、炭黑N330 3份、有機磷酸酯改性納米粘土18份、碳酸鈣5份、聚酯纖維4份、硫磺粉2份、促進劑DM 2份、促進劑TT 3份、活性鋅氧粉1份、主抗氧劑3份、輔抗氧劑0.5份、主紫外線吸收劑3份、輔紫外線吸收劑0.5份、石蠟油12份、偏苯三酸三辛酯2份、檸檬酸三丁酯5份、潤滑劑1份；
其中，所述聚丙烯是由35wt％的均聚聚丙烯和65wt％無規聚丙烯共聚物組成，所述無規聚丙烯共聚物是由95wt％的丙烯單體和5wt％的具有2-12個碳原子的其它不飽和烯烴單體共聚形成；
所述有機磷酸酯改性納米粘土的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至270℃，在氮氣保護的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進行聚合反應，反應2h后冷卻至室溫，過濾，洗滌，得到聚合甘油；將所述聚合甘油和三氯氧磷32份加入無水乙腈中攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至50℃，加入無水三氯化鋁作為催化劑進行取代反應，反應2h后蒸餾去除溶劑，洗滌，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；將所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入殼聚糖8份攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至60℃進行取代反應，反應2h后過濾，洗滌，干燥，得到所述殼聚糖改性磷酸酯；將所述殼聚糖改性磷酸酯加入異丙醇中，攪拌下加入氫氧化鈉溶液，再滴加醚化劑CTA 66份，加熱至30℃后反應4h，調節反應液至中性后，過濾，洗滌，干燥，得到所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯；將所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯加水后，加入納米粘土40份，在60℃水浴中反應8h，再在溫度為35℃，頻率為15kHz的條件下超聲輻照5h，抽濾，洗滌，干燥，得到有機磷酸酯改性納米粘土，其中所述納米粘土為膨潤土、富鉻綠脫石、鋰蒙脫石、皂石和鋅蒙脫石；
所述主抗氧劑為抗氧劑1098；所述輔抗氧劑為亞磷酸三苯酯TPP；所述主紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-326；所述輔紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-9；所述潤滑劑為油酸酰胺。
實施例3
一種高抗撕裂性電纜護套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡膠58份、聚丙烯28份、丁苯橡膠12份、聚氨酯彈性體10份、炭黑N330 1.5份、有機磷酸酯改性納米粘土25份、碳酸鈣3份、聚酯纖維8份、硫磺粉0.8份、促進劑DM 3.5份、促進劑TT 1.5份、活性鋅氧粉4份、主抗氧劑1.5份、輔抗氧劑0.8份、主紫外線吸收劑1.6份、輔紫外線吸收劑0.8份、石蠟油8份、偏苯三酸三辛酯5份、檸檬酸三丁酯3.5份、潤滑劑2.5份；
其中，所述聚丙烯是由25wt％的均聚聚丙烯和75wt％無規聚丙烯共聚物組成，所述無規聚丙烯共聚物是由85wt％的丙烯單體和15wt％的具有2-12個碳原子的其它不飽和烯烴單體共聚形成；
所述有機磷酸酯改性納米粘土的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至250℃，在氮氣保護的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進行聚合反應，反應3h后冷卻至室溫，過濾，洗滌，得到聚合甘油；將所述聚合甘油和三氯氧磷28份加入無水乙腈中攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至55℃，加入無水三氯化鋁作為催化劑進行取代反應，反應1.5h后蒸餾去除溶劑，洗滌，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；將所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入殼聚糖22份攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至50℃進行取代反應，反應3h后過濾，洗滌，干燥，得到所述殼聚糖改性磷酸酯；將所述殼聚糖改性磷酸酯加入異丙醇中，攪拌下加入氫氧化鈉溶液，再滴加醚化劑CTA 45份，加熱至40℃后反應3h，調節反應液至中性后，過濾，洗滌，干燥，得到所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯；將所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯加水后，加入納米粘土50份，在55℃水浴中反應9h，再在溫度為32℃，頻率為17kHz的條件下超聲輻照4h，抽濾，洗滌，干燥，得到有機磷酸酯改性納米粘土；所述納米粘土為麥羥硅鈉石、水羥硅鈉石和硅鎂石；
所述主抗氧劑為抗氧劑626；所述輔抗氧劑為硫代二丙酸二月桂酯DLTP；所述主紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-326；所述輔紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-9；所述潤滑劑為硬脂酸鋅；
所述高抗撕裂性電纜護套材料的制備方法包括：將丁腈橡膠、聚丙烯、丁苯橡膠和聚氨酯彈性體加入密煉機中塑煉得到橡膠主料；向所述橡膠主料中先加入炭黑N330、有機磷酸酯改性納米粘土、碳酸鈣、聚酯纖維、主抗氧劑、輔抗氧劑、主紫外線吸收劑、輔紫外線吸收劑、石蠟油、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三丁酯、潤滑劑進行混煉，再加入硫磺，促進劑DM，促進劑TT和活性鋅氧粉進行混煉，升溫至160℃后繼續進行混煉，降溫出料后得到所述高抗撕裂性電纜護套材料。
實施例4
一種高抗撕裂性電纜護套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡膠64份、聚丙烯23份、丁苯橡膠16份、聚氨酯彈性體8份、炭黑N330 2.5份、有機磷酸酯改性納米粘土20份、碳酸鈣4份、聚酯纖維6份、硫磺粉1.6份、促進劑DM 2.5份、促進劑TT 2.5份、活性鋅氧粉2份、主抗氧劑2.5份、輔抗氧劑0.7份、主紫外線吸收劑2.4份、輔紫外線吸收劑0.6份、石蠟油10份、偏苯三酸三辛酯3份、檸檬酸三丁酯4.5份、潤滑劑1.5份；
其中，所述聚丙烯是由30wt％的均聚聚丙烯和70wt％無規聚丙烯共聚物組成；優選地，所述無規聚丙烯共聚物是由90wt％的丙烯單體和10wt％的具有2-12個碳原子的其它不飽和烯烴單體共聚形成；
所述有機磷酸酯改性納米粘土的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至260℃，在氮氣保護的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進行聚合反應，反應2.5h后冷卻至室溫，過濾，洗滌，得到聚合甘油；將所述聚合甘油和三氯氧磷29份加入無水乙腈中攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至58℃，加入無水三氯化鋁作為催化劑進行取代反應，反應1.6h后蒸餾去除溶劑，洗滌，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；將所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入殼聚糖25份攪拌均勻，在氮氣保護的條件下，升溫至45℃進行取代反應，反應2.5h后過濾，洗滌，干燥，得到所述殼聚糖改性磷酸酯；將所述殼聚糖改性磷酸酯加入異丙醇中，攪拌下加入氫氧化鈉溶液，再滴加醚化劑CTA 50份，加熱至35℃后反應2.5h，調節反應液至中性后，過濾，洗滌，干燥，得到所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯；將所述季銨化殼聚糖改性磷酸酯加水后，加入納米粘土45份，在58℃水浴中反應9.5h，再在溫度為33℃，頻率為18kHz的條件下超聲輻照4.5h，抽濾，洗滌，干燥，得到有機磷酸酯改性納米粘土，其中所述納米粘土為、蛭石、高嶺土和水滑石；
所述主抗氧劑為抗氧劑1076；所述輔抗氧劑為硫代二丙酸二硬脂醇酯DSTP；所述主紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-326；所述輔紫外線吸收劑為紫外線吸收劑UV-9；所述潤滑劑為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣的混合物；
所述高抗撕裂性電纜護套材料的制備方法包括：將丁腈橡膠、聚丙烯、丁苯橡膠和聚氨酯彈性體加入密煉機中塑煉得到橡膠主料；向所述橡膠主料中先加入炭黑N330、有機磷酸酯改性納米粘土、碳酸鈣、聚酯纖維、主抗氧劑、輔抗氧劑、主紫外線吸收劑、輔紫外線吸收劑、石蠟油、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三丁酯、潤滑劑進行混煉，再加入硫磺，促進劑DM，促進劑TT和活性鋅氧粉進行混煉，升溫至200℃后繼續進行混煉，降溫出料后得到所述高抗撕裂性電纜護套材料。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。