本發(fā)明屬于電纜護套材料，具體涉及一種電纜防水耐腐蝕護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)代社會中扮演著至關重要的角色。而絕緣電纜護套材料，作為保護電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)、確保電力傳輸安全穩(wěn)定的關鍵組成部分，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械強度，但在實際應用過程中仍存在諸多問題。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)境或長期浸水工況下，水分子會通過結(jié)晶區(qū)缺陷和非晶區(qū)自由體積逐漸滲入，不僅導致絕緣性能下降，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，材料表面可能出現(xiàn)緩慢劣化，長期作用可能降低護套的防護效果。這些問題在普通環(huán)境（非極端條件）下雖不會立即引發(fā)故障，但會縮短電纜系統(tǒng)的使用壽命，因此需要通過材料改性進一步提升電纜護套材料的防水和耐腐蝕性能。
技術(shù)實現(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套材料的制備方法，工藝簡單，為制備防水耐腐蝕電纜護套材料提供一種新思路。
3、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
4、一種電纜防水耐腐蝕護套材料，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、進一步地，所述改性碳納米管的制備過程如下：
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-對二氯芐、碳酸鉀，攪拌反應，反應結(jié)束后過濾，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，過濾、干燥后得到所述改性碳納米管。
12、進一步地，步驟（1）中所述羥基碳納米管、1,4-對二氯芐、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；所述攪拌反應的時間為10-14?h。
13、進一步地，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；所述反應的時間為12-15?h。
14、進一步地，所述木質(zhì)素衍生物的制備過程如下：
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，得到反應液；將反應液冷卻至室溫，向反應液中加入異丙醇，過濾，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；將反應液冷卻至室溫，向反應液中加水，過濾，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℃，反應的時間為5-8?h。
22、進一步地，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℃，反應的時間為24-36?h。
23、進一步地，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速率在190℃、2.16?kg條件下為（15-20）g/10?min；所述潤滑劑為聚乙烯蠟、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中，經(jīng)熔融擠出、造粒，得到所述電纜防水耐腐蝕護套材料。
25、進一步地，所述雙螺桿擠出機各區(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，不僅有助于電纜護套材料力學性能的提高，更賦予了電纜護套材料優(yōu)異的防水和耐腐蝕能力。
28、2.?本發(fā)明通過[2-(5-咪唑基)乙基]丙烯酰胺對碳納米管進行表面改性，在碳納米管表面同時引入了丙烯酸酯結(jié)構(gòu)和功能性咪唑基團。引入的丙烯酸酯結(jié)構(gòu)增加了改性碳納米管與電纜護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聚的問題。同時，接枝的咪唑基團具有獨特的兩性特性，能夠通過質(zhì)子化或去質(zhì)子化反應動態(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)境中的微生物和細菌，既減少了微生物對材料的直接腐蝕破壞，又降低了由其代謝產(chǎn)生的酸堿性液體對材料的侵蝕，從而實現(xiàn)了多重防護效果。
29、3.?本發(fā)明通過1,6-己二胺和1h,1h,2h,2h-全氟辛烷膦酸對木質(zhì)素進行改性，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，有效阻礙水分的潤濕和滲透；另一方面，引入的氨基和膦酸基團能夠減少木質(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套材料，其特征在于，所述改性碳納米管的制備過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電纜防水耐腐蝕護套材料，其特征在于，步驟（1）中所述羥基碳納米管、1,4-對二氯芐、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；所述攪拌反應的時間為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；所述反應的時間為12-15?h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜防水耐腐蝕護套材料，其特征在于，所述木質(zhì)素衍生物的制備過程如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜防水耐腐蝕護套材料，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℃，反應的時間為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℃，反應的時間為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速率在190℃、2.16?kg條件下為（15-20）g/10?min；所述潤滑劑為聚乙烯蠟、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任一項所述電纜防水耐腐蝕護套材料的制備方法，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中，經(jīng)熔融擠出、造粒，得到所述電纜防水耐腐蝕護套材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜防水耐腐蝕護套材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機各區(qū)域的溫度范圍為150-230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250-450?r/min。