一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆料技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，尤其涉及一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆
料。
背景技术
聚乙烯因具有优良的电性能、力学性能、耐化学性能和良好的加工特性，已广泛应
用于制作薄膜、管材、电线电缆、塑料制品、包装材料等日常生活用品和其他高精尖工程技
术领域。其中低密度聚乙烯具有突出的柔韧性和绝缘性，无毒且易于着色，大量用于电缆
料，取代含卤素的聚氯乙烯。电线电缆在应用过程中会不断受到电、热以及机械应力等各种
因素的综合作用，例如过电流时导体会向绝缘层注入电子和空穴，而绝缘层极易发生电子
或空穴积聚，形成空间电荷包，引发电场畸变，严重时发生电击穿，造成输电事故；因此，寻
找有效途径抑制空间电荷积聚，均化绝缘层电场分布，抑制电树枝生长，延长电缆的使用寿
命，是制备高性能电线电缆亟待解决的问题。
《多层介孔纳米MgO/低密度聚乙烯复合材料的制备及其绝缘性能》一文中采用低
沸点溶剂法制备多层介孔结构纳米氧化镁，实现了纳米氧化镁在低密度聚乙烯中的均匀分
散，添加1%纳米氧化镁的低密度聚乙烯70KV/mm电场下有效地抑制 了空间电荷积聚，提高
了直流击穿强度，降低了介电常数，同时在较高场强下有效抑制了电子及空穴注入，阻止隧
道效应的发生，抑制了空间电荷包的产生，复合材料的介电性能满足作为高性能绝缘材料
的使用条件。但是由于聚乙烯材料的氧指数比较低，属于易燃材料，还需要对其进行阻燃改
性后才能进一步满足电缆料的使用需求，电缆绝缘材料的综合性能决定了导线安全使用
性，因此要求对绝缘材料进行介电性能研究的同时对其阻燃性、热稳定性、力学性能等进行
深入研究。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种添加纳米膨润土改性沥青的
复合电缆料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆料，由下列重量份的原料制成：低密度聚乙
烯100-105、无水乙醇适量、纳米氧化镁1.5-2、硅烷偶联剂KH5500.1-0.12、酶解木质素20-
22、浓度为2wt%的氢氧化钠溶液400-420、浓度为45wt%的甲醛水溶液6-7、三聚氰胺15-16、
0.1mol/L的盐酸适量、焦磷酸钠4-5、微胶囊化红磷5-6、去离子水适量、白油3-4、棕榈油2-3
抗氧剂1680.8-1、沥青1-1.2、纳米膨润土9-10、SBS0.8-1。
所述一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆料，由以下具体步骤制成：
（1）将纳米氧化镁超声分散在4-5倍量的无水乙醇中，离心、干燥，将干燥后的纳米氧化
镁放入马弗炉中，以3-5℃/min的升温速率升温至200-220℃，保温30-40分钟，冷却后取出
待用；将硅烷偶联剂KH550溶于10-12倍量的无水乙醇中，然后与煅烧后的纳米氧化镁混合，
超声分散30-40分钟后离心、过滤、干燥，得到改性纳米氧化镁；
（2）将酶解木质素与浓度为2wt%的氢氧化钠溶液混合，以300-400转/分的速度搅拌至
完全溶解，加热至90-95℃，加入浓度为45wt%的甲醛水溶液，搅拌反应100-120分钟后继续
加入三聚氰胺，继续反应90-120分钟后缓慢滴加0.1mol/L的盐酸中和后待用；将焦磷酸钠
溶于18-20倍量的去离子水中，然后加入上述反应中，继续搅拌反应60-90分钟，沉淀生成，
静置、过滤、用去离子水清洗2-3次，然后放入真空干燥箱中以80-90℃的温度干燥，最后粉
碎，过200目筛，得到改性酶解木质素；
（3）将沥青加热至165-170℃，将SBS缓慢加入其中，以300-400转/分的速度保温搅拌
30-40分钟后加入纳米膨润土，以4500-5000转/分的速度高速剪切40-50分钟，剪切结束后
保持温度在160℃以上继续搅拌30-40分钟后冷却硬化，将硬化后的产品粉碎，过80目筛；
（4）将步骤（1）（2）（3）得到的产物与低密度聚乙烯、五氯苯酚月桂酸酯以及其余剩余成
分共同放入高速混料机中，以800-1000转/份的速度搅拌混合10-12分钟后送入双辊开放式
塑炼机中，控制温度160-170℃进行混炼，然后送入双螺杆挤出机中，控温150-170℃，进行
挤出造粒即得。
本发明的优点是：本发明采用曼尼希反应原理通过甲醛、三聚氰胺、焦磷酸钠等成
分对酶解木质素进行改性反应，生成改性酶解木质素，在热分解过程中作为一种碳源，可以
对高分子材料的热分解起抑制作用，与微胶囊化红磷进行复配，添加到低密度聚乙烯电缆
料的制备中，协同作用具有明显的阻燃抑烟效果，同时添加的阻燃成分不含卤，由天然物质
生成，能够替代那些不可再生资源，安全环保，同时阻燃效果优异；本发明还再电缆料的制
备中添加了改性纳米氧化镁，具有介孔结构，通过混料均匀的分散在低密度聚乙烯中，在较
高场强下有效抑制了电子及空穴注入，阻止隧道效应的发生，抑制了空间电荷包的产生，提
高了直流击穿强度，提高了本发明电缆料的抗击穿性能以及绝缘稳定性。
本发明通过一系列的工艺用SBS以及纳米膨润土对沥青进行改性，能够明显提高
其高温稳定性、低温抗裂性，添加到基体聚乙烯中，分散良好，与基体不易分层，界面相容性
佳，加工流动性得到了提高；本发明电缆料与传统聚乙烯电缆料相比具有更高的阻燃性、抗
击穿性能，同时耐高温、耐低温、抗裂、防水、绝缘，可以适应较大温差的工作环境，耐候性
佳，非常适合恶劣环境中的电力架空电缆保护套等。
具体实施方式
一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆料，由下列重量份（公斤）的原料制成：
低密度聚乙烯100、无水乙醇适量、纳米氧化镁1.5、硅烷偶联剂KH5500.1、酶解木质素20、浓
度为2wt%的氢氧化钠溶液400、浓度为45wt%的甲醛水溶液6、三聚氰胺15、0.1mol/L的盐酸
适量、焦磷酸钠4、微胶囊化红磷5、去离子水适量、白油3、棕榈油2抗氧剂1680.8、沥青1、纳
米膨润土9、SBS0.8。
所述一种添加纳米膨润土改性沥青的复合电缆料，由以下具体步骤制成：
（1）将纳米氧化镁超声分散在4倍量的无水乙醇中，离心、干燥，将干燥后的纳米氧化镁
放入马弗炉中，以3℃/min的升温速率升温至200℃，保温30分钟，冷却后取出待用；将硅烷
偶联剂KH550溶于10倍量的无水乙醇中，然后与煅烧后的纳米氧化镁混合，超声分散30分钟
后离心、过滤、干燥，得到改性纳米氧化镁；
（2）将酶解木质素与浓度为2wt%的氢氧化钠溶液混合，以300转/分的速度搅拌至完全
溶解，加热至90℃，加入浓度为45wt%的甲醛水溶液，搅拌反应100分钟后继续加入三聚氰
胺，继续反应90分钟后缓慢滴加0.1mol/L的盐酸中和后待用；将焦磷酸钠溶于18倍量的去
离子水中，然后加入上述反应中，继续搅拌反应60分钟，沉淀生成，静置、过滤、用去离子水
清洗2次，然后放入真空干燥箱中以80℃的温度干燥，最后粉碎，过200目筛，得到改性酶解
木质素；
（3）将沥青加热至165℃，将SBS缓慢加入其中，以300转/分的速度保温搅拌30分钟后加
入纳米膨润土，以4500转/分的速度高速剪切40分钟，剪切结束后保持温度在160℃以上继
续搅拌30分钟后冷却硬化，将硬化后的产品粉碎，过80目筛；
（4）将步骤（1）（2）（3）得到的产物与低密度聚乙烯、五氯苯酚月桂酸酯以及其余剩余成
分共同放入高速混料机中，以800转/份的速度搅拌混合10分钟后送入双辊开放式塑炼机
中，控制温度160℃进行混炼，然后送入双螺杆挤出机中，控温150℃，进行挤出造粒即得。
将本发明电缆料应用于电缆的生产，电缆产品经检测，达到的指标如下：抗张强度
26MPa，断裂伸长率380%，氧指数38%，介电强度40MV/m。