本发明涉及聚丙烯树脂加工，具体涉及一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳及其生产工艺。
背景技术：
1、海底电缆是连接陆地和海床之间的通信纽带，承载着重要的通信功能，而pp绳作为一种轻量、耐腐蚀和抗拉伸的材料，常用来保护电缆，减少外部物理和环境因素对电缆的损害，进一步的，使用pp绳进行电缆的布放和固定可以提高工程施工的效率，使电缆布设过程中减少人工负担，同时可以有效地固定电缆并减少应力集中，与传统的金属或其他材料相比，pp绳的制造成本较低，且易于加工和维护，这也从侧面降低海底电缆布设和维护的总体成本。
2、现有技术cn101929086a公开一种海底电缆用pp缠绕绳的制作方法，是将聚丙烯pp颗粒、定向聚丙烯opp颗粒和炭黑母料投入到搅拌机中混料，然后放抗氧剂充分搅拌，得到一种复合聚丙烯材料，进一步加工得到一种pp缠绕绳，此方法得到的pp绳相较于由聚丙烯树脂直接制备得到的pp绳的抗拉强度虽然可以得到一定的提升，但定向聚丙烯opp颗粒的制备工艺复杂，需要特殊的定向加工工艺，导致定向聚丙烯opp颗粒的成本通常较高，使其在一些大规模应用中可能不具备竞争力，同时聚丙烯树脂材料在低温下变脆，其抗冲击性和韧性明显下降，这就限制其在海底低温条件下的性能，因而通过上述方式制备的pp绳的抗老化、耐低温、抗腐蚀等性能有待进一步提高。
3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳及其生产工艺，用于解决现有技术中的海底电缆用pp绳耐腐蚀抗老化性能和耐低温性能有待进一步提升的技术问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，包括按重量份计的交联聚丙烯树脂80-100份、抗氧化剂1-5份、填充剂1-5份、润滑剂5-10份、海水防护剂5-10份和紫外线吸收剂1-5份。
3、进一步的，交联聚丙烯树脂的制备方法为：按重量份计称取20-30份改性聚丙烯树脂和3-5份有机硅交联剂添加到双螺杆挤出机进行共混造粒得到交联聚丙烯树脂前驱体，将制成的混合材料放于辐照罐中，充满氩气后封闭辐照罐，将辐照罐置于钴源室中常温辐照，吸收剂量为10-50kgy辐照后，得到交联聚丙烯树脂。
4、进一步的，共混造粒操作包括：双螺杆挤出机从进料口朝向出料口方向的八个温度区段的温度依次为160℃、165、165℃、170℃、170℃、180℃、180℃，双螺杆挤出机的主机转速为80-120rpm，压力为100-150bar经熔融挤出得到交联聚丙烯树脂前驱体。
5、交联聚丙烯树脂合成反应方程式为：
6、
7、交联聚丙烯树脂合成反应原理为：辐射能作用在聚丙烯树脂上时，γ射线会产生高能电子，这些电子可以与聚合物分子发生碰撞，从而形成自由基，与改性有机硅交联剂不断聚合形成丰富的三维网状结构，得到交联聚丙烯树脂。
8、进一步的改性聚丙烯树脂的制备方法为：按重量份计称取1-3份改性β成核剂、3-5份改性纳米二氧化硅颗粒和80-100份抗冲聚丙烯树脂添加到双螺杆挤出机进行共混造粒，得到改性聚丙烯树脂。
9、进一步的，共混造粒操作为：双螺杆挤出机从进料口朝向出料口方向的八个温度区段的温度依次为160℃、165、165℃、170℃、170℃、180℃、180℃，双螺杆挤出机的主机转速为80-120rpm，压力为100-150bar经熔融挤出得到母粒。
10、改性聚丙烯树脂合成反应方程式为：
11、
12、改性聚丙烯树脂合成反应原理：β成核剂可诱导聚丙烯树脂生成大量的β晶，经过改性得到的纳米二氧化硅颗粒具有丰富的胺基，纳米二氧化硅颗粒表面的氨基的对抗冲聚丙烯树脂的羰基发生亲核攻击而打开，形成一个中间的iminium离子，抗冲聚丙烯树脂和氨基化合物可以发生schiff碱反应，生成改性聚丙烯树脂。
13、进一步的，抗冲聚丙烯树脂的制备方法包括以下步骤：
14、a1、按重量份计称取3-5份1-戊烯、4-6份2-苯基-2-戊烯醛和15-20份二甲基亚砜加入到反应釜中，再向溶液中通入8-10份丙烯气体，得到反应前驱液；
15、a2、按重量份计称取20-30份反应前驱液和0.1-0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，反应釜温度升高至50-70℃，保温反应2-4h，后处理得到抗冲聚丙烯树脂。
16、抗冲聚丙烯树脂合成反应方程式为：
17、
18、抗冲聚丙烯树脂合成反应原理为：在自由基引发剂偶氮二异丁腈的作用下，1-戊烯、2-苯基-2-戊烯醛和丙烯发生自由基聚合反应，最终生成抗冲聚丙烯树脂。
19、进一步的，后处理包括：反应釜冷却至室温后，将反应液加入到水浴温度为80-100℃的旋转蒸发仪内，减压蒸馏至无液体采出，得到抗冲聚丙烯树脂。
20、进一步的，改性β成核剂的制备方法为：按重量份计称取5-10份苯胺、4-8份4,4',4”-三苯甲烷三异氰酸酯、1-2份三乙胺和20-25份n,n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，常温下搅拌0.5-1h，后处理得到改性β成核剂。
21、改性β成核剂合成反应方程式为：
22、
23、改性β成核剂合成反应原理为：在碱性条件下，4,4',4”-三苯甲烷三异氰酸酯的异氰酸酯与苯胺胺基发生亲核加成反应，首先异氰酸酯的碳原子上的氧发生亲核进攻，开环形成一个亚胺酯中间体，亚胺酯中间体随后与胺基发生胺解反应，形成尿素，得到一种改性β成核剂。
24、进一步的，后处理包括：反应釜冷却至室温后，将反应液加入到水浴温度为80-100℃的旋转蒸发仪内，减压蒸馏至无液体采出，得到改性β成核剂。
25、进一步的，改性纳米二氧化硅颗粒的制备方法为：按重量份计称取5-10份纳米二氧化硅颗粒、3-5份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、20-25份n,n-二甲基甲酰胺和0.5-0.8份三乙胺加入到反应釜中，室温下反应2-4h，后处理得到改性纳米二氧化硅颗粒。
26、改性纳米二氧化硅颗粒合成方程式为：
27、
28、改性纳米二氧化硅颗粒合成原理为：3-氨基丙基三甲氧基硅烷在弱碱性条件下，其乙氧基基团会发生水解，生成硅醇基，与纳米二氧化硅颗粒表面的羟基反应，形成硅氧键，从而实现颗粒间的交联，制备得到改性纳米二氧化硅颗粒。
29、进一步的，后处理包括：反应完成之后，抽滤收集滤饼，将滤饼放置于稳定为80℃的干燥箱中真空干燥至沉淀恒重，得到改性纳米二氧化硅颗粒。
30、进一步的，机硅交联剂的制备方法包括以下步骤：
31、b1、按重量份计称取8-10份改性硅油、3-5份四甲基二乙烯基二硅氧烷、20-25份1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和40-50份乙醚加入到反应釜中，室温下搅拌15-20min，得到反应前驱液；
32、b2、按重量份计称取20-30份反应前驱液和2-3份98wt％硫酸溶液加入到反应釜中，室温环境下保温反应8-10h，得到反应液；
33、b3、向装有反应液的反应釜中加入碳酸氢钠固体，直至反应液ph＝7-8，后处理得到有机硅交联剂。
34、有机硅交联剂的合成反应方程式为：
35、
36、有机硅交联剂的合成反应原理为：在引发剂浓硫酸的作用下高含氢硅油、四甲基二乙烯基二硅氧烷和四甲基四乙烯基环四硅氧烷发生调聚反应，四甲基二乙烯基二硅氧烷作为调聚剂，高含氢硅油和四甲基四乙烯基环四硅氧烷作为主链物单体物质，最终制备有机硅交联剂。
37、进一步的，后处理包括：反应釜冷却至室温后，抽滤收集滤液，将滤液加入到水浴温度为80-100℃的旋转蒸发仪内，减压蒸馏至无液体采出，得到有机硅交联剂。
38、进一步的，改性硅油的制备方法为：按重量份计称取20-30份硅油、3-5份氟化铵、0.5-1.5份氟化银和40-50份n,n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，常温下反应4-6h，后处理得到改性硅油。
39、改性硅油合成反应方程式为：
40、
41、改性有机硅交联剂合成反应原理为：银盐的作用通过提供氟离子形成活性中间体来促进硅-氢键的活化，这种活化促进硅-氢键与氟化试剂氟化铵之间的反应。
42、进一步的，后处理包括：反应完成之后，将反应液加入到水浴温度为80-100℃的旋转蒸发仪内，减压蒸馏至无液体采出，得到减压蒸馏产物，抽滤减压蒸馏产物收集滤液，得到改性硅油。
43、进一步的，抗氧化剂为三叔丁基羟基苯基丙烯酸酯、四甲基二羟基苯丙烯酸酯和三叔丁基羟基苯基丙烯酸酯中的一种或多种；填充剂为纳米二氧化硅颗粒、钛白粉和碳黑中的一种或多种；润滑剂为硬脂酸铅、二硬脂酸甘油酯和聚乙烯蜡中的一种或多种；海水防护剂为聚氨酯弹性体、聚合物改性油和硅烷交联聚乙烯酯中的一种或多种；紫外线防护剂二苯基三唑基二苯基三唑啉、2-(2-羟基-3-tert-丁基-5-甲基苯基)-2h-苯并三唑-4-酮)和2-羟基-4-甲氧基苯甲酸丁酯中的一种或多种。
44、进一步的，耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳的生产工艺为：将80-100份交联聚丙烯树脂、1-5份抗氧化剂、1-5份填充剂、5-10份润滑剂、5-10份海水防护剂和1-5份紫外线吸收剂加入到双螺杆挤出机，双螺杆挤出机从进料口朝向出料口方向的八个温度区段的温度依次为160℃、165、165℃、170℃、170℃、180℃、180℃，双螺杆挤出机的主机转速为80-120rpm，压力为100-150bar经熔融挤出得到pp绳。
45、本发明具备下述有益效果：
46、1、本发明在制备一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳的过程中，首先制备了功能性抗冲聚丙烯树脂，再通过制备的改性β成核剂和改性纳米二氧化硅颗粒对功能性抗冲聚丙烯树脂进行重聚，形成更有序的晶体结构，得到一种改性聚丙烯树脂；之后通过对硅油改性后与四甲基二乙烯基二硅氧烷和1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷发生调聚反应制备了一种有机硅交联剂，经过钴源照射后发生辐射交联使改性聚丙烯树脂在形成更有序的晶体结构上使其空间结构复杂化，得到一种交联聚丙烯树脂，最后通过与功能性辅料共混熔融挤出后得到一种耐腐蚀，抗氧化，高韧性，耐磨的耐寒高性能pp绳。
47、2、本发明在制备改性聚丙烯树脂的过程中，首先使用1-戊烯、2-苯基-2-戊烯醛和丙烯通过引发剂偶氮二异丁腈催化发生自由基加成反应制备了一种具有苯环、羰基和丙烷基团的抗冲聚丙烯树脂，其中苯环和丙烷基团通过协同作用共同提升树脂的化学稳定性和机械性能，羰基在高温下可以与通过3-氨基丙基三甲氧基硅烷改性的改性纳米二氧化硅颗粒中的氨基发生反应聚合进一步提升树脂材料的耐磨性能的同时，改善了纳米二氧化硅在树脂材料内部的分散性，减少纳米材料的团聚现象；进一步的，改性纳米二氧化硅与通过苯胺和4,4',4”-三苯甲烷三异氰酸酯制备而成的三酰胺剂β成核剂相互配合加速树脂材料的成核结晶过程，在提升结晶温度的同时起到异相成核作用且不影响树脂材料的晶型，共同促进树脂材料发生重聚形成更有序的晶体结构，提升树脂材料的韧性；进一步的，制备的三酰胺剂β成核剂相较于单酰胺成核剂和双酰胺成核剂在具有更高的促进β晶形成速率的同时使晶体具有更复杂的空间结构进一步提升了树脂材料的机械强度和抗老化能力，通过上述步骤，抗冲聚丙烯树脂、改性β成核剂和改性纳米二氧化硅颗粒经过协同配合得到了一种抗老化、高韧性、耐磨的改性聚丙烯树脂。
48、3、本发明在制备交联聚丙烯树脂的过程中，首先使用硅油和氟化铵基硅烷发生反应引入了氟基团，提升了其抗腐蚀能力和抗污能力，在此基础上消耗了大量活泼的硅氢键减少了副反应的发生，使制备得到的有机硅交联剂更为纯净；通过改性硅油、四甲基二乙烯基二硅氧烷和1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷在浓硫酸催化下通过调聚反应合成一种内部具有大量双键的有机硅交联剂，在与改性聚丙烯树脂熔融造粒后，经过钴源辐射发生内部交联使改性聚丙烯树脂具有更复杂的空间结构使树脂材料耐低温的同时，内部的硅氧结构在提升树脂材料的韧性和抗拉伸能力的同时，进一步提升了材料之间的附着力并且提升其抗老化和耐海水腐蚀能力，最终制备了一种耐腐蚀、抗老化、高韧性、耐磨、耐低温的交联聚丙烯树脂。
1.一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，包括按重量份计的交联聚丙烯树脂80-100份、抗氧化剂1-5份、填充剂1-5份、润滑剂5-10份、海水防护剂5-10份和紫外线吸收剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，交联聚丙烯树脂的制备方法为：按重量份计称取20-30份改性聚丙烯树脂和3-5份有机硅交联剂添加到双螺杆挤出机进行共混造粒得到交联聚丙烯树脂前驱体，将制成的混合材料放于辐照罐中，充满氩气后封闭辐照罐，将辐照罐置于钴源室中常温辐照，吸收剂量为10-50kgy辐照后，得到交联聚丙烯树脂。
3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，改性聚丙烯树脂的制备方法为：按重量份计称取1-3份改性β成核剂、3-5份改性纳米二氧化硅颗粒和80-100份抗冲聚丙烯树脂添加到双螺杆挤出机进行共混造粒，得到改性聚丙烯树脂。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，抗冲聚丙烯树脂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，改性β成核剂的制备方法为：按重量份计称取5-10份苯胺、4-8份4,4',4''-三苯甲烷三异氰酸酯、1-2份三乙胺和20-25份n,n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，常温下搅拌0.5-1h，后处理得到改性β成核剂。
6.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，改性纳米二氧化硅颗粒的制备方法为：按重量份计称取5-10份纳米二氧化硅颗粒、3-5份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、20-25份n,n-二甲基甲酰胺和0.5-0.8份三乙胺加入到反应釜中，室温下反应2-4h，后处理得到改性纳米二氧化硅颗粒。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，机硅交联剂的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，改性硅油的制备方法为：按重量份计称取20-30份硅油、3-5份氟化铵、0.5-1.5份氟化银和40-50份n,n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，常温下反应4-6h，后处理得到改性硅油。
9.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳，其特征在于，抗氧化剂为三叔丁基羟基苯基丙烯酸酯、四甲基二羟基苯丙烯酸酯和三叔丁基羟基苯基丙烯酸酯中的一种或多种；填充剂为纳米二氧化硅颗粒、钛白粉和碳黑中的一种或多种；润滑剂为硬脂酸铅、二硬脂酸甘油酯和聚乙烯蜡中的一种或多种；海水防护剂为聚氨酯弹性体、聚合物改性油和硅烷交联聚乙烯酯中的一种或多种；紫外线防护剂二苯基三唑基二苯基三唑啉、2-(2-羟基-3-tert-丁基-5-甲基苯基)-2h-苯并三唑-4-酮）和2-羟基-4-甲氧基苯甲酸丁酯中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的耐腐蚀抗老化的海底电缆用pp绳的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
