CN104086918A - 一种高强度电力保护管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度电力保护管，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯100-110份、氯化聚氯乙烯20-50份、玻璃微珠3-10份、丙烯酸脂类橡胶10-25份、改性硅藻土10-15份、热稳定剂20-35份、耐热改性剂20-30份、聚乙烯蜡0.5-1.5份、母粒料10-20份、过氧化二异丙苯4-6份、交联剂TAIC0.02-0.2份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2-3份、全硫化超细粉末天然橡胶0.5-1.5份、阻燃剂5-10份、染料1-5份。本发明中所述的高强度电力保护管具有优异的抗冲击性、同时具有良好的耐腐蚀性、耐老化性、阻燃性和韧性，延长了高强度电力保护管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电力保护管技术领域，尤其涉及一种高强度电力保护管。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是通过氯乙烯单体由聚合反应而生成的热塑性高聚物，由于其具有优良的难燃性、抗磨性、抗化学腐蚀性、综合机械物理性能、产品透明性、制品电绝缘性、价格低廉、加工安装方便等性能，而被广泛应用在化工、材料、电力等领域，其中又以硬质聚氯乙烯UPVC用量最多。但UPVC有一弱点即脆性大，抗冲能力弱，目前一般采用CPE或ACR作为PVC抗冲改性剂。尽管各种抗冲改性剂由于其化学结构不同，增切机理也不同，但它们的共同之处是都需要有较低的玻璃化温度且与PVC具有一定的相容性。但又不能完全相容，必须构成形态适当的第二相，和PVC形成两相共存结构。除此之外，就是要与PVC有良好的界面结合力。虽然通过改性可以提高管材的性能，但在配方成本、可加工性与性能之间很难达到平衡，性能改进效果也一般。目前的管材在抗冲击性、耐热性和化学腐蚀性方面还存在很大的不足。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种高强度电力保护管，其具有高的机械强度，同时提高了管材的耐热性、阻燃性并且内壁摩擦系数小、重量轻、工程造价低、使用寿命长。
本发明中提出了一种高强度电力保护管，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯100-110份、氯化聚氯乙烯20-50份、玻璃微珠3-10份、丙烯酸脂类橡胶10-25份、改性硅藻土10-15份、热稳定剂20-35份、耐热改性剂20-30份、聚乙烯蜡0.5-1.5份、母粒料10-20份、过氧化二异丙苯4-6份、交联剂TAIC0.02-0.2份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2-3份、全硫化超细粉末天然橡胶0.5-1.5份、阻燃剂5-10份、染料1-5份；
所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为35-45℃，预热3-8min后，加入10-20份的氯化聚乙烯塑炼10-15min，将开炼机的温度升至50-70℃后依次加入0.5-1.5份的硬脂酸、20-35份的白泥混炼20-30min，将开炼机温度升至120-140℃，同时加入5-8份的稳定剂、0.5-0.8份的PE蜡和1-3份的丙烯酸酯类共聚物混炼5-20min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
优选地，上述高强度电力保护管中，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯105-108份、氯化聚氯乙烯35-43份、玻璃微珠5-7份、丙烯酸脂类橡胶17-20份、改性硅藻土12-13份、热稳定剂25-30份、耐热改性剂24-27份、聚乙烯蜡0.7-1.1份、母粒料14-17份、过氧化二异丙苯4.7-5.4份、交联剂TAIC0.1-0.15份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2.4-2.6份、全硫化超细粉末天然橡胶0.7-1.3份、阻燃剂8-9.3份，染料2-4份。
优选地，上述高强度电力保护管中，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯106份、氯化聚氯乙烯37份、玻璃微珠6份、丙烯酸脂类橡胶19份、改性硅藻土12.4份、稳定剂27份、耐热改性剂25份、聚乙烯蜡0.9份、母粒料16份、过氧化二异丙苯5.1份、交联剂TAIC0.11份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2.5份、全硫化超细粉末天然橡胶0.9份、阻燃剂8.8份，染料3份。
优选地，所述改性硅藻土为偶联剂改性，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述铝酸酯偶联剂为DH-st、DH-306、DH-335、DL-411-A中的一种或多种的组合。
优选地，所述热稳定剂为季戊四醇、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、钙锌复合稳定剂中的一种或多种的组合。
优选地，所述耐热改性剂为N-苯基马来酰亚胺、苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物。
优选地，所述阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵与Mg(OH)2的组合物。
优选地，所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为40℃，预热6min后，加入15份的氯化聚乙烯塑炼13min，将开炼机的温度升至55℃后依次加入0.75份的硬脂酸、32份的白泥混炼25min，将开炼机温度升至133℃，同时加入7份的稳定剂、0.6份的PE蜡和1.6份的丙烯酸酯类共聚物混炼12min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
本发明所述高强度电力保护管中添加了改性硅藻土，一方面，硅藻土经改性后，偶联剂与硅藻土表面发生了包覆和键合，使改性硅藻土表面具有亲有机端，提高了与聚氯乙烯的相容性，加入到管材中，提高了管材的拉伸强度、无缺口冲击强度、维氏硬度；另一方面，改性硅藻土对聚氯乙烯有辅助热稳定作用，使复合材料热压成型流动性增加，分子尺寸的孔穴和堆砌过程中产生的缺陷减少、密度增加、“自由体积”减少、玻璃化温度向高温方向移动，提高了保护管的热、动稳定性。
本发明所述的高强度电力保护管中添加了白泥/聚乙烯母粒料，一方面，母粒料中硬脂酸对白泥中的碳酸钙离子进行了有效修饰，增加了白泥中碳酸钙与聚氯乙烯的界面相容性，在受力时不易脱落，保证了聚氯乙烯承受的弯曲应力更多的转移给白泥粒子，提高电力保护管的强度和维卡软化温度；另一方面，白泥的主要成分碳酸钙是一种刚性离子，它的加入可以限制聚氯乙烯分子链的旋转和移动能力，增加管材的弹性模量，提高保护管的力学性能。
本发明所述高强度电力保护管中添加了过氧化二异丙苯和交联剂TAIC，PVC大分子间产生了轻微的交联，形成立体的网状结构，当电力保护管受到外力冲击时，网络能有效传递冲击能量，吸收冲击能，提高保护管的冲击强度；由于连接点的增多，分子间的连接强度增大，保护管受外力作用时不易断裂和产生滑移，提高了保护管的拉伸强度。
本发明所述高强度电力保护管中添加了全硫化超细丁腈橡胶和全硫化超细天然橡胶为增韧剂，一方面，天然橡胶中存在活性基团，在PVC和增韧剂橡胶之间起到相容剂的作用，增强了PVC与增韧剂橡胶分子之间的结合力，丁腈橡胶尺寸粒子更小，表现出对共混体系的协同增韧作用；另一方面，加入增韧剂橡胶时，可诱发剪切带，从而吸收能量，达到增韧效果，增韧剂橡胶粒子分布密度增加，粒子间距变小，当间距足够小时，聚氯乙烯总应力场就是全部橡胶粒子应力场相互作用的叠加，这样得到的保护管应力场的强度大大增强，产生塑性变形的幅度增加，提高了材料的韧性。
本发明所述高强度电力保护管中选用了硼酸锌、聚磷酸铵与氧化铝的组合物作为阻燃剂，不仅可以维持阻燃剂的阻燃作用还可以降低材料的成本、生烟量和毒性；硼酸锌的加入，有助于在材料燃烧时形成多孔炭层且此炭层能为三氧化硼所稳定；硼酸锌还可以与氢氧化铝生成类似玻璃、陶瓷等硬质多孔残渣，有利于隔热和阻止空气扩散入材料内部，减少高温熔滴，减少危险的引燃源，起到抑燃的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
本发明所公开的高强度电力保护管，各实施例中各组分的重量份数如表1所示。
表1各实施例中高强度电力保护管各组分的重量份数
实施例1
本发明所述高强度电力保护管，其原料组成按重量份数如表1中实施例1所示，其中，所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为38℃，预热5.3min后，加入10份的氯化聚乙烯塑炼14.6min，将开炼机的温度升至66℃后依次加入1.3份的硬脂酸、30份的白泥混炼30min，将开炼机温度升至140℃，同时加入8份的稳定剂、0.7份的PE蜡和1.5份的丙烯酸酯类共聚物混炼5min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
实施例2
本发明所述高强度电力保护管，其原料组成按重量份数如表1中实施例2所示，其中，所述改性硅藻土为偶联剂改性，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述铝酸酯偶联剂为DH-st；所述热稳定剂为季戊四醇；所述耐热改性剂为N-苯基马来酰亚胺、苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物；所述阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵与Mg(OH)2的组合物；所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为35℃，预热8min后，加入20份的氯化聚乙烯塑炼10min，将开炼机的温度升至70℃后依次加入1.5份的硬脂酸、20份的白泥混炼20min烘干后，将开炼机温度升至120℃，同时加入5份的稳定剂、0.8份的PE蜡和1份的丙烯酸酯类共聚物混炼20min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
实施例3
本发明所述高强度电力保护管，其原料按重量份数如表1中实施例3所示，其中，所述改性硅藻土为偶联剂改性，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述铝酸酯偶联剂为DH-306和DH-335；所述热稳定剂为硬脂酸锌和环氧大豆油；所述耐热改性剂为N-苯基马来酰亚胺、苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物；所述阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵与Mg(OH)2的组合物；所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为45℃，预热3min后，加入13份的氯化聚乙烯塑炼15min，将开炼机的温度升至50℃后依次加入0.5份的硬脂酸、22份的白泥混炼23min烘干后，将开炼机温度升至125℃，同时加入5.7份的稳定剂、0.5份的PE蜡和3份的丙烯酸酯类共聚物混炼17min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
实施例4
本发明所述高强度电力保护管，其原料按重量份数如表1中实施例4所示，其中，所述改性硅藻土为偶联剂改性，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述铝酸酯偶联剂为DL-411-A；所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂；所述耐热改性剂为N-苯基马来酰亚胺、苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物；所述阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵与Mg(OH)2的组合物；所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为40℃，预热6min后，加入15份的氯化聚乙烯塑炼13min，将开炼机的温度升至55℃后依次加入0.75份的硬脂酸、32份的白泥混炼25min烘干后，将开炼机温度升至133℃，同时加入7份的稳定剂、0.6份的PE蜡和1.6份的丙烯酸酯类共聚物混炼12min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
Claims (8)
1.一种高强度电力保护管，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯100-110份、氯化聚氯乙烯20-50份、玻璃微珠3-10份、丙烯酸脂类橡胶10-25份、改性硅藻土10-15份、热稳定剂20-35份、耐热改性剂20-30份、聚乙烯蜡0.5-1.5份、母粒料10-20份、过氧化二异丙苯4-6份、交联剂TAIC0.02-0.2份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2-3份、全硫化超细粉末天然橡胶0.5-1.5份、阻燃剂5-10份、染料1-5份；
其中，所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为35-45℃，预热3-8min后，加入10-20份的氯化聚乙烯塑炼10-15min，将开炼机的温度升至50-70℃后依次加入0.5-1.5份的硬脂酸、20-35份的白泥混炼20-30min，将开炼机温度升至120-140℃，同时加入5-8份的稳定剂、0.5-0.8份的PE蜡和1-3份的丙烯酸酯类共聚物混炼5-20min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
2.根据权利要求1所述的高强度电力保护管，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯105-108份、氯化聚氯乙烯35-43份、玻璃微珠5-7份、丙烯酸脂类橡胶17-20份、改性硅藻土12-13份、热稳定剂25-30份、耐热改性剂24-27份、聚乙烯蜡0.7-1.1份、母粒料14-17份、过氧化二异丙苯4.7-5.4份、交联剂TAIC0.1-0.15份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2.4-2.6份、全硫化超细粉末天然橡胶0.7-1.3份、阻燃剂8-9.3份，染料2-4份。
3.根据权利要求1或2所述的高强度电力保护管，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚氯乙烯106份、氯化聚氯乙烯37份、玻璃微珠6份、丙烯酸脂类橡胶19份、改性硅藻土12.4份、稳定剂27份、耐热改性剂25份、聚乙烯蜡0.9份、母粒料16份、过氧化二异丙苯5.1份、交联剂TAIC0.11份、全硫化超细粉末丁腈橡胶2.5份、全硫化超细粉末天然橡胶0.9份、阻燃剂8.8份，染料3份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高强度电力保护管，其特征在于，所述改性硅藻土为偶联剂改性，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述铝酸酯偶联剂为DH-st、DH-306、DH-335、DL-411-A中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高强度电力保护管，其特征在于，所述热稳定剂为季戊四醇、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油、钙锌复合稳定剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的高强度电力保护管，其特征在于，所述耐热改性剂为N-苯基马来酰亚胺、苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高强度电力保护管，其特征在于，所述阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵与Mg(OH)2的组合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的高强度电力保护管，其特征在于，所述母粒料为白泥/氯化聚乙烯复合物，并按以下工艺进行制备：设置双辊开炼机的前辊温度为室温，后辊温度为40℃，预热6min后，加入15份的氯化聚乙烯塑炼13min，将开炼机的温度升至55℃后依次加入0.75份的硬脂酸、32份的白泥混炼25min，将开炼机温度升至133℃，同时加入7份的稳定剂、0.6份的PE蜡和1.6份的丙烯酸酯类共聚物混炼12min，经双螺杆挤出机挤出后造粒，得到所述母粒料。
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