CN111961253B - 一种mpp管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MPP管材及其制备方法，属于电力管料技术领域，上述MPP管材用原料包括：聚丙烯树脂、表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须；其制备方法，包括：将MPP管材原料进行共混得共混料；将共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得母料；将母料通过螺杆挤出机挤出得MPP管材。本发明MPP管材所用改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，更容易分散到基体中，与PP基体结合力增大，且在PP中的掺杂量较高；还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，能够使PP具备良好的力学性能和耐热性能；此外，本发明MPP管材改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点。

Description

一种MPP管材及其制备方法
技术领域
本发明属于电力管料技术领域，具体涉及一种MPP管材及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展、基建项目的增多，以及城市化进程的加快，电力电缆的铺设已经越来越多，电力保护管(简称MPP电力管)作为电力电缆的保护管，主要安装在通讯电缆与电力线交叉的地段，防止外部因素导致电力线发生断线造成通讯故障和短路事故，近年来MPP电力管市场需求量急剧上升，同时技术指标也不断提高。MPP电力管采用聚丙烯为主要原材料，是无须大量挖泥、挖土及破坏路面，在道路、铁路、建筑物、河床下等特殊地段敷设管道、电缆等施工工程。与传统的“挖槽埋管法”相比，非开挖电力管工程更适应当前的环保要求，去除因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素，这一技术还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设管线，如古迹保护区、闹市区、农作物及农田保护区、高速公路、河流等，传统的MMP电力管在安装线路时，线路在管内分布杂乱，不便于后期线路的维修和更换，此外，现有的MPP电力管的电气绝缘性、低温冲击性能、抗拉性、抗压性、光滑性、抗磨擦性能有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与聚合物基体具有良好的相容性、界面强度高，能提高聚合物的力学性能的改性硫酸钙晶须。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种改性硫酸钙晶须，表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基。
硫酸钙晶须作为聚合物的增强填料时，与聚合物的相容性较差，因此，需要对晶须表面进行处理。本发明改性硫酸钙晶须表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基，与聚合物基体具有良好的相容性、界面强度高，提高改性硫酸钙晶须在聚合物中的掺杂量，以及提高聚合物的力学性能，如拉伸强度、冲击强度和弯曲强度等，从而提高聚合物的应用范围。
优选地，改性硫酸钙晶须的接枝率为4.0-7.5％。该接枝率范围内的改性硫酸钙晶须能够使聚合物的综合力学性能达到最佳。
本发明的又一目的在于提供一种改性硫酸钙晶须的制备方法，使硫酸钙晶须表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种上述改性硫酸钙晶须的制备方法，包括：
将硫酸钙晶须分散于溶剂中；
加热分散有硫酸钙晶须的溶剂；
将具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质加入溶剂中；
烘干硫酸钙晶须，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须。
本发明改性硫酸钙晶须的制备方法对硫酸钙晶须进行表面处理，以使硫酸钙晶须表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基。
优选地，具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质选自半胱氨酸或高半胱氨酸。
本发明还公开了上述改性硫酸钙晶须在提高聚丙烯树脂力学性能中的用途。本发明改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，且能提高PP的结晶度和熔点，从而最终能够使PP具备良好的力学性能(如拉伸强度、冲击强度和弯曲强度等)和耐热性能；此外，本发明改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点。
本发明的又一目的在于提供一种具有高耐热、耐腐蚀、阻燃性和高强度等优良性能，在使用的过程中能够抵抗外界环境侵蚀和压力，大大增加了生产出的MPP管材的使用寿命的改性硫酸钙晶须的MPP管材。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种MPP管材，其原料包括：聚丙烯树脂、上述改性硫酸钙晶须。
本发明MPP管材所用改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，更容易分散到基体中，与PP基体结合力增大，且在PP中的掺杂量较高；还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，且能提高PP的结晶度和熔点，从而最终能够使PP具备良好的力学性能和耐热性能；此外，本发明MPP管材改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点。综上，本发明MPP管材具有高耐热、耐腐蚀、阻燃性和高强度等优良性能，在使用的过程中能够抵抗外界环境侵蚀和压力，大大增加了生产出的MPP管材的使用寿命，符合电力工程技术的需要。
优选地，MPP管材中聚丙烯的β晶型含量至少为64％。
优选地，原料还包括阻燃剂。阻燃剂的加入可提高MPP管材的阻燃性能，使MPP管能够耐得住高温的考验。
优选地，MPP管材原料以重量份计，包括，聚丙烯100份、改性硫酸钙晶须25-40份、阻燃剂2-10份。
本发明还公开了一种上述MPP管材的制备方法，包括：
S1：将MPP管材原料进行共混得共混料；
S2：将共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得母料；
S3：将母料通过螺杆挤出机挤出得MPP管材。
本发明通过对硫酸钙晶须表面进行亲有机物的官能团的改性，因而具有如下有益效果：本发明MPP管材所用改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，更容易分散到基体中，与PP基体结合力增大，且在PP中的掺杂量较高；还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，且能提高PP的结晶度和熔点，从而最终能够使PP具备良好的力学性能和耐热性能；此外，本发明MPP管材改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点。因此，本发明是一种具有高耐热、耐腐蚀、阻燃性和高强度等优良性能，在使用的过程中能够抵抗外界环境侵蚀和压力，大大增加了生产出的MPP管材的使用寿命，符合电力工程技术的需要的MPP管材。
附图说明
图1为改性硫酸钙晶须样品的FTIR图谱；
图2为MPP管材中β晶型的相对含量；
图3为MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度；
图4为MPP管材的维卡软化点；
图5为MPP管材的极限氧指数；
图6为MPP管材的失重率。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。
本公开实施例提供一种改性硫酸钙晶须，表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基。
硫酸钙晶须作为聚合物的增强填料时，与聚合物的相容性较差，因此，需要对晶须表面进行处理。本公开改性硫酸钙晶须表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基，与聚合物基体具有良好的相容性、界面强度高，提高改性硫酸钙晶须在聚合物中的掺杂量，以及提高聚合物的力学性能，如拉伸强度、冲击强度和弯曲强度等，从而提高聚合物的应用范围。
在一可选的实施方式中，改性硫酸钙晶须的接枝率为4.0-7.5％。该接枝率范围内的改性硫酸钙晶须能够使聚合物的综合力学性能达到最佳。
本公开实施例还提供一种上述改性硫酸钙晶须的制备方法，包括：
将硫酸钙晶须分散于溶剂中；
加热分散有硫酸钙晶须的溶剂；
将具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质加入溶剂中；
烘干硫酸钙晶须，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须。
本公开改性硫酸钙晶须的制备方法对硫酸钙晶须进行表面处理，以使硫酸钙晶须表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基。
在一可选的实施方式中，硫酸钙晶须的长径比＜20。
在一可选的实施方式中，具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质选自半胱氨酸或高半胱氨酸。
在一可选的实施方式中，改性硫酸钙晶须的制备方法为：将5-20重量份无水硫酸钙晶须(长径比＜20)分散于100重量份无水乙醇中，加热至40-60℃，然后加入0.8-1.5重量份半胱氨酸或高半胱氨酸，搅拌反应1-5h后，在60-70℃下烘干24-60h，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须。
本公开实施例还提供上述改性硫酸钙晶须在提高聚丙烯树脂力学性能中的用途。本公开改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，且能提高PP的结晶度和熔点，从而最终能够使PP具备良好的力学性能(如拉伸强度、冲击强度和弯曲强度等)和耐热性能；此外，本发明改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点。
本公开实施例还提供一种MPP管材，其原料包括：聚丙烯树脂、上述改性硫酸钙晶须。
本公开MPP管材所用改性硫酸钙晶须与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，更容易分散到基体中，与PP基体结合力增大，且在PP中的掺杂量较高；还可以诱导PP形成更多的β晶型，提高PP中β晶型的含量，且能提高PP的结晶度和熔点，从而最终能够使PP具备良好的力学性能和耐热性能；此外，本公开MPP管材改性硫酸钙晶须还可使PP具有耐腐蚀和阻燃性的特点，其氧指数至少达到23.5％。综上，本公开MPP管材具有高耐热、耐腐蚀、阻燃性和高强度等优良性能，在使用的过程中能够抵抗外界环境侵蚀和压力，大大增加了生产出的MPP管材的使用寿命，符合电力工程技术的需要。
在一可选的实施方式中，MPP管材中聚丙烯的β晶型含量至少为64％。
在一可选的实施方式中，MPP管材原料以重量份计，包括，聚丙烯100份、改性硫酸钙晶须25-40份。
在一可选的实施方式中，原料还包括阻燃剂。优选地，阻燃剂为八溴醚、八溴S醚、十溴二苯乙烷、溴代三嗪中的至少一种。阻燃剂的加入可提高MPP管材的阻燃性能，其氧指数至少达到33.2％，使MPP管能够耐得住高温的考验；此外，本发明改性硫酸钙晶须还能与阻燃剂发挥协同作用，可促使MPP管材成炭，炭层覆盖在胶料表面起到隔热、隔氧作用，使得MPP管材的阻燃效果较佳。
在一可选的实施方式中，MPP管材原料以重量份计，包括，聚丙烯100份、改性硫酸钙晶须25-40份、阻燃剂2-10份。
在一可选的实施方式中，MPP管材原料还包括利用聚合羟基和磷钼酸进行改性获得的改性蒙脱土。该改性蒙脱土与PP基体具有良好的相容性、界面强度高，更容易分散到基体中，从而提高了MPP管材的力学性能；同时该改性蒙脱土还会加速阻燃剂的分解，降低其热分解温度，从而更进一步促进MPP管材成炭，并使炭层更加致密，且加强了炭层的稳定性，从而使MPP管材表现出更佳的阻燃效果；此外，该改性蒙脱土的加入还能使得MPP管材的表面张力减小、耐水性增强，且耐腐蚀性也得到增强。
在一可选的实施方式中，改性蒙脱土的制备方法为：
在50-70℃下将0.1-0.3mol/L氧氧化钠溶液以0.5-2mL/min的速度滴加到0.1-0.3mol/L氯化铝溶液中，当n(OH-)/n(Al3+)＝2.4时停止滴加，继续搅拌待溶液中无絮状物，然后于50-70℃下陈化24-48h，制得聚合羟基铝；
取钠化蒙脱土，按铝/土为8-15mmol/g的比例将聚合羟基铝加到蒙脱土中，50-70℃下搅拌3-5h，冷却至室温，抽滤，用蒸馏水洗涤至无氯检出，抽滤，干燥，研磨，即得改性蒙脱土1，备用；
取改性蒙脱土10-20wt％的磷钼酸，通过浸渍法负载到改性蒙脱土1上，干燥，400-600℃活化3-5h.即得改性蒙脱土。
在一可选的实施方式中，MPP管材原料以重量份计，包括，聚丙烯100份、改性硫酸钙晶须25-40份、阻燃剂2-10份、改性蒙脱土0-2份。
本公开实施例还提供一种上述MPP管材的制备方法，包括：
S1：将MPP管材原料进行共混得共混料；
S2：将共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得母料；
S3：将母料通过螺杆挤出机挤出得MPP管材。
在一可选的实施方式中，一种MPP管材的制备方法，包括：
S1：将MPP管材原料放入高速混合机内进行共混，加热搅拌到120-150℃后停止搅拌，再将物料冷却至50-60℃，得共混料；
S2：将共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，设定机筒一区温度为180-200℃，二区温度为190-210℃，三区温度为200-220℃，四区温度为210-230℃，挤出机螺杆转速为120-150r/min，得母料；
S3：将母料通过螺杆挤出机挤出，得MPP管材。
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
改性硫酸钙晶须1的制备方法：将16重量份无水硫酸钙晶须(长径比＜20)分散于100重量份无水乙醇中，加热至48℃，然后加入1.2重量份半胱氨酸，搅拌反应3h后，在65℃下烘干48h，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须；
改性硫酸钙晶须2的制备方法：将16重量份无水硫酸钙晶须(长径比＜20)分散于100重量份无水乙醇中，加热至48℃，然后加入1.2重量份高半胱氨酸，搅拌反应3h后，在65℃下烘干48h，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的改性硫酸钙晶须；
改性蒙脱土的制备方法：在60℃下将0.2mol/L氧氧化钠溶液以1.2mL/min的速度滴加到0.2mol/L氯化铝溶液中，当n(OH-)/n(Al3+)＝2.4时停止滴加，继续搅拌待溶液中无絮状物，然后于60℃下陈化48h，制得聚合羟基铝；取钠化蒙脱土，按铝/土为10mmol/g的比例将聚合羟基铝加到蒙脱土中，60℃下搅拌4h，冷却至室温，抽滤，用蒸馏水洗涤至无氯检出，抽滤，干燥，研磨，即得改性蒙脱土1，备用；取改性蒙脱土15wt％的磷钼酸，通过浸渍法负载到改性蒙脱土1上，80℃干燥6h，500℃活化5h.即得改性蒙脱土。
改性蒙脱土2的制备方法：取蒙脱土15wt％的磷钼酸，通过浸渍法负载到蒙脱土上，80℃干燥6h，500℃活化5h.即得改性蒙脱土2。
本申请实施例1-8及对比例1-5MPP管材的原料成分及重量份具体如表1、表2所示。
表1本申请实施例1-8MPP管材的原料成分及重量份
Figure BDA0002579652150000061
Figure BDA0002579652150000071
表2本申请对比例1-5MPP管材的原料成分及重量份
聚丙烯 改性硫酸钙晶须1 硫酸钙晶须 溴代三嗪 改性蒙脱土1 改性蒙脱土2 蒙脱土
对比例1 100 -- 33 -- -- -- --
对比例2 100 -- 33 6 -- -- --
对比例3 100 33 -- 6 1.5 -- --
对比例4 100 33 -- 6 -- 1.5 --
对比例5 100 33 -- 6 -- -- 1.5
本申请实施例1-12及对比例1-5MPP管材的制备方法，包括：
S1：将MPP管材原料放入高速混合机内进行共混，加热搅拌到135℃后停止搅拌，再将物料冷却至55℃，得共混料；
S2：将共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，设定机筒一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，挤出机螺杆转速为125r/min，得母料；
S3：将母料通过螺杆挤出机挤出，得MPP管材。
本申请进行如下性能测试
1.傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试
采用傅里叶变换红外光谱分析仪对将上述改性硫酸钙晶须样品进行红外光谱测试，溴化钾压片法，测试范围400-4000cm-1，步长4cm-1，扫描次数32次。
改性硫酸钙晶须样品的FTIR图谱见图1，其中a为硫酸钙晶须，b为改性硫酸钙晶须1，c为改性硫酸钙晶须2。从图1-a可以看出，3559cm-1和1645cm-1处吸收峰为结晶水的O-H伸缩振动和弯曲振动；1178cm-1、1117cm-1、993cm-1、665cm-1、614cm-1处吸收峰为SO4 2-非对称伸缩振动和弯曲振动。从图1-b可以看出，3559cm-1处吸收峰减弱；2938cm-1、2865cm-1处吸收峰为-CH2对称和不对称伸缩振动；2534cm-1处较弱吸收峰为-SH对称和不对称伸缩振动；1683cm-1处吸收峰为C＝O伸缩振动；1552cm-1处吸收峰为N-H伸缩振动。由图1-a和1-b中特征吸收峰的对比，结果表明，硫酸钙晶须与高半胱氨酸表面的羟基发生了化学反应，在硫酸钙晶须表面成功接枝了高半胱氨酸。从图1-c可以看出，3559cm-1处吸收峰减弱；2938cm-1、2865cm-1处吸收峰为-CH2对称和不对称伸缩振动；2534cm-1处较弱吸收峰为-SH伸缩振动；1683cm-1处吸收峰为C＝O伸缩振动；1552cm-1处吸收峰为N-H伸缩振动。由图1-a和1-c中特征吸收峰的对比，结果表明，硫酸钙晶须与高半胱氨酸表面的羟基发生了化学反应，在硫酸钙晶须表面成功接枝了高半胱氨酸。
2.热稳定性测试
采用热重分析仪(TGA)测试上述改性硫酸钙晶须样品的热稳定性，温度范围是从室温加热至800℃，升温速率为20℃/min，氮气气氛，氮气流速为20mL/min。根据样品的热失重曲线，分析改性硫酸钙晶须的接枝率，接枝率按式(1)计算。
Figure BDA0002579652150000081
式中，m1为改性硫酸钙晶须的质量；m0为硫酸钙晶须的质量。
经计算得，改性硫酸钙晶须样品1和改性硫酸钙晶须样品2的接枝率分别为6.03％和6.62％。
3.熔融与结晶行为测试
采用差示扫描量热仪(DSC)表征样品的结晶与熔融行为，以50℃/min的升温速率，由室温快速升温到200℃并保持5min以消除热历史，再以10℃/min降温到30℃并保持3min，再以10℃/min升温到190℃。气氛为N2，N2流速为20mL/min。根据式(2)对DSC数据中PP的α晶型或β晶型的熔融热焓进行计算，可得到两种晶型的相对结晶度Xi，并根据式(3)计算β晶的相对含量(Kβ)。
Figure BDA0002579652150000082
式中，i为α或β；
Figure BDA0002579652150000083
为α晶型或β晶型聚丙烯100％结晶时单位质量的标准熔融热焓，其中纯α晶型标准熔融热焓为177.6J/g，纯β晶型标准熔融热焓为168.5J/g。
Figure BDA0002579652150000084
式中，Xα为α晶型的相对结晶度；Xβ为β晶型的相对结晶度。
图2为MPP管材中β晶型的相对含量。从图2可以看出：纯PP中不含有β晶型，实施例1和实施例2MPP管材中β晶型的相对含量为0，且对比例1中β晶型的相对含量高于纯PP，且实施例3和实施例4MPP管材中β晶型的相对含量也较高，以上结果说明MPP管材中硫酸钙晶须较高时不可以诱导PP形成β晶型，而改性硫酸钙晶须1和改性硫酸钙晶须2即使在含量较高时也可以诱导PP形成更多的β晶型，提高MPP管材中β晶型的含量；相对于实施例1和实施例2，实施例5和实施例6MPP管材中β晶型的相对含量变化不明显，相对于实施例3和实施例4，实施例7和实施例8MPP管材中β晶型的相对含量变化不明显，以上结果说明阻燃剂溴代三嗪的加入对MPP管材中β晶型的相对含量无不良影响；相对于实施例5和实施例6，实施例9和实施例10MPP管材中β晶型的相对含量稍有提高，相对于实施例7和实施例8，实施例11和实施例12MPP管材中β晶型的相对含量稍有提高，以上结果说明改性蒙脱土的加入和改性硫酸钙晶须一起能够进一步提高MPP管材中β晶型的相对含量。
4.力学性能测试
样条制备：采用微型注塑机将样品注塑为实验所需的标准样条，以备力学性能测试使用。注塑料筒温度为190℃，模具温度为30℃。
采用微机控制电子万能试验机测试试样的拉伸强度，标准为GB/T1040-2006，实验速率为50mm/min(允差±10％)，没组数据测5次取平均值。
采用微机控制电子万能试验机测试试样的弯曲强度，标准为GB/T9341-2008，实验速率为10mm/min(允差±10％)，没组数据测5次取平均值。
采用摆锤式冲击试验机测试试样的冲击强度，标准为GB/T1043.1-2008，摆锤能量为7.5kJ，没组数据测5次取平均值。
图3为MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度，从图3可以看出：实施例1-4MPP管材的拉伸强度均大于30MPa，弯曲强度均大于32MPa，冲击强度均大于32kJ/m2，且实施例1和实施例2MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均高于对比例1，以上结果说明改性硫酸钙晶须1和改性硫酸钙晶须2可以提高MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度；相对于实施例1和实施例2，实施例5和实施例6MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度变化不明显，相对于实施例3和实施例4，实施例7和实施例8MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度变化不明显，以上结果说明阻燃剂溴代三嗪的加入对MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度无明显影响；相对于实施例5和实施例6，实施例9和实施例10MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较高，相对于实施例7和实施例8，实施例11和实施例12MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较高，且实施例9和实施例10MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度高于对比例3-5，以上结果说明改性蒙脱土的加入和改性硫酸钙晶须一起能够进一步提高MPP管材的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度。
5.维卡软化点测试
维卡软化点按照ISO 306-2004标准进行测试，载荷为10N，升温速率为(120±10)℃/h。
图4为MPP管材的维卡软化点，从图4可以看出：实施例1-4以及对比例1MPP管材的维卡软化点均高于纯PP，且实施例1和实施例2MPP管材的维卡软化点均高于对比例1，以上结果说明改性硫酸钙晶须1和改性硫酸钙晶须2可以进一步提高MPP管材的维卡软化点，从而提高MPP管材的耐热性。
6.阻燃性能测试
采用氧指数测定仪测试试样的极限氧指数，标准为GB/T2406-2008，氧指数样条尺寸：长120mm，宽6.5mm，厚3.0mm。
图5为MPP管材的极限氧指数，从图5可以看出：实施例1-4MPP管材的极限氧指数至少达到23.5％，且实施例1和实施例2MPP管材的极限氧指数高于对比例1，以上结果说明改性硫酸钙晶须1和改性硫酸钙晶须2可以提高MPP管材的阻燃性；实施例5-8MPP管材的极限氧指数至少达到28.2％，相对于实施例1和实施例2，实施例5和实施例6MPP管材的极限氧指数较高，相对于实施例3和实施例4，实施例7和实施例8MPP管材的极限氧指数较高，且实施例5和实施例6MPP管材的极限氧指数高于对比例2，以上结果说明阻燃剂溴代三嗪的加入可提高MPP管材的阻燃性能，以及改性硫酸钙晶须还能与阻燃剂发挥协同作用，使得MPP管材的阻燃效果较佳；实施例9-12MPP管材的极限氧指数至少达到33.5％，相对于实施例5和实施例6，实施例9和实施例10MPP管材的极限氧指数较高，相对于实施例7和实施例8，实施例11和实施例12MPP管材的极限氧指数较高，且实施例9和实施例10MPP管材的极限氧指数高于对比例3-5，以上结果说明改性蒙脱土的加入能够进一步增强MPP管材的阻燃性。
7.耐水性能测试
阻燃材料制成1.0±0.1mm厚的薄片试样，烘干后，冷却到室温称重，记录为W0，将试样放入恒温70℃水浴槽中，每隔24h换水，保持168h，取出试样在80℃烘干72h，冷却到室温称重，记录为Wt，根据式(4)计算失重率(X)。
Figure BDA0002579652150000101
图6为MPP管材的失重率，从图6可以看出：相对于实施例5和实施例6，实施例9和实施例10MPP管材在水中的失重率较低，相对于实施例7和实施例8，实施例11和实施例12MPP管材在水中的失重率较低，且实施例9和实施例10MPP管材在水中的失重率低于对比例3-5，以上结果说明改性蒙脱土的加入可以增强MPP管材的耐水性。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种MPP管材，以重量份计，其原料包括，聚丙烯100份、改性硫酸钙晶须25-40份、阻燃剂2-10份、改性蒙脱土0.4-2份；
所述改性硫酸钙晶须的制备方法包括：将硫酸钙晶须分散于溶剂中；加热分散有所述硫酸钙晶须的溶剂；将具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质加入所述溶剂中；烘干所述硫酸钙晶须，获得表面具有亲有机物的官能团氨基和巯基的所述改性硫酸钙晶须；所述具有亲有机物的官能团羧基、氨基和巯基的物质选自半胱氨酸或高半胱氨酸；
所述改性蒙脱土利用聚合羟基铝和磷钼酸进行改性获得。
2.根据权利要求1所述的一种MPP管材，其特征是：所述MPP管材中聚丙烯的β晶型含量至少为64%。
3.根据权利要求1所述的一种MPP管材，其特征是：所述改性硫酸钙晶须的接枝率为4.0-7.5%。
4.根据权利要求1所述的一种MPP管材，其特征是：所述改性蒙脱土的制备方法为：
在50-70℃下将0.1-0.3mol/L氢氧化钠 溶液以0.5-2mL/min的速度滴加到0.1-0.3mol/L氯化铝溶液中，当n(OH-)/n(Al3+)=2.4时停止滴加，继续搅拌待溶液中无絮状物，然后于50-70℃下陈化24-48h，制得聚合羟基铝；
取钠化蒙脱土，按铝/土为8-15mmol/g的比例将聚合羟基铝加到蒙脱土中，50-70℃下搅拌3-5h，冷却至室温，抽滤，用蒸馏水洗涤至无氯检出，抽滤，干燥，研磨，即得改性蒙脱土1，备用；
取改性蒙脱土10-20wt%的磷钼酸，通过浸渍法负载到改性蒙脱土1上，干燥，400-600℃活化3-5h．即得改性蒙脱土。
5.一种权利要求1所述的MPP管材的制备方法，包括：
S1：将MPP管材原料进行共混得共混料；
S2：将所述共混料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得母料；
S3：将所述母料通过螺杆挤出机挤出得MPP管材。
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CN106554513B (zh) * 2015-09-30 2019-06-28 中国石油化工股份有限公司 纳米复合材料及其制备方法及橡胶组合物和硫化橡胶及它们的应用
CN106745161B (zh) * 2017-01-17 2019-01-18 厦门大学 一种醇-水混合体系中制备纳米硫酸钙以及硫酸钙晶须的方法
CN110408117A (zh) * 2019-07-15 2019-11-05 安徽伊法拉电力科技有限公司 高导热耐刮伤电力电缆用改性聚丙烯套管
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