CN102391591A - 一种聚氯乙烯电力护套管及其加工方法 - Google Patents

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谭勇
刘建军
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Abstract

本发明涉及电力护套管技术领域，尤涉及一种耐热且加工性能优越的聚氯乙烯电力护套管及其加工方法，聚氯乙烯电力护套管按重量份数由以下原料组成：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.5-5份、耐热改性剂3-10份、刚性改性剂5-20份、润滑剂0.5-5份、加工助剂0.5-5份、填料0-25份、抗冲击改性剂0-8份、颜料0-5份。本发明聚氯乙烯电力护套管通过耐热改性剂与刚性增强、增韧粒子协同增强，提高材料的维卡和耐热性能，各组分采用多元复配技术、协同发挥作用，尤其引入刚性改性剂，有效减少了耐热改性剂的加入份数，同时增加体系的刚性、耐热性能、抗冲击强度。

Description

一种聚氯乙烯电力护套管及其加工方法
技术领域
本发明涉及电力护套管技术领域，尤涉及一种耐热且加工性能优越的聚氯乙烯电力护套管及其加工方法。
背景技术
随着全国各大城市旧城改造的陆续展开，以及新城区建设规划的要求，城市高压线埋地已经成为了大势所趋。在高压线埋地的施工过程中，需要外加绝缘套管，这对广大塑料管材生产企业而言意味着巨大的市场。
生产这类管材，通常塑料管材厂家采用的原料主要包括CPVC（氯化聚氯乙烯）和PVC（聚氯乙烯）两种。其中，CPVC具有流动性差、加工难度大的缺陷，而国产的CPVC树脂粉还很不成熟，加工性能差；进口的CPVC树脂粉价格又昂贵，这使得生产厂家使用CPVC材料生产电力套管左右为难。另一方面，如果单纯采用PVC原料生产出的电力套管，对照该标准中的另一项重要指标——维卡软化点温度≥93℃，又是一般普通的PVC材料所无法达到的。上述问题普遍困扰我国电力套管生产企业，使得生产厂家很难使产品完全符合国家标准。
现有中国专利公告号CN101696306A公开了一种耐热、耐磨PVC管材，采用PVC与CPVC共混的方式来提高PVC管材的耐热性能，这样的做法在目前电力护套管上使用较多，但缺陷在于CPVC的加入使得材料的加工性能劣化，而且成本也提高不少。
中国专利公告号CN101531793A公开了一种耐热聚氯乙烯合金材料及制备方法，采用加入耐热改性剂来提高PVC的耐热性能，创新性较好，很好的解决了加工性能的问题，使得用PVC树脂制备高维卡管道成为可能，但耐热改性剂加入份数较多，对PVC体系的加工性能影响较大，尤其是冲击强度有较大影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氯乙烯电力护套管，耐热且加工性能优越。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种聚氯乙烯电力护套管，其特征在于，按重量份数由以下原料组成：
聚氯乙烯树脂        100份
热稳定剂            0.5-5份
耐热改性剂          3-10份
刚性改性剂          5-20份
润滑剂              0.5-5份
加工助剂            0.5-5份
填料                0-25份
抗冲击改性剂        0-8份
颜料                0-5份。
上述方案中，所述热稳定剂为铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡类稳定剂、有机锑类稳定剂、稀土类稳定剂、水滑石类稳定剂、粉体钙锌稳定剂、液体钙锌稳定剂、环氧酯类稳定剂以及复合稳定剂中的一种或几种。其中，常见的复合稳定剂包括液体钡锌复合物，无毒液体钙锌稳定剂（其主要成分有硬脂酸钙、蓖麻油酸钙、硬脂酸锌、蓖麻油酸锌、以及环氧大豆油、紫外线吸收剂等）。液体钙锌稳定剂一般都选用较易溶于有机溶剂的碳数较少的脂肪钙盐和锌盐；液体钡镉和液体钡镉锌复合核定剂这类复合稳定剂主要用于软质PVC制品的加工中。
上述方案中，所述耐热改性剂为高分子耐热改性剂。其中，所述高分子耐热改性剂为CHMI-MMA-AN悬浮共聚物、CHMI/MMA/St三元乳液共聚物、N-环己基马来酰亚胺共聚物、N-马来酰亚胺、α-甲基苯乙烯以及N-环己基马来酰亚胺MMAAN乳液共聚物中的一种或几种。
上述方案中，所述刚性改性剂为玻璃微珠以及纳米粒子中的一种或两种。其中，所述纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米粘土、纳米二氧化硅以及纳米蒙脱土中的一种或几种。进一步地，刚性改性剂由下述步骤制备改性填料：由填充剂用量为5-10%的偶联剂与质量分数为50-100%的稀释剂均匀混合而成。
上述方案中，所述润滑剂为是石蜡、PE蜡、氧化聚乙烯蜡、金属皂类以及脂肪酸类中的一种或几种。 
上述方案中，所述加工助剂为丙烯酸酯类化合物。
上述方案中，所述填料为碳酸钙、活性碳酸钙以及重钙中的一种或几种。
上述方案中，所述抗冲击改性剂为ACR（丙烯酸树脂）、CPE（氯化聚乙烯）、ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）、MBS（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物）中的一种或几种。
上述方案中，所述颜料为橙色粉或钛白粉中的一种或两种。
本发明的另一目的是提供一种聚氯乙烯电力护套管的加工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种聚氯乙烯电力护套管的加工方法，包括以下步骤：
按照各原料组分混合后，加入高速热混料机中进行混合分散，当温度达到110-120℃时排入冷混料机中搅拌冷却，当温度降到45-50℃时排入料斗待用；将所述料斗中待用的混配料加入双螺杆挤出机塑化，模具成型。其中，所述双螺杆挤出机为锥形双螺杆挤出机，其机筒温度设置为160-185℃，模具成型温度为175-220℃。
维卡软化温度是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材料的实际使用温度，但可以用来指导材料的质量控制。维卡软化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳定性越好，热变形越小，即耐热变形能力越好，刚性越大，模量越高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明聚氯乙烯电力护套管通过耐热改性剂与刚性增强、增韧粒子协同增强，提高材料的维卡和耐热性能，各组分采用多元复配技术、协同发挥作用，尤其引入刚性改性剂，有效减少了耐热改性剂的加入份数，同时增加体系的刚性、耐热性能、抗冲击强度，解决了PVC管材维卡软化点低而不得不使用CPVC为原料，但CPVC的加工性能差、原材料成本高等问题，得到一种高维卡、高性能的聚氯乙烯电力护套管，同时降低了材料的成本。
具体实施方式
本发明聚氯乙烯电力护套管的实施例，按重量份数由以下原料组成：
聚氯乙烯树脂        100份
热稳定剂            0.5-5份
耐热改性剂          3-10份
刚性改性剂          5-20份
润滑剂              0.5-5份
加工助剂            0.5-5份
填料                0-25份
抗冲击改性剂        0-8份
颜料                0-5份。
本实施例针对现有耐热PVC中的一些不足，提供了一种高维卡聚氯乙烯电力护套管，该管道兼顾维卡耐热性能和物理机械性能，同时具备良好的成型加工性能。上述组分采用多元复配技术、协同发挥作用，尤其引入刚性改性剂，有效减少了耐热改性剂的加入份数，同时增加体系的刚性、耐热性能、抗冲击强度，该管道的性能指标符合国家行业标准要求。现有PVC管材由于维卡软化点低而不得不使用CPVC为原料，但CPVC的易加工性差、原材料成本高，产品不符合国家标准要求，本聚氯乙烯电力护套管不仅大幅降低了管材总体成本，解决了易加工性的问题，提高了整体生产效率，而且产品达到国家行业标准要求。
引入刚性改性剂，主要为刚性粒子纳米材料，体系的拉伸强度、冲击强度都有明显提高，起到增韧增强的双重效果。纳米材料由于尺寸小、比表面积大而产生量子效应和表面效应，具有许多特殊的优异性能。将纳米材料引入PVC 增韧改性研究中，发现改性后的PVC 树脂同时具有优异的韧性、加工流动性、尺寸稳定性和热稳定性。
本实施例聚氯乙烯电力护套管的加工方法，包括以下步骤：
按照各原料组分混合后，加入高速热混料机中进行混合分散，当温度达到110-120℃时排入冷混料机中搅拌冷却，当温度降到45-50℃时排入料斗待用；将所述料斗中待用的混配料加入双螺杆挤出机塑化，模具成型。其中，所述双螺杆挤出机为锥形双螺杆挤出机，其机筒温度设置为160-185℃，模具成型温度为175-220℃。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
1、材料组分（重量份数）：
材料 牌号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
聚氯乙烯树脂 金路SG-5 100 100 100 100
有机锡稳定剂 T-178A 1.0 1.0 1.0 1.0
加工助剂 LP-40 1.0 1.0 1.0 1.0
CPE抗冲剂 亚星135A 2 2 2 0
耐热改性剂 NR-188 5 5 10 10
刚性改性剂 玻璃微珠（处理过） 5 15 15 20
润滑剂 PE蜡 0.4 0.8 0.6 1.0
润滑剂 硬脂酸钙 0.2 0.4 0.2 0.3
颜料 橙色粉 0.03 0.03 0.03 0.03
钛白粉 NR-950 2.5 2.5 2.5 2.5
碳酸钙 BT-3 10 10 10 10
2、混合：
将各组份按比例放入高低速混合机组搅拌，其中高速混合物料温度控制在115℃，低速混合物料温度控制在45℃出料。
3、挤出成型：
以挤出电力护套管110×5.0mm（1.0MPa）为例，将冷混好的混配料加入锥形双螺杆挤出机进行挤出，锥形双螺杆挤出机的机筒温度设置为170、165、160、160℃，模具的温度设置为170、185、185、200℃。
4、管材性能对比：
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度 MPa 47.3 45.6 44.2 44.0
环段热压缩力 KN 0.52 0.85 1.05 1.28
落锤冲击 20℃，0.75kg，2m 10/10通过 10/10通过 10/10通过 9/10通过
维卡软化点 ℃ 90.5 93 95.5 96
纵向回缩率 ％ 3.2 2.8 2.3 2.0

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯电力护套管，其特征在于，按重量份数由以下原料组成：
聚氯乙烯树脂        100份
热稳定剂            0.5-5份
耐热改性剂          3-10份
刚性改性剂          5-20份
润滑剂              0.5-5份
加工助剂            0.5-5份
填料                0-25份
抗冲击改性剂        0-8份
颜料                0-5份。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述热稳定剂为铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡类稳定剂、有机锑类稳定剂、稀土类稳定剂、水滑石类稳定剂、粉体钙锌稳定剂、液体钙锌稳定剂、环氧酯类稳定剂以及复合稳定剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述耐热改性剂为高分子耐热改性剂，所述高分子耐热改性剂为CHMI-MMA-AN悬浮共聚物、CHMI/MMA/St三元乳液共聚物、N-环己基马来酰亚胺共聚物、N-马来酰亚胺、α-甲基苯乙烯以及N-环己基马来酰亚胺MMAAN乳液共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述刚性改性剂为玻璃微珠以及纳米粒子中的一种或两种，所述纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米粘土、纳米二氧化硅以及纳米蒙脱土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述润滑剂为是石蜡、PE蜡、氧化聚乙烯蜡、金属皂类以及脂肪酸类中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述加工助剂为丙烯酸酯类化合物。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述填料为碳酸钙、活性碳酸钙以及重钙中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述抗冲击改性剂为丙烯酸树脂、氯化聚乙烯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物以及甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的聚氯乙烯电力护套管，其特征在于：所述颜料为橙色粉或钛白粉中的一种或两种。
10.一种根据权利要求1-9所述的聚氯乙烯电力护套管的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照各原料组分混合后，加入高速热混料机中进行混合分散，当温度达到110-120℃时排入冷混料机中搅拌冷却，当温度降到45-50℃时排入料斗待用；
将所述料斗中待用的混配料加入双螺杆挤出机塑化，模具成型，其中，所述双螺杆挤出机为锥形双螺杆挤出机，其机筒温度设置为160-185℃，模具成型温度为175-220℃。
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