CN102558681B - 一种非开挖专用电力波纹管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非开挖专用电力波纹管，其内包含的原料及其质量百分含量为：聚丙烯65-75%；尼龙15-20%；玻璃纤维2-7%；相容剂1-5%；偶联剂0.2-2.5%；抗氧剂0.1-0.5%；抗紫外线吸收剂0.1-0.5%；润滑剂0.1-0.4%；色粉0.4-1.0%。本发明所述的非开挖专用电力波纹管（FATP）的制备方法包括以下步骤：1）上料、烘干；2）混炼、挤出；3）冷却、成型；4）切割、盘卷；5）检验、入库。本发明的产品合理的引入尼龙材料来改性聚丙烯，提高产品的耐热性、拉伸强度及耐磨性，同时还添加一定比例的玻璃纤维可提高产品的环片热压缩力，其综合性能指标均得到一定程度的改善。
Description
技术领域
本发明涉及波纹管领域，尤其涉及一种非开挖专用电力波纹管及其制备方法。
背景技术
PE（聚乙烯）管的伸长率为钢管的20多倍，是PVC(聚氯乙烯)管的六倍半，所以虽然PE管强度较低，但其断裂伸长率却非常高，延伸性很强。当地面下沉或发生地震时地壳有变动的情况下，PE管能够产生抗变形性而不断裂，所以目前一般用PE管作为燃气管道、水管的输送管路。当把PE管用于电力排管时，由于电力电缆排管长期运行在70度左右高温下，且需承受地下泥水的外压力，工作环境不同于水管和燃气管，然而PE管在温度40度以上时强度大幅度下降，所以不能用于电力排管。
目前，国内的电力电缆排管一般采用MPP（改性聚丙烯）管，由于MPP管韧性好，具有优良的抗地层沉降、抗震性能，克服了PE管在40℃以上时力学性能大幅度下降的缺点。但MPP管材一般每隔9米处需要焊接，时间需30分钟左右，并且还要用特殊工具消除内壁因焊接而产生的多余残留物。同时，MPP管的安装对场地、施工设备、气候要求更高，散热效果不够好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种施工方便、综合性能好的非开挖专用电力波纹管及其制备方法。
一种非开挖专用电力波纹管（FATP），其内包含的原料及其质量百分含量为：
聚丙烯 65-75%；
尼龙 15-20%；
玻璃纤维 2-7%；
相容剂 1-5%；
偶联剂 0.2-2.5%；
抗氧剂 0.1-0.5%；
抗紫外线吸收剂 0.1-0.5%；
润滑剂 0.1-0.4%；
色粉 0.4-1.0%。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
所述尼龙为尼龙11或尼龙12。
所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
所述偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷。
所述抗氧剂为下列中的一种：四季戊四醇酯、丙酸十八醇酯或硫代二丙酸二月桂酯。
所述抗紫外线吸收剂为氯代苯并三唑或2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。
所述润滑剂为乙烯基双硬脂酸酰胺。
所述色粉为桔红色粉。
本发明所述的非开挖专用电力波纹管（FATP）的制备方法包括以下步骤：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙PA、相容剂、偶联剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为42-46：1双螺杆挤出机中，在180-230℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在185-235℃的挤出温度下挤出、挤出压力为5-10mpa，挤出真空度为-0.05~-0.03mpa，挤出的管材牵引速度为1-3m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为15-25℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每100-150m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
本发明中，挤出成型温度是促使管材原材料成型和熔体流动的关键条件，它对挤出成型过程中产品的质量和产量均有十分重要的影响。在挤出成型过程中，原料从固态进入挤出机后，要完成输送、压实、熔融、均化直到高温熔融坯从机头中挤出，因此本发明将混炼熔融温度控制在180-230℃，挤出温度为185-235℃。
在挤出过程中，真空度控制的恰当与否，将直接影响产品质量。在满足管材外观质量的前提下，让真空度尽可能低，这样管材的内应力小，产品在存放过程中变形小。但真空度如果太低，对管坯的吸附力不足，管坯易变形，无法保证产品的外观质量及尺寸精度，所以本发明将挤出的真空度控制在-0.05~-0.03mpa。
本发明的非开挖专用电力波纹管(FATP)合理的引入尼龙材料来改性聚丙烯，可提高产品的耐热性、拉伸强度及耐磨性，同时还添加一定比例的玻璃纤维可提高产品的环片热压缩力。通过以上改性，本发明的产品在综合性能上有了很大的提高，目前本发明的产品在电力非开挖设备上的应用，属国内首创。
与此同时，本发明的非开挖专用电力波纹管(FATP)在传统的非开挖电力MPP实壁管基础上，进行了技术与施工环节上的改进与创新，所以本发明的非开挖专用电力波纹管(FATP)具有以下优点：
（1）本发明的FATP管可盘卷100-150米，施工环节少，安装速度快，降低了施工成本。传统MPP管材一般每隔9米处需要焊接，时间约30分钟，并且还要用特殊工具消除内壁焊接多余残留物，MPP管的安装对场地要求、施工设备要求、气候要求更高。
（2）本发明的FATP管提高了管道的整体质量及保证了系统的安全性，消除了由于人为焊接所产生的质量风险。
（3）本发明的FATP管穿电缆的阻力小。
（4）本发明的FATP管散热效果好，其导热系数比MPP管高。
（5）本发明的FATP管合理的引入尼龙材料来改性聚丙烯，提高产品的耐热性、拉伸强度及耐磨性。同时还添加一定比例的玻璃纤维，提高产品的环片热压缩力。
（6）本发明的FATP管属于高性价比的环保产品，本发明的FATP管与传统的MPP管相比，在相同规格情况下，管材为波纹结构，重量可以减轻25%左右，综合性能指标，例如：地下抗变形能力，刚度、柔韧性、耐热性、管材内壁的穿缆阻力，以及电缆的散热效果均得到一定程度的改善。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明一种非开挖专用电力波纹管，其内包含的原料及其质量百分含量为：
聚丙烯 65-75%；
尼龙 15-20%；
玻璃纤维 2-7%；
相容剂 1-5%；
偶联剂 0.2-2.5%；
抗氧剂 0.1-0.5%；
抗紫外线吸收剂 0.1-0.5%；
润滑剂 0.1-0.4%；
色粉 0.4-1.0%。
本发明所述的非开挖专用电力波纹管（FATP）的制备方法包括以下步骤：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙PA、相容剂、偶联剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为42-46：1双螺杆挤出机中，在180-230℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在185-235℃的挤出温度下挤出、挤出压力为5-10mpa，挤出真空度为-0.05~-0.03mpa，挤出的管材牵引速度为1-3m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为15-25℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每100-150m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
实施例1
先按以下配方称取原料：
聚丙烯 6.5kg；
尼龙11 2.0 kg；
无碱长玻璃纤维 0.7 kg；
相容剂马来酸酐接枝聚丙烯 0.5 kg；
偶联剂γ-氨基丙基三乙氧基硅烷 0.06 kg；
抗氧剂四季戊四醇酯 0.05 kg；
抗紫外线吸收剂氯代苯并三唑 0.05 kg；
润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺 0.04 kg；
桔红色粉 0.1kg。
本发明产品的制备过程为：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙11、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯、偶联剂γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂四季戊四醇酯、抗紫外线吸收剂氯代苯并三唑、润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺、桔红色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为42:1双螺杆挤出机中，在180℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入无碱长玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在200℃的挤出温度下挤出、挤出压力为5mpa，挤出真空度为-0.05mpa，挤出的管材牵引速度为2m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为15℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每100m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
实施例2
先按以下配方称取原料：
聚丙烯 7.5 kg；
尼龙12 1.5 kg；
无碱长玻璃纤维 0.2 kg；
相容剂马来酸酐接枝聚丙烯 0.5 kg；
偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 0.23 kg；
抗氧剂丙酸十八醇酯 0.01 kg；
抗紫外线吸收剂2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮 0.01 kg；
润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺 0.01 kg；
桔红色粉 0.04 kg。
本发明产品的制备过程为：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙12、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯、偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、抗氧剂丙酸十八醇酯、抗紫外线吸收剂2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺、桔红色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为46：1双螺杆挤出机中，在190℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入无碱长玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在235℃的挤出温度下挤出、挤出压力为10mpa，挤出真空度为-0.03mpa，挤出的管材牵引速度为3m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为25℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每150m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
实施例3
先按以下配方称取原料：
聚丙烯 7.1 kg；
尼龙11 1.8 kg；
无碱长玻璃纤维 0.6 kg；
相容剂马来酸酐接枝聚丙烯 0.1 kg；
偶联剂γ-氨基丙基三乙氧基硅烷 0.25 kg；
抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯 0.03 kg；
抗紫外线吸收剂氯代苯并三唑 0.03 kg；
润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺 0.03 kg；
桔红色粉 0.06 kg。
本发明产品的制备过程为：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙11、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯、偶联剂γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯、抗紫外线吸收剂氯代苯并三唑、润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺、桔红色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为44：1双螺杆挤出机中，在230℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入无碱长玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在185℃的挤出温度下挤出、挤出压力为7mpa，挤出真空度为-0.04mpa，挤出的管材牵引速度为1m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为20℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每120m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
实施例4
先按以下配方称取原料：
聚丙烯 7.2 kg；
尼龙12 1.9 kg；
无碱长玻璃纤维 0.4 kg；
相容剂马来酸酐接枝聚丙烯 0.3 kg；
偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 0.02 kg；
抗氧剂四季戊四醇酯 0.04 kg；
抗紫外线吸收剂2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮 0.04 kg；
润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺 0.02 kg；
桔红色粉 0.04 kg。
本发明产品的制备过程为：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙12、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯、偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、抗氧剂四季戊四醇酯、抗紫外线吸收剂2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、润滑剂乙烯基双硬脂酸酰胺、桔红色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为42：1双螺杆挤出机中，在210℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入无碱长玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在210℃的挤出温度下挤出、挤出压力为8mpa，挤出真空度为-0.058mpa，挤出的管材牵引速度为2m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为18℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每140m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
表一 本发明的FATP产品与传统的MPP管检测数据
其中，环片热压缩力的测试方法如下：从三根管材上各取300mm管段为试样，试样两段应垂直切平，放入电热鼓风干燥箱内，经（70±2）℃，2h处理，从干燥箱中取出试样，立即平放于试验机两压板间，以（5±2）mm/min速度压缩试样，读取外径压缩5％时的力为环片热压缩力，每段试样自从烘箱取出至压缩完成都应在2min内完成，取三个试样的试验结果的算术平均值为试验结果。
从表1可以看出，本发明的FATP管与传统的MPP管相比，拉伸强度、弯曲强度（即强度及耐蠕变性）、弯曲模量（地下抗变形能力）、环片热压缩力、缺口冲击强度都有很大的提高，同时由熔融指数的数据可知本发明的产品耐热性更好。
Claims (9)
1.非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：按以下配方称取原料；
非开挖专用电力波纹管包含的原料及其质量百分含量为：
聚丙烯 65-75%；
尼龙 15-20%；
玻璃纤维 2-7%；
相容剂 1-5%；
偶联剂 0.2-2.5%；
抗氧剂 0.1-0.5%；
抗紫外线吸收剂 0.1-0.5%；
润滑剂 0.1-0.4%；
色粉 0.4-1.0%；
包括以下步骤：
1）上料、烘干：将聚丙烯PP、尼龙PA、相容剂、偶联剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、色粉投入挤出机的料斗混合均匀并烘干；
2）混炼、挤出：将烘干的原料送入螺杆长径比为42-46：1双螺杆挤出机中，在180-230℃下将原料混炼成熔融状，再在侧喂口加入玻璃纤维，将全部原料都熔融后，再将熔融状的原料在185-235℃的挤出温度下挤出、挤出压力为5-10 MPa，挤出真空度为-0.05～-0.03 MPa，挤出的管材牵引速度为1-3 m/min；
3）冷却、成型：挤出后产品用水冷却，冷却温度为15-25℃；
4）切割、盘卷：将冷却成型成的非开挖专用电力波纹管切割成每100-150m一段，并将其盘卷；
5）检验、入库。
2.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述尼龙为尼龙11或尼龙12。
4.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为下列中的一种：四季戊四醇酯、丙酸十八醇酯或硫代二丙酸二月桂酯。
7.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述抗紫外线吸收剂为氯代苯并三唑或2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。
8.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为乙烯基双硬脂酸酰胺。
9.根据权利要求1所述的非开挖专用电力波纹管的制备方法，其特征在于：所述色粉为桔红色粉。
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