CN103013000B - 一种纳米碳纤维阻燃线管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米碳纤维阻燃线管，按重量份包括以下组分：聚氯乙烯40-80，纳米碳酸钙20-50，阻燃剂1-5，氯化聚乙烯5-10，复合稳定剂3-6，PVC加工助剂1-3，石蜡0.8-2，聚乙烯蜡0.6-2.4，硬脂酸0.7-1.8，钛白粉1-4，荧光增白剂0.05-0.15，合成植物脂1-5。采用高混-高温熔融挤出-定径挤出-真空定型-喷淋冷却-牵引、切割等步骤制成。所得纳米碳纤维阻燃线管专供电线、电缆、光纤等穿线使用，不仅阻燃性能好，而且抗静电、防腐防菌，线管韧性好，不易折断或破损，使用寿命是现有普通阻燃线管的3-5倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料管材，特别涉及一种阻燃、防菌的纳米碳纤维线管及其制备方法。
背景技术
穿线管是一种在电气工程领域用于穿电线的管材，现有线管大多有PVC管或改性PVC管，其基本要求是防腐蚀、阻燃，还应具有一定的抗压和抗弯折能力。尤其在某些特殊应用领域，例如，在煤矿矿井中，所用线管还要求必须具有抗静电、高阻燃性等性能，综合性能要求极高。现有阻燃线管分为有卤阻燃和无卤阻燃两种。其中有卤阻燃虽然添加量少，阻燃性能高，但因燃烧是会挥发出大量有毒烟气，造成“二次污染”，甚至危害人体健康。而无卤阻燃的基体一般是金属氧化物、金属有机化合物、水合金属氧化物等，阻燃剂是氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、鉬的化合物等。如单一使用此类阻燃剂，阻燃效果不理想，添加量大，不仅提高了生产成本，而且也影响了线管的抗弯折性能。
针对上述不足，需要提供一种高性能阻燃线管，不仅阻燃性能好，而且抗静电、防菌防腐、抗压强度和韧性好。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种纳米碳纤维阻燃线管及其制备方法，所得纳米碳纤维阻燃线管专供电线、电缆、光纤等穿线使用，不仅阻燃性能好，而且抗静电、防腐防菌，线管韧性好，不易折断或破损，使用寿命长。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种纳米碳纤维阻燃线管，按重量份包括以下组分：聚氯乙烯40－80，纳米碳酸钙20－50，阻燃剂1－5,氯化聚乙烯5－10，复合稳定剂3－6，PVC加工助剂1－3，石蜡0.8－2，聚乙烯蜡0.6－2.4，硬脂酸0.7－1.8，钛白粉1－4，荧光增白剂0.05－0.15，合成植物脂1－5。
进一步，按重量份包括以下组分：聚氯乙烯60－70，纳米碳酸钙30－40，阻燃剂2－3,氯化聚乙烯7－8，复合稳定剂4－5，PVC加工助剂1.5－2.5，石蜡1－1.5，聚乙烯蜡1－2，硬脂酸1－1.5，钛白粉2－3，荧光增白剂0.1－0.12，合成植物脂2－4。
进一步，按重量份包括以下组分：聚氯乙烯65，纳米碳酸钙35，阻燃剂2.5,氯化聚乙烯7.5，复合稳定剂4.5，PVC加工助剂2，石蜡1.2，聚乙烯蜡1.5，硬脂酸1.2，钛白粉2.5，荧光增白剂0.11，合成植物脂3。
进一步，所述阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP、IPPP、MCA、BDDP和TPP中的一种或几种的混合物。
进一步，所述阻燃剂为TCEP，TDCPP，MCA和BDDP按质量比为2:1:1:1的混合物。
进一步，所述复合稳定剂采用钙锌复合稳定剂；PVC加工助剂采用ACR。
另外，本发明还提供一种纳米碳纤维阻燃线管的制备方法，包括以下步骤：
a，备料、混合：按上述配方取料备用，采用高混机进行混料处理，其中高混温度为120－130℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为160－180℃；
c，定径挤出：定径套的温度为160－200℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为1－8℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
本发明的有益效果：本发明的纳米碳纤维阻燃线管，按重量份包括以下组分：聚氯乙烯40－80，纳米碳酸钙20－50，阻燃剂1－5,氯化聚乙烯5－10，复合稳定剂3－6，PVC加工助剂1－3，石蜡0.8－2，聚乙烯蜡0.6－2.4，硬脂酸0.7－1.8，钛白粉1－4，荧光增白剂0.05－0.15，合成植物脂1－5。采用高混—高温熔融挤出—定径挤出—真空定型—喷淋冷却—牵引、切割等步骤制成。所得纳米碳纤维阻燃线管专供电线、电缆、光纤等穿线使用，不仅阻燃性能好，而且抗静电、防腐防菌，线管韧性好，不易折断或破损，使用寿命是现有普通阻燃线管的3—5倍。
具体实施方式
实施例1
本实施例的纳米碳纤维阻燃线管，其制备方法包括以下步骤：
a，备料、混合：按以下配方备料：聚氯乙烯400kg，纳米碳酸钙500kg，阻燃剂10kg,氯化聚乙烯100kg，复合稳定剂30kg，PVC加工助剂30kg，石蜡8kg，聚乙烯蜡24kg，硬脂酸7kg，钛白粉40kg，荧光增白剂0.5kg，合成植物脂50kg，然后采用高混机进行混料处理，其中高混温度为120℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为180℃；
c，定径挤出：定径套的温度为160℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为8℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
实施例2
本实施例的纳米碳纤维阻燃线管，其制备方法包括以下步骤：
a，备料、混合：按以下配方备料：聚氯乙烯800kg，纳米碳酸钙200g阻燃剂50kg,氯化聚乙烯50kg，复合稳定剂60kg，PVC加工助剂10kg，石蜡20kg，聚乙烯蜡6kg，硬脂酸18kg，钛白粉10kg，荧光增白剂1.5kg，合成植物脂10kg，然后采用高混机进行混料处理，其中高混温度为130℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为160℃；
c，定径挤出：定径套的温度为200℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为1℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
实施例3
本实施例的纳米碳纤维阻燃线管，其制备方法包括以下步骤：
a，备料、混合：按以下配方备料：聚氯乙烯700kg，纳米碳酸钙300kg，阻燃剂30kg,氯化聚乙烯70kg，复合稳定剂50kg，PVC加工助剂15g，石蜡15kg，聚乙烯蜡10kg，硬脂酸15kg，钛白粉20kg，荧光增白剂1.2kg，合成植物脂20kg,然后采用高混机进行混料处理，其中高混温度为123℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为165℃；
c，定径挤出：定径套的温度为190℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为5℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
实施例4
本实施例的纳米碳纤维阻燃线管，其制备方法包括以下步骤：
a，备料、混合：按以下配方备料：聚氯乙烯60，纳米碳酸钙40，阻燃剂2,氯化聚乙烯8，复合稳定剂4，PVC加工助剂2.5，石蜡1，聚乙烯蜡2，硬脂酸1，钛白粉3，荧光增白剂0.1，合成植物脂4。然后采用高混机进行混料处理，其中高混温度为128℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为1750℃；
c，定径挤出：定径套的温度为180℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为2℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
实施例5
本实施例的纳米碳纤维阻燃线管，其制备方法包括以下步骤：
a，备料、混合：按以下配方备料：聚氯乙烯65，纳米碳酸钙35，阻燃剂2.5,氯化聚乙烯7.5，复合稳定剂4.5，PVC加工助剂2，石蜡1.2，聚乙烯蜡1.5，硬脂酸1.2，钛白粉2.5，荧光增白剂0.11，合成植物脂3，然后采用高混机进行混料处理，其中高混温度为125℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为170℃；
c，定径挤出：定径套的温度为185℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554 MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为5℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
上述各实施例中，所述阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP、IPPP、MCA、BDDP和TPP中的一种或几种的混合物。最优配比采用TCEP，TDCPP，MCA和BDDP按质量比为2:1:1:1的混合物。所述阻燃剂无卤，环保，阻燃效果十分明显，而且取材容易，成本较低，大大节约了成本。
上述各实施例中，所述复合稳定剂采用钙锌复合稳定剂，在线材的加供过程中具有很好的分散性、相容性、加工流动性，适应性广，制品表面光洁度优；稳定效果好，用量少，具有多功能性；在白色线材的制备中，白度较其同类产品更佳，而且价格低，节约成本；PVC加工助剂采用ACR，本发明中具体可采用ACR-201或ACR-301；其能够加快PVC的塑化过程，改进热塑性熔体的流变性能，改善热弹性状态下熔体力学性能，提高线管的外观质量。
通过对上述各实施例所得的纳米碳纤维阻燃线管进行性能测试，同时以现有无卤阻燃线管作为对照，具体性能参见下表：
从上表可以看出，以纳米碳纤维阻燃线管的厚度为3.0mm为例，其拉伸强度≥35.0Mpa；维卡软化温度可高达120℃；摆锤冲击试验(15J,0℃、2h破损率)/％＜6，而且韧性好，质量轻，阻燃效果好，燃烧不产生有毒烟气，安全可靠，同时还具有良好的抗静电性能和防腐蚀性能，各项性能参数良好，线管综合性能十分优越，是理想的电线保护线管。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：按重量份包括以下组分：聚氯乙烯40－80，纳米碳酸钙20－50，阻燃剂1－5,氯化聚乙烯5－10，复合稳定剂3－6，PVC加工助剂1－3，石蜡0.8－2，聚乙烯蜡0.6－2.4，硬脂酸0.7－1.8，钛白粉1－4，荧光增白剂0.05－0.15，合成植物脂1－5。
2.根据权利要求1所述的纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：按重量份包括以下组分：聚氯乙烯60－70，纳米碳酸钙30－40，阻燃剂2－3,氯化聚乙烯7－8，复合稳定剂4－5，PVC加工助剂1.5－2.5，石蜡1－1.5，聚乙烯蜡1－2，硬脂酸1－1.5，钛白粉2－3，荧光增白剂0.1－0.12，合成植物脂2－4。
3.根据权利要求2所述的纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：按重量份包括以下组分：聚氯乙烯65，纳米碳酸钙35，阻燃剂2.5,氯化聚乙烯7.5，复合稳定剂4.5，PVC加工助剂2，石蜡1.2，聚乙烯蜡1.5，硬脂酸1.2，钛白粉2.5，荧光增白剂0.11，合成植物脂3。
4.根据权利要求1所述的纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：所述阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP、IPPP、MCA、BDDP和TPP中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：所述阻燃剂为TCEP，TDCPP，MCA和BDDP按质量比为2:1:1:1的混合物。
6.根据权利要求1所述的纳米碳纤维阻燃线管，其特征在于：所述复合稳定剂采用钙锌复合稳定剂；PVC加工助剂采用ACR。
7.一种权利要求1—6任一所述纳米碳纤维阻燃线管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a，备料、混合：按权利要求1—6任一所述的配方取料备用，采用高混机进行混料处理，其中高混温度为120－130℃；
b，高温熔融挤出：螺杆挤出机的熔融温度为160－180℃；
c，定径挤出：定径套的温度为160－200℃；
d，真空定型：采用真空定型箱定型，其中温度压力变化范围值为230℃/4.554MPa,250℃/4.0 MPa,270℃/3.75 MPa,275℃/3.45 MPa,280℃/3.40MPa,290℃/3.10 MPa,300℃/2.70 MPa,325℃/1.10 MPa,350℃/0.95 MPa；
e,喷淋冷却：喷淋水箱水温为1－8℃；
f，牵引、切割：牵引机履带牵引后定长切割即可。
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