CN103540154A - 一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架及其制备方法。玻璃钢电缆桥架以重量组分计包括LJ－101树脂100.0份，BPO1.0-1.5份，MEKP1.2-1.6份，硬脂酸锌2.5-3.5份，硬脂酸铅1.0-1.5份，氢氧化铝28.0-35.0份，钛白粉2.5-3.5份，多壁碳纳米管0.8-1.2份，纳米Al(OH)32.5-4.0份，无卤阻燃剂2.5-3.5份。制备方法为模具达到设定温度，将物料加入胶槽开始生产，当玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。该拉挤玻璃钢电缆桥架具有抗静电、强度高等特点，可广泛替代传统的电缆桥架材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种拉挤玻璃钢制品及加工工艺，特别涉及一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架及其制备方法。
背景技术
玻璃钢电缆桥架由玻璃纤维增强塑料和阻燃剂及其它助剂组成，通过复合模压料加夹不锈钢屏蔽网压制而成。由于其所选材料具有较低的导热系数及阻燃剂的加入，使玻璃钢电缆桥架具有应用广、强度高、重量轻、结构合理、造价低、寿命长、防腐性强、施工简单、配线灵活、安装标准、外形美观等优点，可方便地与金属桥架配套使用，适用于电压在10千伏以下的电力电缆以及控制电缆、照明配线、气动、液动管缆等室内室外架空电缆沟、隧道的敷设。拉挤玻璃钢电缆桥架可应用在石油、化工、电力、大桥等领域的工程上，外观美、重量轻、耐腐蚀、不生锈、免维护。
普通的拉挤玻璃钢电缆桥架由于具有突出的耐腐蚀性能，正广泛替代金属电缆桥架，然而由于玻璃钢电缆桥架不导电、易燃烧，其在使用过程中产生的静电往往无法消除，加上不具有阻燃功能，容易带来安全隐患。
综上所述，拉挤玻璃钢电缆桥架已是钢制桥架和手工玻璃钢及无机玻璃钢电缆桥架的换代产品，如何解决拉挤玻璃钢电缆桥架的抗静电现象以及提高其阻燃性能是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架及其制备方法，解决如何使拉挤玻璃钢电缆桥架赋予一定的导电特性，使其具有抗静电功能，同时提高其阻燃性能。
本发明采用如下技术方案生产防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架：
一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，以重量组分计包括：
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.0-1.5份，过氧化甲乙酮1.2-1.6份，硬脂酸锌2.5-3.5份，硬脂酸铅1.0-1.5份，氢氧化铝28.0-35.0份，钛白粉2.5-3.5份，多壁碳纳米管0.8-1.2份，纳米Al(OH)32.5-4.0份，无卤阻燃剂2.5-3.5份。
所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其中无卤阻燃剂可以为2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸或可膨胀石墨；可膨胀石墨是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后水洗、过滤、干燥后在900-1000℃下膨化制得。
所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，所用多壁碳纳米管可以预先经过羧酸化处理和表面接枝PS-g-(GMA-co-St)处理，处理的方法为首先将多壁碳纳米管用体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混和酸进行预处理；将甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯双组分接枝苯乙烯的（PS-g-(GMA-co-St)），与羧化处理的多壁碳纳米管进行溶液共混，使接枝在多壁碳纳米管上的羧基和GMA所带的环氧基团之间发生酯化反应，使多壁碳纳米管表面接枝上PS-g-(GMA-co-St)。
所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，所用纳米Al(OH)3优选为粒径20-50nm，表面经过硅烷偶联处理，然后再进行甲基丙烯酸甲酯接枝处理。
一种以上所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备方法，由以下步骤进行制备：
（1）设定电加热区模具温度，当模具温度达到设定温度时，将该拉挤玻璃钢电缆桥架的组分按重量份进行配方后加入胶槽；
（2）启动牵引按钮开始生产；
（3）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型；
（4）出模具后成为定型的电缆桥架型材。
以上所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备方法，设定电加热区的模具温度分别可以为一区120-130℃；二区145-155℃；三区165-175℃，拉挤速度设定为300-320mm/min。
所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备方法，可以采用液压式拉挤设备进行防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备。
本发明中在树脂配方中添加了预先经过羧酸化处理和表面接枝PS-g-(GMA-co-St)处理的多壁碳纳米管。由于多壁碳纳米管具有极佳的导电特性，对其进行适当的表面处理后可以改善其与树脂的相容性，使其均匀分散在树脂基体中，从而能赋予拉挤玻璃钢桥架一定的导电性能，特别是可以显著降低表面电阻，使产品表面的静电现象能及时消除。
本发明在树脂配方中添加表面经过甲基丙烯酸甲酯接枝处理的Al(OH)3，特别是优选粒径为20-50nm的Al(OH)3。无机纳米阻燃剂具有添加量少、对树脂工艺性能影响小、阻燃效果显著的特点，尤其适合于热固性树脂体系。
本发明在树脂配方中添加无卤低烟型阻燃剂2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸(DAATMP)。该阻燃剂具有与热固性树脂相容性好，发烟量低，添加量少，对制品的力学性能影响较小等特点。
本发明所制得的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架具有防静电、高阻燃的特点，突破了传统拉挤玻璃钢电缆桥架不具备抗静电以及阻燃性能差的局限。
采用本发明所提供的配方及方法制得的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架经检测，其性能达到了如下的水平：
| 性能指标 | 检验标准 | 试验结果 |
| 拉伸强度MPa | GB/T1447-1983 | ＞325 |
| 弯曲强度MPa | GB/T1447-1983 | ＞370 |
| 冲击强度J/cm2 | GB/T1451-1983 | ＞20 |
| 水平燃烧性能 | GB/T2408-2008 | V-0级 |
| 氧指数 | GB/T8924-1988 | ≥41 |
| 比重g/cm3 | GB/T1463-1983 | ≥1.91 |
| 纤维含量 | GB/T2577-1989 | ＞44% |
| 表面电阻Ω | GB/T1410-1989 | ≥1.1×106 |
| 体积电阻Ω·m | GB/T1410-1989 | ≥1.0×104 |
附图说明
图1是防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的拉挤工艺流程示意图，其中1为纱架，2为胶槽，3为预成型，4为牵引，5为切割。
图2是防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的电缆桥架结构示意图。
图3是防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的电缆桥架制品铺层设计图，其中6和7为40g/m2聚酯表面毡，8和9分别为3层450g/m2连续毡，10和11分别为2层4800Tex无碱玻纤纱。
具体实施方式
以下实施例均采用普通液压式拉挤机进行防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的成型制备。
实施例中所用的可膨胀石墨是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后水洗、过滤、干燥后在900-1000℃下膨化制得。
实施例1
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.0份，过氧化甲乙酮1.2份，硬脂酸锌2.5份，硬脂酸铅1.0份，氢氧化铝28.0份，钛白粉2.5份，多壁碳纳米管0.8份，纳米Al(OH)32.5份，2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸2.5份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2）校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3）设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区120℃；二区145℃；三区165℃；
2）拉挤速度设定：300mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；
2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
以下实施例2-6中多壁碳纳米管预先经过羧酸化处理和表面接枝PS-g-(GMA-co-St)处理，其方法为将多壁碳纳米管用体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混和酸进行预处理45min；将甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯双组分接枝苯乙烯的（PS-g-(GMA-co-St)），与羧化处理的多壁碳纳米管进行溶液共混，使接枝在多壁碳纳米管上的羧基和GMA所带的环氧基团之间发生酯化反应，使MWNTs表面接枝上PS-g-(GMA-co-St)。
以下实施例2-6所用纳米Al(OH)3为粒径20-50nm，表面经过硅烷偶联处理，然后再进行甲基丙烯酸甲酯接枝处理。
实施例2
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.0份，过氧化甲乙酮1.4份，硬脂酸锌2.5份，硬脂酸铅1.0质量份，氢氧化铝32.0份，钛白粉3.5份，多壁碳纳米管0.9份，纳米Al(OH)3粒径50nm2.5份，可膨胀石墨2.5份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2）校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3）设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区123℃；二区145℃；三区170℃；
2）拉挤速度设定：310mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；
2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
实施例3
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按序列号顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.2份，过氧化甲乙酮1.6份，硬脂酸锌3.5份，硬脂酸铅1.4份，氢氧化铝35.0份，钛白粉2.5份，多壁碳纳米管1.2份，纳米Al(OH)3粒径30nm3.2份，2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸3.0份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2)校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3)设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区125℃；二区152℃；三区168℃；
2）拉挤速度设定：310mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；
2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
实施例4
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按序列号顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.2份，过氧化甲乙酮1.6份，硬脂酸锌3.5份，硬脂酸铅1.4份，氢氧化铝35.0份，钛白粉2.5份，多壁碳纳米管1.2份，纳米Al(OH)3粒径45nm4.0份，2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸3.5份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2）校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3）设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区128℃；二区155℃；三区173℃；
2）拉挤速度设定：315mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；
2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
（6）制品性能
实施例5
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按序列号顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.2份，过氧化甲乙酮1.5份，硬脂酸锌2.8份，硬脂酸铅1.3份，氢氧化铝32.0份，钛白粉3.0份，多壁碳纳米管1.0份，纳米Al(OH)3粒径20nm3.5份，可膨胀石墨3.2份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2)校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3)设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区130℃；二区153℃；三区175℃；
2）拉挤速度设定：320mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
实施例6
（1）原材料的准备和预成型布局。
首先将2层聚酯表面毡、2层4800Tex无碱玻纤纱和3层连续毡摆放在大纱架的指定位置，从纱架上引纱穿在大纱板指定位置。将2层聚酯表面毡和2层4800Tex无碱玻纤纱按图3的方式编排到干湿胶槽板上，再按区域位置分别穿到预成型板的指定位置，分层次将全部的无碱玻纤纱牵引过模腔，最后将内、中、外的3层连续毡引导穿过型腔，并将全部的纱和毡缝合在一起，完成生产准备。
（2）配料
按照如下组分重量份进行配料，按序列号顺序加入各种材料，液态材料每品种加入后搅拌15分钟，粉料加入后搅拌30分钟，搅拌速度1800r/min；
LJ－101树脂100.0份，过氧化二苯甲酰1.5份，过氧化甲乙酮1.6份，硬脂酸锌3.5份，硬脂酸铅1.5份，氢氧化铝35.0份，钛白粉3.5份，多壁碳纳米管1.2份，纳米Al(OH)3粒径25nm4.0份，2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸3.5份。
（3）设备调整
1）安装桥架专用夹具；
2)校正桥架模具的水平（垂直）中心线和专用夹具的水平（垂直）中心线一致；
3)设定切割机的切割定长；
（4）模具温度和拉挤生产速度设定
1）设定电加热区的模具温度，一区128℃；二区155℃；三区170℃；
2）拉挤速度设定：320mm/min
（5）拉挤生产
1）当模具温度达到设定温度时，将配好的混合料加入胶槽，启动牵引按钮开始生产；
2）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型，出模具后成为定型的电缆桥架型材。
对以上实施例制得的电缆桥架型材进行性能测定，结果见下表：
从以上试验数据可以看出，本发明提供的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架具有良好的物理性能，同时能够达到很好的防静电性与阻燃的效果。
Claims (8)
1.一种防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，以重量组分计包括：
LJ－101树脂 100.0份，过氧化二苯甲酰1.0-1.5份，过氧化甲乙酮1.2-1.6份，硬脂酸锌 2.5-3.5份，硬脂酸铅 1.0-1.5份，氢氧化铝 28.0-35.0份，钛白粉 2.5-3.5份，多壁碳纳米管0.8-1.2份，纳米Al(OH)3 2.5-4.0份，无卤阻燃剂2.5-3.5份。
2.根据权利要求1所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，无卤阻燃剂为2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦酸或可膨胀石墨。
3.根据权利要求1所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，所用多壁碳纳米管预先经过羧酸化处理和表面接枝PS-g-(GMA-co-St)处理。
4.根据权利要求3所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，所述预先经过羧酸化处理和表面接枝PS-g-(GMA-co-St)处理的方法为首先将多壁碳纳米管用体积比为 3:1的浓硫酸和浓硝酸的混和酸进行预处理；将甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯双组分接枝苯乙烯的（PS-g-(GMA-co-St)），与羧化处理的多壁碳纳米管进行溶液共混，使接枝在多壁碳纳米管上的羧基和GMA 所带的环氧基团之间发生酯化反应，使多壁碳纳米管表面接枝上PS-g-(GMA-co-St)。
5.根据权利要求1所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，所用纳米Al(OH)3为粒径20-50nm，表面经过硅烷偶联处理，然后再进行甲基丙烯酸甲酯接枝处理。
6.根据权利要求2所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架，其特征在于，可膨胀石墨是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后水洗、过滤、干燥后在900-1000℃下膨化制得。
7.一种权利要求1所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备方法，其特征在于， 由以下步骤进行制备：
（1）设定电加热区模具温度，当模具温度达到设定温度时，将该拉挤玻璃钢电缆桥架的组分按重量份进行配方后加入胶槽；
（2）启动牵引按钮开始生产；
（3）当带有混合树脂的玻纤纱和毡进入型腔后，在一区凝胶，二区固化，三区后固化成型；
（4）出模具后成为定型的电缆桥架型材。
8.根据权利要求7所述的防静电高阻燃型拉挤玻璃钢电缆桥架的制备方法，其特征在于，设定电加热区的模具温度分别为一区120-130℃；二区145-155℃；三区165-175℃，拉挤速度设定为300-320mm/min。
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- 2013-09-27 CN CN201310451093.5A patent/CN103540154B/zh active Active
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