CN103834005A - 一种高性能塑料电缆桥架的制备方法 - Google Patents

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李立虎
王国钦
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Abstract

本发明涉及一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，组分为己内酰胺、空心玻璃微珠、晶核试剂、氢氧化钠、甲苯二异氰酸酯，将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及晶核试剂，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠，继续真空脱水后解除真空，加入甲苯二异氰酸酯，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。与现有技术相比，本发明所得到的桥架具有强度高、耐冲击、热变形温度高、耐腐蚀性优异、制品尺寸不受限制、投资省、成本低等优点。

Description

一种高性能塑料电缆桥架的制备方法
技术领域
本发明属于电缆工业领域，尤其是涉及一种高性能塑料电缆桥架的制备方法。
背景技术
电缆桥架用于电缆敷设，应具有承载电缆的足够机械强度，并且耐腐蚀性能优良，同时还需要有阻燃、绝缘、无毒、无异味、表面平整、抗静电、重量轻及成本低的特点。
现在常用钢材制作电缆桥架，须经过除锈、镀锌、喷涂工序，户外使用时往往一年左右即生锈腐蚀需要更换。而采用非金属材料制得的电缆桥架，如玻璃钢制品，其机械强度和电性能存在方向性，兼之不耐冲击和较常用的热塑性工程塑料重。一般热塑性工程塑料制品，机械强度偏低又不抗静电。
本发明致力解决现有钢制电缆桥架或非金属制电缆桥架所存在的缺陷，提供一种强度高、耐冲击、综合性能佳的均质聚合体(机械强度、电性能无方向性)，其机械强度明显超过常用热塑性工程塑料，耐腐蚀性能优良，热变形温度高，制品尺寸不受限制，阻燃达到UL94V-0级、绝缘、表面平整、无毒、无异味、抗静电、成本低，用作电缆桥架，户外使用寿命超过30年，极具市场竞争力。
发明内容
为了克服现有钢制或非金属制电缆桥架的不足，本发明提供一种适合制作电缆桥架的高性能工程塑料。不同于通常用塑料粒子通过挤出机或注射机获得制品的生产方法，也不是模压成形方法，而是将原料己内酰胺(片状或结晶状)在碱性介质存在下进行阴离子开环聚合，通过两步脱水浇注成形，制品机械强度高，例如尼龙6是常用热塑性工程塑料，强度较好，但浇注成形时聚合体机械强度超过注射成形尼龙6的1.5倍，为获得更加完善的综合性能，借助空心玻璃微珠和晶核试剂改性，进一步提高机械强度、冲击强度和热变形温度，同时制品尺寸不受限制，模具成本低，非挤出、模压、注射法所能达到。实际使用表明，是一种制取综合性能优良、性价比高的工程塑料制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据以下组分及重量份含量备料：
己内酰胺               100；
空心玻璃微珠           12-15；
晶核试剂；
氢氧化钠               0.14；
甲苯二异氰酸酯         0.4；
其中，晶核试剂选用炭黑时的重量份为0.02-0.08，选用酞菁蓝时的重量份为0.02-0.05；
(2)将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及晶核试剂，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠作为催化剂，继续真空脱水后解除真空，加入甲苯二异氰酸酯作为助催化剂，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。
步骤(1)中所述的空心玻璃微珠采用粉煤灰制取。
步骤(1)中所述的甲苯二异氰酸酯为2，4-甲苯二异氰酸酯或2，6-甲苯二异氰酸酯。
步骤(1)中所述的晶核试剂还可与六甲基磷酰三胺按重量比为1∶3-1∶5配制成色浆使用。
步骤(2)中所述的真空脱水的反应条件为1333.2Pa，温度为130-140℃。
步骤(2)中所述的电缆桥架模具的预热温度为160-170℃。
通过反应釜与浇注机的协同作用实现聚合原料的连续浇注。
与现有通过挤出机或注射机成形的常用热塑性工程塑料相比，本发明的优点是制品机械强度明显超过现有的产品，热变形温度也非常用热塑性工程塑料所能企及，综合性能优异且原料成本低，投资小，制作工时费用省。同时适用不同结构的电缆桥架，浇注成形尺寸不受限制，模具成本低，非挤出、模压、注射法所能达到。
本发明实施己内酰胺单体阴离子催化聚合，先脱除原料中的水，然后与碱反应脱去生成的水，经过两步脱水工艺，并借助空心玻璃微珠改性，进一步提高材料机械强度和热变形温度，因空心玻璃微珠的流动性良好，也有利于浇注，晶核试剂使聚合物球晶微细均匀，结构也更加致密，改善综合性能，设备投资省，同时空心玻璃微珠由粉煤灰制取，实现再生资源升值，环保、节能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
研究表明，由己内酰胺阴离子催化聚合，两步真空脱水，浇注成形制得的产品机械强度及综合性能明显超过注射成形的尼龙6.同时借助空心玻璃微珠、晶核试剂改性，进一步提高材料机械强度、冲击强度、热变形温度，而且综合性能优异。较之经挤出、模压或注射成形的常用工程塑料占明显优势，并且投资省、成本低。可根据电缆桥架的不同结构，浇注成形的构件尺寸不受限制，模具成本低，也非挤出、模压成形或注射成形所能达到。
实施例1
一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，该方法包括以下步骤：
组成物的含量单位为重量(kg)
己内酰胺100、空心玻璃微珠12、炭黑0.05、氢氧化钠0.14、2，4-甲苯二异氰酸酯0.4。其中，空心玻璃微珠由粉煤灰制取。将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及炭黑，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠作为催化剂，重启真空脱水后解除真空，加入2，4-甲苯二异氰酸酯作为助催化剂，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。
实施例2
一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，该方法包括以下步骤：
组成物的含量单位为重量(kg)
己内酰胺100、空心玻璃微珠14、酞菁蓝0.04、氢氧化钠0.14、2，4-甲苯二异氰酸酯0.4。其中，空心玻璃微珠由粉煤灰制取。将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及酞菁蓝，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠作为催化剂，重启真空脱水后解除真空，加入2，4-甲苯二异氰酸酯作为助催化剂，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。
实施例3
一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，该方法包括以下步骤：
组成物的含量单位为重量(kg)
己内酰胺100、空心玻璃微珠15、炭黑0.08、氢氧化钠0.14、2，6-甲苯二异氰酸酯0.4。其中，空心玻璃微珠由粉煤灰制取。将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及炭黑，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠作为催化剂，重启真空脱水后解除真空，加入2，6-甲苯二异氰酸酯作为助催化剂，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。
上述实施例表明，采用本发明，制品尺寸不受限制，非挤出、模压或注射成形所能达到，而且模具成本低，可实现连续浇注。根据制品着色要求，晶核试剂选用炭黑或酞菁蓝。所制取的电缆桥架构件的拉伸强度可达81MPa，弯曲强度可达109MPa，缺口冲击强度可达29kJ·m-2，热变形温度可达187℃，耐腐蚀性能优良，阻燃可达V-0级，绝缘、表面平整，无毒、无味，表面电阻可以达到2.9×108Ω，抗静电、重量轻，户外使用寿命超过30年。就综合性能而言，足以竞争现有钢制或非金属制电缆桥架。同时生产设备投资小，原料成本低，制造工时费用省，更添优势。空心玻璃微珠由粉煤灰制取，实现再生资源升值，环保、节能。

Claims (7)

1.一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)根据以下组分及重量份含量备料：
己内酰胺          100；
空心玻璃微珠      12-15；
晶核试剂；
氢氧化钠          0.14；
甲苯二异氰酸酯    0.4；
其中，晶核试剂选用炭黑时的重量份为0.02-0.08，选用酞菁蓝时的重量份为0.02-0.05；
(2)将己内酰胺投入反应釜中并加热始熔，然后添加空心玻璃微珠以及晶核试剂，接着搅拌熔融并真空脱水，然后解除真空并向釜中加入氢氧化钠作为催化剂，继续真空脱水后解除真空，加入甲苯二异氰酸酯作为助催化剂，混合均匀后通过浇注机将制得的聚合原料浇注于预热的电缆桥架模具中进行保温聚合，冷却后脱模即得到电缆桥架构件。
2.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的空心玻璃微珠采用粉煤灰制取。
3.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的甲苯二异氰酸酯为2，4-甲苯二异氰酸酯或2，6-甲苯二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的晶核试剂还可与六甲基磷酰三胺按重量比为1∶3-1∶5配制成色浆使用。
5.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的真空脱水的反应条件为1333.2Pa，温度为130-140℃。
6.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的电缆桥架模具的预热温度为160-170℃。
7.根据权利要求1所述的一种高性能塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，通过反应釜与浇注机的协同作用实现聚合原料的连续浇注。
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