CN104086889A - 一种耐老化mpp电力管材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯100-150份、轻质碳酸钙5-10份、片状滑石粉1-8份、煅烧高岭土2-10份、水镁石粉1-5份、改性微硅粉20-40份、着色剂0.2-3份、新型成核剂2-10份、抗氧剂1-2.7份、聚四氟乙烯0.5-3份、增韧母料2-12份、氰尿酸三聚氰胺5-20份、改性晶须5-15份；新型成核剂的制备过程为：将150-180份的对叔丁基苯甲酸加入到200-300ml钛酸四异丙酯中，在90-130℃下反应3-5h后加入100-150ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在50-65℃水解3-5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。本发明中所述的耐老化MPP电力管材耐老化性强，同时具有优异的耐冲击性、耐寒性和耐热性。

Description

一种耐老化MPP电力管材
技术领域
本发明涉及电力管材技术领域，尤其涉及一种耐老化MPP电力管材。
背景技术
聚丙烯(PP)来源丰富、价格低廉、易于成型加工、产品综合性能优异，在化工、建筑、电力、汽车、机械、纺织、医疗、包装和建材家具等产业都得到了广泛应用。电力管是电力领域中的重要元件，应该具有优良的耐腐蚀性、电气绝缘性、机械强度高、摩擦系数小、阻燃、抑烟、耐热、耐寒、使用寿命长、施工方便、性能价格比优越的特点。但是聚丙烯材料具有低温易脆化、耐冲击性能差、制品尺寸稳定性低、耐老化降解性能差等的缺点，现存的聚丙烯电力管材在耐老化性、耐热性方面往往不能满足社会的需求。为了克服和改善聚丙烯的缺陷，通常是通过共混和增强填充的方法对聚丙烯进行改性。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种耐老化MPP电力管材，得到的MPP电力管材具有优异的耐老化性能，同时其耐冲击性、耐寒性、耐热性也得到了提高。
本发明提出了一种耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯100-150份、轻质碳酸钙5-10份、片状滑石粉1-8份、煅烧高岭土2-10份、水镁石粉1-5份、改性微硅粉20-40份、着色剂0.2-3份、新型成核剂2-10份、抗氧剂1-2.7份、聚四氟乙烯0.5-3份、增韧母料2-12份、氰尿酸三聚氰胺5-20份、改性晶须5-15份；其中，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将150-180份的对叔丁基苯甲酸加入到200-300ml钛酸四异丙酯中，在90-130℃下反应3-5h后加入100-150ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在50-65℃水解3-5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
优选地，其原料按重量份数包括：聚丙烯120-135份、轻质碳酸钙7-8.5份、片状滑石粉4-6份、煅烧高岭土5-7份、水镁石粉2-3.5份、改性微硅粉25-34份、着色剂0.8-2.1份，新型成核剂3-6份、抗氧剂1.7-2.2份、聚四氟乙烯1.9-2.7份、增韧母料5-9份、氰尿酸三聚氰胺14-17份、改性晶须10-12份；
优选地，所述改性微硅粉采用偶联剂进行改性，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-580、KH-602、KH-792、Si-42、Si-69中的一种或多种的组合。
优选地，所述着色剂为有机类着色剂或无机类着色剂。
优选地，所述增韧母料为mPE/LDPE交联物。
优选地，所述改性晶须为表面活性剂改性碱式硫酸镁晶须，改性过程为：在三口烧瓶中搅拌状态下加入10-15份碱式硫酸镁晶须和150-250ml去离子水，然后加入0.5-0.8份乳化剂和0.5-1份引发剂，加热至70-90℃，在1-1.5h内加入15-20份表面活性剂后抽滤、洗涤、烘干得到改性晶须。
优选地，所述表面活性剂为甲基丙烯酸酯；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、二烷基苯磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、二丁基萘黄酸钠中的一种或多种的组合；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化环乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈中的一种或多种的组合。
优选地，所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或多种的组合。
优选地，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将165-170份的对叔丁基苯甲酸加入到220-275ml钛酸四异丙酯中，在100-117℃下反应3.5-4.5h后加入110-135ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在54-60℃水解3.5-4.5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
优选地，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将169份的对叔丁基苯甲酸加入到235ml钛酸四异丙酯中，在112℃下反应3.6h后加入118ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在58℃水解4h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
本发明所述耐老化MPP电力管材中添加了多种无机填充剂，轻质碳酸钙提高了管材抗冲击性的同时降低了成本；滑石粉提高了管材的刚性、耐热性、尺寸稳定性，同时降低了成本；煅烧高岭土提高了管材的电绝缘性；水镁石粉作为阻燃剂，达到了填充、阻燃和消烟的三重效果；改性微硅粉与聚丙烯的接触面积大，且可进入聚丙烯裂缝与空隙的内部，与聚丙烯形成“丝状连接”结构，使得管材产生的裂缝被终止而转化为纹银状态，管材在受力时需要更大的应力或者消耗更多的外界能量才可断裂，提高了管材的拉伸强度、冲击韧性和弯曲强度。
本发明所述耐老化MPP电力管材中添加了新型成核剂，使聚丙烯形成的球晶的尺寸减小、相邻球晶间的明显界面消失，单位面积内球晶数量增多，为聚丙烯提供大量的异相晶核，促进了聚丙烯的结晶速度，提高了聚丙烯结晶的程度，提高了管材的力学性能。
本发明中所述耐老化MPP电力管材中添加了聚四氟乙烯，起填料作用的同时也可以作为润滑剂，提高管材的润滑性，减小摩擦；添加了mPE/LDPE交联物作为增韧母料，mPE/LDPE交联物为典型的蜂窝状网络结构，蜂窝状的交联物与丙烯酸共混使在剪切力的作用下很容易分散成具有一定粒度的分散相，改善聚丙烯的韧性，同时交联物中疏松结构中的未交联树脂分子质量低，与聚丙烯的相容性好，也容易渗入聚丙烯基体中，形成互穿网络，改善聚丙烯的韧性。
本发明所述耐老化MPP电力管材中添加了氰尿酸三聚氰胺作为阻燃剂，提高了管材的阻燃性；添加了改性晶须，改性晶须具有阻燃性，同时能传递、分散应力，当应力从聚丙烯基体传向镁盐晶须时，在两界产生了剪切应力，能够有效的增加聚丙烯基体界面产生的剪切屈服应力，增大材料的拉伸强度和弯曲强度，另外晶须与聚丙烯良好的相容性也增加了材料的拉伸强度和弯曲强度。
本发明中通过添加新的组分和对各组分的含量进行优化，提高了管材的耐老化性、耐冲击性、耐寒性、耐热性，得到了耐老化性强、外观易于识别、耐腐蚀性强、耐冲击性强、耐寒性能好、耐摩擦、耐热性能好、连接性能可靠、施工简便、造价低的电力管材。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
本发明中所述耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括；聚丙烯的重量分数可以为105、108、109.7、112、118、125.4、132、137、145、148份，轻质碳酸钙的重量分数可以为6、6.4、7.5、8、9份，片状滑石粉的重量分数可以为2、2.4、3、4.6、6.3、7份，煅烧高岭土的重量分数可以为3、3.6、4、5.4、6、8、8.3、9份，水镁石粉的重量分数可以为1.3、2.6、3、4份，改性微硅粉的重量分数可以为22、23.5、26、26.9、28、30、36、37.5、38份，着色剂的重量分数可以为0.5、0.9、1.6、1.9、2.3、2.5、2.6、2.8份，新型成核剂的重量分数可以为2.3、5、5.9、7.8、9.3份，抗氧剂的重量分数可以为1.4、1.6、1.9、2.4、2.6份，聚四氟乙烯的重量分数可以为0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.8、2.5、2.8份，增韧母料的重量分数可以为3、4、5.8、8、10.2、11份，氰尿酸三聚氰胺的重量分数可以为6、7、9、12、12.9、19.3份，改性晶须的重量分数可以为5.7、8、9、13、13.4份。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述：
实施例1
本发明所述耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯125.4份、轻质碳酸钙7.5份、片状滑石粉4.6份、煅烧高岭土4份、水镁石粉1.3份、改性微硅粉26份、着色剂1.6份、新型成核剂5.9份、抗氧剂1.6份、聚四氟乙烯1.1份、增韧母料11份、氰尿酸三聚氰胺9份、改性晶须8份；所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将153份的对叔丁基苯甲酸加入到221ml钛酸四异丙酯中，在97℃下反应3.5h后加入108ml正硅酸酯甲得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在57℃水解3.6h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
实施例2
本发明所述耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯128份、轻质碳酸钙7.6份、片状滑石粉5份、煅烧高岭土5.5份、水镁石粉2.8份、改性微硅粉29份、着色剂1.4份，新型成核剂4.5份、抗氧剂2.0份、聚四氟乙烯2.3份、增韧母料7份、氰尿酸三聚氰胺16份、改性晶须11.5份；其中，所述改性微硅粉采用偶联剂进行改性，所述偶联剂为Si-42；所述着色剂为有机类着色剂；所述增韧母料为mPE/LDPE交联物；所述改性晶须为表面活性剂改性碱式硫酸镁晶须，改性过程为：在三口烧瓶中搅拌状态下加入10份碱式硫酸镁晶须和150ml去离子水，然后加入0.5份十二烷基苯磺酸钠和1份过氧化环乙酮，加热至90℃，在1h内加入20份甲基丙烯酸酯后抽滤、洗涤、烘干得到改性晶须；所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将169份的对叔丁基苯甲酸加入到235ml钛酸四异丙酯中，在112℃下反应3.6h后加入118ml正硅酸乙酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在58℃水解4h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
实施例3
本发明所述耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯105份、轻质碳酸钙8份、片状滑石粉4.6份、煅烧高岭土4份、水镁石粉3份、改性微硅粉36份、着色剂2.3份，新型成核剂5份、抗氧剂1.9份、聚四氟乙烯1.8份、增韧母料8份、氰尿酸三聚氰胺12.9份、改性晶须9份；其中，所述改性微硅粉采用偶联剂进行改性，所述偶联剂为KH-550和Si-42；所述着色剂为无机类着色剂；所述增韧母料为mPE/LDPE交联物；所述改性晶须为表面活性剂改性碱式硫酸镁晶须，改性过程为：在三口烧瓶中搅拌状态下加入15份碱式硫酸镁晶须和250ml去离子水，然后加入0.5份烷基芳基磺酸钠和0.3份的二丁基萘黄酸钠和0.7份过氧化苯甲酰，加热至85℃，在1.2h内加入17份甲基丙烯酸酯后抽滤、洗涤、烘干得到改性晶须；所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将165份的对叔丁基苯甲酸加入到222ml钛酸四异丙酯中，在115℃下反应4h后加入110ml正硅酸甲酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在60℃水解4h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
实施例4
本发明所述耐老化MPP电力管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯148份、轻质碳酸钙6份、片状滑石粉2份、煅烧高岭土3份、水镁石粉4份、改性微硅粉40份、着色剂3份，新型成核剂2份、抗氧剂2.7份、聚四氟乙烯0.7份、增韧母料2份、氰尿酸三聚氰胺20份、改性晶须5份；其中，所述改性微硅粉采用偶联剂进行改性，所述偶联剂为KH-570；所述着色剂为有机类着色剂；所述增韧母料为mPE/LDPE交联物；所述改性晶须为表面活性剂改性碱式硫酸镁晶须，改性过程为：在三口烧瓶中搅拌状态下加入12份碱式硫酸镁晶须和200ml去离子水，然后加入0.65份二烷基苯磺酸钠和0.2份过氧化环乙酮和0.4份偶氮二异丁腈，加热至76℃，在1h内加入16份甲基丙烯酸酯后抽滤、洗涤、烘干得到改性晶须；所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将178份的对叔丁基苯甲酸加入到275ml钛酸四异丙酯中，在125℃下反应5h后加入100ml正硅酸丙酯和35ml正硅酸甲酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在54℃水解3.5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
根据实施例1-4的耐老化MPP电力管材，对其性能进行测试，具体参见表1。
表1 本发明所述耐老化MPP电力管材的产品性能指标以及各实施例指标
表1为本发明中所述耐老化MPP电力管材的产品性能指标和各实施例指标，从表1可以看出，本发明所述的耐老化MPP电力管材综合性能优异。

Claims (10)

1.一种耐老化MPP电力管材，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚丙烯100-150份、轻质碳酸钙5-10份、片状滑石粉1-8份、煅烧高岭土2-10份、水镁石粉1-5份、改性微硅粉20-40份、着色剂0.2-3份、新型成核剂2-10份、抗氧剂1-2.7份、聚四氟乙烯0.5-3份、增韧母料2-12份、氰尿酸三聚氰胺5-20份、改性晶须5-15份；其中，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将150-180份的对叔丁基苯甲酸加入到200-300ml钛酸四异丙酯中，在90-130℃下反应3-5h后加入100-150ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在50-65℃水解3-5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
2.根据权利要求1所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚丙烯120-135份、轻质碳酸钙7-8.5份、片状滑石粉4-6份、煅烧高岭土5-7份、水镁石粉2-3.5份、改性微硅粉25-34份、着色剂0.8-2.1份，新型成核剂3-6份、抗氧剂1.7-2.2份、聚四氟乙烯1.9-2.7份、增韧母料5-9份、氰尿酸三聚氰胺14-17份、改性晶须10-12份。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述改性微硅粉采用偶联剂进行改性，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-580、KH-602、KH-792、Si-42、Si-69中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述着色剂为有机类着色剂或无机类着色剂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述增韧母料为mPE/LDPE交联物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述改性晶须为表面活性剂改性碱式硫酸镁晶须，改性过程为：在三口烧瓶中搅拌状态下加入10-15份碱式硫酸镁晶须和150-250ml去离子水，然后加入0.5-0.8份乳化剂和0.5-1份引发剂，加热至70-90℃，在1-1.5h内加入15-20份表面活性剂后抽滤、洗涤、烘干得到改性晶须。
7.根据权利要求6所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述表面活性剂为甲基丙烯酸酯；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、二烷基苯磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、二丁基萘黄酸钠中的一种或多种的组合；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化环乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将165-170份的对叔丁基苯甲酸加入到220-275ml钛酸四异丙酯中，在100-117℃下反应3.5-4.5h后加入110-135ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在54-60℃水解3.5-4.5h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
10.根据权利要求9所述的耐老化MPP电力管材，其特征在于，所述新型成核剂采用以下步骤进行制备：将169份的对叔丁基苯甲酸加入到235ml钛酸四异丙酯中，在112℃下反应3.6h后加入118ml硅酸酯得到溶液A，将溶液A加入到乙醇-水混合物中，在58℃水解4h，过滤后烘干得到所述新型成核剂。
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