CN104231484A - 电线电缆保护管材料及其电线电缆保护管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电线电缆保护管材料及其电线电缆保护管，电线电缆保护管材料按重量份计包括如下组分，聚合度为2500±200的高聚合度聚氯乙烯50～60份，氯质量分数为65～68％、聚合度为650～750的氯化聚氯乙烯树脂40～50份，橡胶质量分数为80～90％的聚丙烯酸橡胶4～9份，丙烯酸酯类共聚物ACR4011～2份、甲基硫醇锡0.3～0.5份，氧化聚乙烯0.5～0.7份，硬脂酸0.4～0.6份，低分子量聚乙烯0.3～0.5份，氯质量分数为70％的氯化石蜡2.5～3.5份和微米级活性碳酸钙10～20份，制得的电线电缆保护管不含铅、镉等重金属，同时满足电线电缆保护管的性能要求，并且原料成本低，具有良好的经济效益。

Description

电线电缆保护管材料及其电线电缆保护管

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及电线电缆保护管材料，还涉及由该材料制得的电线电缆保护管。

背景技术

电线电缆保护管安装在电力线或通讯电缆表面，防止电力线发生断线造成短路事故，以保护电缆、以至整机不被烧坏，对电力线磁场干扰也起到一定的隔离作用。我国的埋地式电线电缆保护管大都为氯化聚氯乙烯管(PVC-C)，主要原料为氯化聚氯乙烯，使用含铅镉稳定剂，再加入其他必要的添加剂，经挤出加工而成。管材一般为橘红色，最大规格尺寸为Φ219×9.5mm，管材长度一般为6m。此管材性能指标由国家轻工行业标准QB/T2479—2005所规范。但这种电线电缆保护管大多为直管状，没有柔性，其安装铺设地下时不方便，埋地后电线电缆的变动和维修也不方便。并且，主要原料为氯化聚氯乙烯树脂，管材加工难度大，管材的抗冲击强度低。为了降低管材加工难度和提高抗冲击强度，就必须加入相当量的丙烯酸酯加工攺性剂和抗冲击改性剂，但两类改性剂价位高，这增加了管材的原料成本，同时含铅镉稳定剂，这与我国对无毒PVC-U管材的宗旨是相违的。

随着社会的进步，人们的环保意识也得到加强，世界先进国家己禁止含铅镉的电线电缆保护管上市，不含铅镉的无毒电线电缆保护管已成为一种新趋势。同时电线电缆保护管还应满足抗压强度高、柔韧弯曲性能好、抗压强度高、抗冲击性能好、拉伸强度高、耐热温度高和阻燃性能好、成形性佳等特点。因此，急需提供一种无毒、成形容易、耐热温度高、耐冲击性能好、抗压强度高、阻燃性好，各种性能均优良的电线电缆保护管材料，其制备制造成本低，能够弯曲，便于安装的螺旋缠绕管。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于电线电缆保护管材料，本发明的目的之二在于提供由上述材料制得的电线电缆保护管。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1、电线电缆保护管材料，按重量份计包括如下组分，聚合度为2500±200的高聚合度聚氯乙烯50～60份，氯质量分数为65～68％、聚合度为650～750的氯化聚氯乙烯树脂40～50份，橡胶质量分数为80～90％的聚丙烯酸橡胶4～9份，丙烯酸酯类共聚物ACR4011～2份、甲基硫醇锡0.3～0.5份，氧化聚乙烯0.5～0.7份，硬脂酸0.4～0.6份，低分子量聚乙烯0.3～0.5份，氯质量分数为70％的氯化石蜡2.5～3.5份和微米级活性碳酸钙10～20份。

本发明中的HPVC，可用悬浮法通用型聚氯乙烯系树脂，也可用本体法聚氯乙烯系树脂，树脂的平均聚合度2500±200为好，如果平均聚合度低于2300，则制得的保护管冲击性能、拉伸强度、管材的环刚和耐热温度都不理想；如果平均聚合度高于2700，则加工时熔体粘度高，加工性能变差。

本发明中所使用的氯化聚氯乙烯树脂，可以是聚氯乙烯树脂粉末通入氯气进行粉末氯化所制得的氯化聚氯乙烯树脂，也可以是聚氯乙烯树脂粉末被氯代烃溶胀后悬浮在水中、再通入氯气进行水相悬浮氯化制备的氯化聚氯乙烯树脂。氯化聚氯乙烯树脂的氯含量必须是65～68％(重量)，如果氯含量不到65％(重量)，则制得的保护管耐热性能低；如果氯含量超过68％(重量)，则加工时熔体粘度高，加工困难，与聚氯乙烯系树脂相溶性低，从而导至拉伸强度、耐候性、耐冲击性等均不好。

本发明中所使用的聚丙烯酸系橡胶，是一种丙烯酸系橡胶的接枝聚合体，丙烯酸橡胶的含率为80～90％(重量)。这里所说的丙烯酸系橡胶的接枝聚合物，优选的将丙烯酸烷基酯作为主体和丁二烯及甲基丙烯酸甲酯的三元共聚合物，最优选的，以丙烯晴、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯的三元接枝共聚的多成分系列树脂为最好。

本发明中HPVC树脂和氯化聚氯乙烯系树脂的混合比优选为HPVC为50～60％(重量)，氯化聚氯乙烯系树脂为40～50％(重量)；如果氯化聚氯乙烯系树脂少于40％(重量)，则保护管的耐热性不好，如果高于50％(重量)，则保护管的耐冲击性及加工性变差。

本发明中，根据需要还可以添加适量的颜料，其中颜料按重量份计优选为0.7份。

本发明中，氯化聚氯乙烯树脂使用的聚氯乙烯为氯乙烯共聚物或氯乙烯均聚物。

本发明中，氯化聚氯乙烯树脂的制备方法为：向每100重量份氯乙烯中加入6～15重量份共聚单体，所述共聚单体为乙烯酯树脂类、丙烯酸酯类、丙烯腈类、链烯烃类或卤代烯烃类。其中乙烯酯树脂类为醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或月桂酸乙烯酯；所述丙烯酸酯类为甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯；所述丙烯腈类为丙烯腈或甲基丙烯腈；所述链烯烃类为乙烯、丙烯、正丁烯等的链烯烃；所述卤代烯烃为偏二氯乙烯或溴乙烯。

本发明中，所述甲基硫醇锡为硫醇一甲基锡(Ⅰ)与硫醇二甲基锡(Ⅱ)质量比为25：75的混合物，其分子式分别为C₃₁H₆₀O₆S₃Sn和C₂₂H₄₄O₄S₂Sn，其结构式分别为：

用量优选为0.3～0.5重量份，低于0.3重量份电线电缆保护管的加工热稳定性降低；高于0.5重量份电线电缆保护管的原料成本加大。

本发明中的微米级活性碳酸钙呈纺锤形纤维结构(结构如图1所示)，长径为1.2～1.7μm，短径为0.3～0.4μm，平均粒径为0.9μm，该微米级活性碳酸钙是用碳原子数为18～26的长链饱和羧酸进行表面包覆处理而制成。此种长链饱和羧酸，利用羧酸根负离子(―COO^―)与碳酸钙晶体表面的正钙离子(Ca²⁺)发生化学吸附，利用其非极性的长链饱和烷基与HPVC或CPVC大分子充分溶混，是一种极佳的偶联剂，其生成的微米级活性碳酸钙是一种超乎寻常活性碳酸钙的一种碳酸钙填料。这里所说的碳原子数为18～26的长链饱和羧酸是硬脂酸、十九酸、花生酸(二十酸)、二十一酸、山萮酸(二十二酸)、二十三酸、二十四酸、二十五酸和蜡酸(二十六酸)。微米级活性碳酸钙的用量为每100重量份氯乙烯系树脂与氯化聚氯乙烯系树脂混物中，加入10～20重量份效果最佳，低于10重量份对制品的原料成本降低不多，但高于20重量份则制品耐冲击性能降低。

2、利用所述的埋地电线电缆保护管材料制得的埋地电线电缆保护管。

本发明的有益效果在于：本发明公开了埋地电线电缆保护管材料，原料成本低廉，其制成的保护管成本低，并且材料中未添加含铅和镉的原料，因此管材不含铅和镉等重金属，无毒，并且制成保护管后其抗压强度、拉伸强度、耐冲击性、耐热性、耐燃性等性能均能很好满足电缆保护管的性能要求，特别是螺旋缠绕管易弯曲，安装维修方便，加工成形性好，能够用于电线电缆保护管。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1为碳酸钙母料透射电镜照片10000×。

图2为埋地电线电缆保护管用缠绕螺旋管用异型材立体结构图(1为嵌合部(母部)，2为嵌入部(公部)，3为止脱部)。

图3为埋地电线电缆保护管用两层缠绕螺旋管结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

本发明中所使用的原料如下：

(1)高聚合度聚氯乙烯(HPVC)，平均聚合度2500±200，购自新疆天业(集团)有限公司。

(2)氯化聚氯乙烯树脂：含氯量65～68％(重量)，平均聚合度650～750的氯化聚氯乙烯树脂，树脂牌号J-700，购自山东潍坊高信化工公司。

也可以按如下方法自制：将聚氯乙烯树脂粉末通入氯气进行粉末氯化制备氯化聚氯乙烯树脂,也可以将聚氯乙烯树脂粉末被氯代烃溶胀后悬浮在水中、再通入氯气进行水相悬浮氯化所制备的氯化聚氯乙烯树脂。

(3)丙烯酸系橡胶：橡胶含量为80～90％(重量)，橡胶牌号为KM357P，购自日本吴羽化学工业株式会社。

(4)加工助剂为丙烯酸酯类共聚物，牌号为ACR401，购自江西岳峰化工公司。

(5)稳定剂为甲基硫醇锡混合物，牌号为DX-181，购自湖北犇星化工有限责任公司。

(6)填料为微米级活性碳酸钙，由顾地科技股份有限公司提供，制备方法参加公开号为CN103483688A的中国专利。

(7)其他助剂为氧化聚乙烯、低分子量聚乙烯、硬脂酸和氯化石蜡等为一般市售产品。其中氧化聚乙烯起加工改性作用，低分子量聚乙烯起润滑作用，这两种助剂的加入是解决HPVC难加工的问题。

实施例1

电线电缆保护管材料，按重量份计各组分含量如表1所示。

表1、电线电缆保护管材料配方

按表1所示的配方配制成电线电缆保护管材料，用双螺杆挤出机挤出，制成如图2所示结构的异性材带状物。此异型材带状物的厚度为3.7mm，米重为350g/m。此异型材带状物冷确后用制管机制成外径为157mm、内径为130mm、管重为6.5kg/m、最小弯曲半径R为4000mm的电线电缆保护管。

将异型材带状物用制管机制成螺旋缠绕管的工艺如下：将冷却后的异型材带状物紧密地缠绕在制管机的园形芯棒上,相邻两股异型材带状物平行相排列，使嵌入部(公部)嵌入嵌合部(母部)中。由于嵌合部(母部)口部有特殊结构的止脫部，嵌入部(公部)嵌入嵌合部(母部)后就脱不开了，一根接一根地拼合成一根大型管子，此称为内管。在此内管的外面,按照内管的成形方法,再将异型材带状物缠绕其上，形成第二层大管子，此称为外管。如图3所示，外管和内管的缠绕方向保持一定夹角，而且内外两层管要紧密贴合，制成螺旋缠绕管。

测试和评价制成螺旋管的性能

(1)耐冲击试验

将制成的螺旋缠绕管在20±2℃的温度下预处理2小时，然后将处理后的螺旋缠绕管固定在耐冲击试验机底座的样条架上，用可自由旋转的冲击杆长1m，端部有冲击锤，锤重为16.16kg，冲击锤自95°的角度自由落下，冲击在样条上，观察样条破损情况，结果如表2所示。

(2)抗压性试验

取制成的螺旋缠绕管150mm，然后将样管放在75℃预处理2小时。将预处理后的样管放在扁平试验机上，开动扁平试验机，压板以10mm/分的速度，在管轴的垂直方向向下压，保持64.8kg的荷重，测量管的压扁情况(mm)，结果如表2所示。

(3)维卡软化温度测定

按GB/T8802-2001标准进行测定，荷重5kg，结果如表2所示。

(4)拉伸强度测定

按GB/T1040.2-2006标准进行测定，测定温度为20℃，拉伸速度10mm/分，结果如表2所示。

(5)耐候性

按JIS A 1415标准进行测定，将试样放在自然条件下长期暴露，观察管材表面白粉化时间(月)；同时将试样放在自然条件下暴露100小时后，再按JIS K 7111标准、测定23℃摆锤式冲击强度，结果如表2所示。

(6)外观

通过目测观察管的外壁及内壁的平滑性，结果如表2所示。

(7)尺寸稳定性

用游标卡尺准确测定管的尺寸，结果如表2所示。

(8)耐燃性

从异型材带状物上切取宽40mm、长50mm的试片，将该试片的一端固定在支架上，用火焰高度为15mm的喷灯放在试片自由端下方，让火焰烧着试片的下端，保持1分钟后将喷灯的火焰移走，观察试片的火苗是否熄灭，结果如表2所示。

(9)体积电阻率按GB/T1410-1989标准进行测定，结果如表2所示。

表2、性能评价结果

从表2可以看出，实验组1～5实施例的螺旋缠绕管均能满足电缆保护管的性能要求，而对比例1～4的螺旋缠绕管则不能完全满足电线电缆保护管的性能要求。

然后计算本发明电线电缆的成本(以实验组3计)，并与现有技术的成本进行比较，结果如表3所示。

表3、原料成本比较表

由表3可以看出，采用本发明的配方制备电线电缆保护管还能降低生产成本，每吨节约936元，具有较好的经济效益。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.电线电缆保护管材料，其特征在于：按重量份计包括如下组分，聚合度为2500±200的高聚合度聚氯乙烯50～60份，氯质量分数为65～68％、聚合度为650～750的氯化聚氯乙烯树脂40～50份，橡胶质量分数为80～90％的聚丙烯酸橡胶4～9份，丙烯酸酯类共聚物ACR4011～2份、甲基硫醇锡0.3～0.5份，氧化聚乙烯0.5～0.7份，硬脂酸0.4～0.6份，低分子量聚乙烯0.3～0.5份，氯质量分数为70％的氯化石蜡2.5～3.5份和微米级活性碳酸钙10～20份。

2.根据权利要求1所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：还包括颜料。

3.根据权利要求1所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：所述氯化聚氯乙烯树脂使用的聚氯乙烯为氯乙烯共聚物或氯乙烯均聚物。

4.根据权利要求1所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：所述氯化聚氯乙烯树脂的制备方法为：向每100重量份氯乙烯中加入6～15重量份共聚单体，所述共聚单体为乙烯酯树脂类、丙烯酸酯类、丙烯腈类、链烯烃类或卤代烯烃类。

5.根据权利要求4所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：所述乙烯酯树脂类为醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或月桂酸乙烯酯；所述丙烯酸酯类为甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯；所述丙烯腈类为丙烯腈或甲基丙烯腈；所述链烯烃类为乙烯、丙烯、正丁烯等的链烯烃；所述卤代烯烃为偏二氯乙烯或溴乙烯。

6.根据权利要求1所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：所述甲基硫醇锡为硫醇一甲基锡与硫醇二甲基锡的混合物，所述硫醇一甲基锡与硫醇二甲基锡的质量比为25：75。

7.根据权利要求1～6任一项所述的电线电缆保护管材料，其特征在于：所述微米级活性碳酸钙呈纺锤形纤维结构，长径为1.2～1.7μm，短径为0.3～0.4μm，平均粒径为0.9μm。

8.利用权利要求1～7任一项所述的电线电缆保护管材料制得的电线电缆保护管。