CN107353537A - 一种耐高温的聚氯乙烯电力管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，属于管材技术领域，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯55‑60份、氯化聚氯乙烯22‑25份、三元乙丙橡胶10‑14份、氰基丙烯酸酯3‑5份、硼纤维12‑14份、硅酸铝纤维6‑9份、石蜡3‑5份、硬脂酸2‑4份、碳酸钙4‑7份、高岭土4‑6份、三氧化二铝5‑7份、氧化锌2‑4份、氮化硅3‑4份、甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸酯共聚物1‑3份、稳定剂4‑6份、增塑剂7‑9份；本发明还公开了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法；本发明制备简单，具有较佳地物理强度，也具有优异的耐高温能力。

Description

一种耐高温的聚氯乙烯电力管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体的说，涉及了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材及其制备方法。
背景技术
随着国家对电力行业的大力发展，目前市场上采用塑料类电力管越来越多，特别是在开挖型电力管道的铺设方式方面，大部分采用的是聚氯乙烯材料的电力管。
与聚乙烯电力管材相比，聚氯乙烯因弹性模量较大，故有着较好的强度和抗冲击性能，与PP管材相比，聚氯乙烯有着较好的耐低温脆性和抗压强度。虽然氯化聚氯乙烯的部分特性优于聚氯乙烯，但是由于氯化聚氯乙烯的成本远远高于聚氯乙烯，因此聚氯乙烯在电力管道方面具有很大的潜力。但是目前的聚氯乙烯管材，由于强度相对较低、韧性相对较差、耐高温性能不好、且抗冲击性能欠佳，当作为电力管应用于需承受高压、高温的环境时，往往由于性能原因导致使用寿命较短。因此，一种具有高强、高韧、耐腐蚀、耐高温且成本相对较低的聚氯乙烯管材对电力管的应用具有非常重要的影响。
在公开号为CN103304914A的专利文件中，公开了一种超强超韧耐高温聚氯乙烯管材及其制备工艺。包括以下重量份数的各组分：聚氯乙烯50-65份、氯化聚氯乙烯25-38份、抗冲剂12-18份、填充剂4-10份、稳定剂3-8份、增塑剂2-5份、外润滑剂0.1-0.6份、内润滑剂0.1-0.6份和改性剂3-7份。这种管材具有强度高、超韧好、耐高温、抗冲击、耐腐蚀及成本相对较低的优点，能够满足电力管的施工需要。
上述超强超韧耐高温聚氯乙烯管材虽然具有强度高、超韧好、耐高温、抗冲击、耐腐蚀及成本相对较低的优点，但随着电力管材领域的不断发展，这种管材的强度和耐高温能力已无法满足，需要进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材及其制备方法，制备简单，具有较佳地物理强度，也具有优异的耐高温能力。
本发明提供的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯55-60份、氯化聚氯乙烯22-25份、三元乙丙橡胶10-14份、氰基丙烯酸酯3-5份、硼纤维12-14份、硅酸铝纤维6-9份、石蜡3-5份、硬脂酸2-4份、碳酸钙4-7份、高岭土4-6份、三氧化二铝5-7份、氧化锌2-4份、氮化硅3-4份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物1-3份、稳定剂4-6份、增塑剂7-9份。
作为优选，硼纤维和硅酸铝纤维的长度为0.2-0.4mm，直径为0.08-0.1mm。
作为优选，氧化锌和氮化硅的目数为300目，碳酸钙为500目轻质碳酸钙。
作为优选，稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂，两者之间的重量比为5:1。
作为优选，热稳定剂为钙锌稳定剂，光稳定剂为紫外线吸收剂和自由基捕获剂的混合物，两者之间的重量比为1:2，紫外线吸收剂为水杨酸苯酯，自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷。
作为优选，增塑剂为柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯的一种或二种以上的混合物。
本发明还提供了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按上述重量份称取各种原料；
（2）、将聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氰基丙烯酸酯、硼纤维、硅酸铝纤维、石蜡、硬脂酸、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌、氮化硅、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物搅拌混合均匀，控制温度在90-100℃，得到混合料；
（3）、将步骤（2）中的混合料、三元乙丙橡胶、稳定剂、增塑剂加入到密炼机中密炼20-25min，得到混合物；
（4）、将步骤（3）中的混合物采用双螺杆挤出机挤出成型。
其中，
步骤（2）中搅拌机的搅拌速度为200-300r/min，步骤（3）中密炼温度为170-230℃。
步骤（4）中的双螺杆挤出机螺杆各区的温度为200-210℃，螺杆的转速为200-300r/min。
本发明的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材及其制备方法，制备简单，具有较佳地物理强度，也具有优异的耐高温能力，具体的有益效果如下：
（1）、氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯进一步氯化改性的产品，其耐腐蚀性、耐热性、可溶性、阻燃性、机械强度均比PVC 有较大的提高，氯化聚氯乙烯和聚氯乙烯的混合能有效地保证管材的强度；氰基丙烯酸酯能增加各原料之间的粘合力度；
（2）、硼纤维能提高管材的抗拉强度和弹性模量；硅酸铝纤维耐高温、热稳定性好，热传导率低、抗机械振动好、隔热性能好；石蜡和硬脂酸可作为润滑剂；
（3）、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌和氮化硅的添加，能有效地提高管材的力学强度、耐高温能力和耐磨能力；甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物能增加管材的强度；
（4）、本发明各种原料对应比例的混合，能有效地保证管材的耐磨性、耐高温、耐腐蚀能力，耐候和耐油能力得到提高，增加管材的使用寿命；制备方法能有效地将各原料之间充分混合。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
本实施例的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯55份、氯化聚氯乙烯22份、三元乙丙橡胶10份、氰基丙烯酸酯3份、硼纤维12份、硅酸铝纤维6份、石蜡3份、硬脂酸2份、碳酸钙4份、高岭土4份、三氧化二铝5份、氧化锌2份、氮化硅3份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物1份、稳定剂4份、增塑剂7份。
本实施例中，硼纤维和硅酸铝纤维的长度为0.2mm，直径为0.08mm。
本实施例中，氧化锌和氮化硅的目数为300目，碳酸钙为500目轻质碳酸钙。
本实施例中，稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂，两者之间的重量比为5:1。
本实施例中，热稳定剂为钙锌稳定剂，光稳定剂为紫外线吸收剂和自由基捕获剂的混合物，两者之间的重量比为1:2，紫外线吸收剂为水杨酸苯酯，自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷。
本实施例中，增塑剂为柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯的混合物。
本实施例还提供了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按上述重量份称取各种原料；
（2）、将聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氰基丙烯酸酯、硼纤维、硅酸铝纤维、石蜡、硬脂酸、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌、氮化硅、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物搅拌混合均匀，控制温度在90℃，得到混合料；
（3）、将步骤（2）中的混合料、三元乙丙橡胶、稳定剂、增塑剂加入到密炼机中密炼20-25min，得到混合物；
（4）、将步骤（3）中的混合物采用双螺杆挤出机挤出成型。
其中，
步骤（2）中搅拌机的搅拌速度为200r/min，步骤（3）中密炼温度为170℃。
步骤（4）中的双螺杆挤出机螺杆各区的温度为200℃，螺杆的转速为200r/min。
实施例2
本实施例的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯58份、氯化聚氯乙烯24份、三元乙丙橡胶12份、氰基丙烯酸酯3份、硼纤维13份、硅酸铝纤维8份、石蜡4份、硬脂酸3份、碳酸钙6份、高岭土5份、三氧化二铝6份、氧化锌3份、氮化硅3.5份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物2份、稳定剂5份、增塑剂8份。
本实施例中，硼纤维和硅酸铝纤维的长度为0.3mm，直径为0.09mm。
本实施例中，氧化锌和氮化硅的目数为300目，碳酸钙为500目轻质碳酸钙。
本实施例中，稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂，两者之间的重量比为5:1。
本实施例中，热稳定剂为钙锌稳定剂，光稳定剂为紫外线吸收剂和自由基捕获剂的混合物，两者之间的重量比为1:2，紫外线吸收剂为水杨酸苯酯，自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷。
本实施例中，增塑剂为柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯的混合物。
本实施例还提供了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按上述重量份称取各种原料；
（2）、将聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氰基丙烯酸酯、硼纤维、硅酸铝纤维、石蜡、硬脂酸、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌、氮化硅、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物搅拌混合均匀，控制温度在95℃，得到混合料；
（3）、将步骤（2）中的混合料、三元乙丙橡胶、稳定剂、增塑剂加入到密炼机中密炼23min，得到混合物；
（4）、将步骤（3）中的混合物采用双螺杆挤出机挤出成型。
其中，
步骤（2）中搅拌机的搅拌速度为250r/min，步骤（3）中密炼温度为200℃。
步骤（4）中的双螺杆挤出机螺杆各区的温度为205℃，螺杆的转速为250r/min。
实施例3
本实施例的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯60份、氯化聚氯乙烯25份、三元乙丙橡胶14份、氰基丙烯酸酯5份、硼纤维14份、硅酸铝纤维9份、石蜡5份、硬脂酸4份、碳酸钙7份、高岭土6份、三氧化二铝7份、氧化锌4份、氮化硅4份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物3份、稳定剂6份、增塑剂9份。
本实施例中，硼纤维和硅酸铝纤维的长度为0.4mm，直径为0.1mm。
本实施例中，氧化锌和氮化硅的目数为300目，碳酸钙为500目轻质碳酸钙。
本实施例中，稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂，两者之间的重量比为5:1。
本实施例中，热稳定剂为钙锌稳定剂，光稳定剂为紫外线吸收剂和自由基捕获剂的混合物，两者之间的重量比为1:2，紫外线吸收剂为水杨酸苯酯，自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷。
本实施例中，增塑剂为柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯的混合物。
本实施例还提供了一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按上述重量份称取各种原料；
（2）、将聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氰基丙烯酸酯、硼纤维、硅酸铝纤维、石蜡、硬脂酸、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌、氮化硅、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物搅拌混合均匀，控制温度在100℃，得到混合料；
（3）、将步骤（2）中的混合料、三元乙丙橡胶、稳定剂、增塑剂加入到密炼机中密炼25min，得到混合物；
（4）、将步骤（3）中的混合物采用双螺杆挤出机挤出成型。
其中，
步骤（2）中搅拌机的搅拌速度为300r/min，步骤（3）中密炼温度为230℃。
步骤（4）中的双螺杆挤出机螺杆各区的温度为210℃，螺杆的转速为300r/min。
经检测，实施例1-3的落锤冲击实验和压扁实验不出现裂缝或破裂；维卡软化温度大于120℃；纵向回缩率小于4%；实施例1-3均优于DL/T 802.3-2007的检测标准，具有较佳地力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯55-60份、氯化聚氯乙烯22-25份、三元乙丙橡胶10-14份、氰基丙烯酸酯3-5份、硼纤维12-14份、硅酸铝纤维6-9份、石蜡3-5份、硬脂酸2-4份、碳酸钙4-7份、高岭土4-6份、三氧化二铝5-7份、氧化锌2-4份、氮化硅3-4份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物1-3份、稳定剂4-6份、增塑剂7-9份。
2.根据权利要求1所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：硼纤维和硅酸铝纤维的长度为0.2-0.4mm，直径为0.08-0.1mm。
3.根据权利要求1所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：氧化锌和氮化硅的目数为300目，碳酸钙为500目轻质碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂，两者之间的重量比为5:1。
5.根据权利要求4所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：热稳定剂为钙锌稳定剂，光稳定剂为紫外线吸收剂和自由基捕获剂的混合物，两者之间的重量比为1:2，紫外线吸收剂为水杨酸苯酯，自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷。
6.根据权利要求1所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材，其特征在于：增塑剂为柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯的一种或二种以上的混合物。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、按上述重量份称取各种原料；
（2）、将聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氰基丙烯酸酯、硼纤维、硅酸铝纤维、石蜡、硬脂酸、碳酸钙、高岭土、三氧化二铝、氧化锌、氮化硅、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物搅拌混合均匀，控制温度在90-100℃，得到混合料；
（3）、将步骤（2）中的混合料、三元乙丙橡胶、稳定剂、增塑剂加入到密炼机中密炼20-25min，得到混合物；
（4）、将步骤（3）中的混合物采用双螺杆挤出机挤出成型。
8.根据权利要求7所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，其特征在于：步骤（2）中搅拌机的搅拌速度为200-300r/min，步骤（3）中密炼温度为170-230℃。
9.根据权利要求7所述的耐高温的聚氯乙烯电力管材的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的双螺杆挤出机螺杆各区的温度为200-210℃，螺杆的转速为200-300r/min。
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