CN109233091A - 一种抗腐蚀超强聚丙烯mpp电力通信管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力管道技术领域，尤其涉及一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管及其制备方法,包括以下原料：聚丙烯、聚三氟氯乙烯、蜂窝状填料、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧化剂、增塑剂,所述蜂窝状填料呈开放式细密蜂窝状微孔结构，所述蜂窝状填料是由多孔陶瓷作为内层、多孔聚苯醚作为外层的双层结构，制备得到的MPP电力通信管具有抗腐蚀性能和耐冲击性能，还具有一定的抗阻燃效果，且工艺简单易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及电力管道技术领域，尤其涉及一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管及其制备方法。
背景技术
随着我国电力事业的高速发展，与之配套的电力管道的用量也在与日增加，普通的电力管道长期深埋地下，受压力、使用年限、雨水、污水侵蚀等条件的影响，大大减少了使用寿命。电缆在管道中无分隔排列，一旦管道外壁腐蚀破裂，将影响管道内的每一根电缆，而且普通的电力管道无专门的排水设置，管道破裂后雨水或污水将直接浸湿管道中的每一根电缆，影响整条电力管道的使用安全，给管道中的电力电缆的正常使用埋下了严重的隐患，一旦发生不可抗力的损毁，将会带来严重、大量的经济损失。所以，现在大部分施工采用的是MPP标准电力管道，MPP管是采用改性聚丙烯为主要原材料的非开挖电力管，其铺设无须大量挖泥、挖土及破坏路面，主要在道路、铁路、建筑物、河床下等特殊地段敷设使用。与传统的“挖槽埋管法”相比，非开挖电力管工程更适应当前的环保要求，能够避免因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素。另外，非开挖电力管还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设，如古迹保护区、闹市区、农作物及农田保护区、高速公路、河流等。
一篇公开号为CN 107434890 A，名称为“一种抗腐蚀MPP电力管的制备方法”的中国专利，公开的电力管的原料包括：增塑剂、稳定剂、CPE树脂、抗冲击改性剂、海泡石、镁铝水滑石胶体、乙烯基三甲氧基硅烷、聚异丁烯基丁二酰亚胺、钛白粉、丁二醇、去离子水、水镁石粉、改性微硅粉、着色剂、纳米云母、抗氧剂、聚四氟乙烯、改性贝壳粉体、改性晶须、长玻璃纤维、可膨胀石墨、膨胀型阻燃剂、新型有机蒙脱土，采用“配料调温，分类称取，密封保存，混合搅拌，开练，升温，冷却，挤出成型，加热加温，挤出，冷却入库”的工艺流程制备MPP电力管，所制备的MPP电力管可以达到阻燃和抗老化的性能，但其生产工艺过程复杂且成本较高，不适合实际的工业生产，而且制备得到的MPP管的抗腐蚀性能和耐冲击性能不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管及其制备方法，制备得到的MPP电力通信管具有较好的抗腐蚀性能和耐冲击性能，且工艺简单，易于操作。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下原料：聚丙烯、聚三氟氯乙烯、蜂窝状填料、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧化剂、增塑剂,所述蜂窝状填料呈开放式细密蜂窝状微孔结构，所述蜂窝状填料是由多孔陶瓷作为内层、多孔聚苯醚作为外层的双层结构。
玻璃纤维作为原料时，可以在减轻聚丙烯MPP电力通信管质量的同时增加管道的韧性，而聚三氟氯乙烯作为一种高抗腐蚀性的原料，可以提高聚丙烯MPP电力通信管的耐酸碱性、抗腐蚀性，而蜂窝状填料因其两层之间形成的蜂窝状微孔，具有丰富的孔隙管道结构，且表现成为开放式，能量便可以从孔隙外部向内传递，并在传递过程中逐渐被消耗，即蜂窝状填料可消耗外力，提供缓冲，进而提高聚丙烯MPP电力通信管的抗冲击性能。
进一步，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下重量份的原料：40～60份聚丙烯、10～20份聚三氟氯乙烯、20～30份蜂窝状填料、5～15份玻璃纤维、1～2份硅烷偶联剂、1～3份抗氧化剂、2～5份增塑剂。
进一步，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下重量份的原料：40份聚丙烯、20份聚三氟氯乙烯、20份蜂窝状填料、15份玻璃纤维、2份硅烷偶联剂、2份抗氧化剂、3份增塑剂。
进一步，聚丙烯MPP电力通信管所述制备方法如下：
将聚丙烯、玻璃纤维投入高速混料机中，于温度110～120℃条件下搅拌20～30min后，加入聚三氟氯乙烯，随后于130℃恒温条件下喷洒抗氧化剂，并搅拌10～20min后，加入蜂窝状填料、硅烷偶联剂，随后加热至135～140℃搅拌混匀后，加入增塑剂搅拌20～30min后，转入柱塞式挤出机中，设置主机温度为150～170℃，模具温度为170～180℃，口模温度为180～185℃，挤出成型，冷却后得到MPP电力通信管。
进一步，所述蜂窝状填料的制备包括以下步骤：
多孔陶瓷的制备：取长石、石英、粘土混合，并于温度60℃进行干燥后，球磨，随后加入造孔剂研磨50～60min后，加入粘结剂和8wt％的聚乙烯醇溶液，继续研磨10～20min后,陈腐12～36h后，脱水干燥，压制成型，烧制，取出研磨后得到多孔陶瓷；
蜂窝状填料的制备：取聚苯醚加热至210℃后，加入邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒搅拌混匀，再加入经甲苯溶液浸泡20～30min后的多孔陶瓷混匀，超声波震荡30～50min后取出，减压加热减压至0.08MPa，加热至230℃，保温20～30min后取出，冷却研磨后得到蜂窝状填料。
进一步，所述蜂窝状填料的制备步骤中，超声波频率为25～30KHz。
蜂窝状填料内部为多孔陶瓷，可以起到防腐蚀的作用，而外部采用的是聚苯醚包裹，具有良好的耐磨性，且阻燃性能很好，还具有刚性大、机械强度高的优点。经过甲苯溶液浸泡，聚苯醚更容易粘附在多孔陶瓷表面，超声波震荡后，聚苯醚和邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒包裹在多孔陶瓷外部，而邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒可以作为外部包裹材料聚苯醚的致孔剂，经过减压加热，邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒升华，外部包裹材料聚苯醚形成孔隙。
进一步，所述长石、石英、粘土原料采用磁选法和水浮法去除铁、铜、锰金属。
常见的过渡金属铁、铜、锰对聚丙烯MPP电力通信管具有一定的催化老化作用，所以需要去除长石、石英、粘土中的铁、铜、锰。可采用磁选法和水浮法将粒径稍大的过渡金属筛选去除，具体步骤为将长石、石英、粘土研磨成粉末后进行粗磁选，磁选完成后制成泥浆，泥浆浓度约为10％左右，矿物以单体颗粒的形状在水中解离后，加入约泥浆重量20％的分散剂，采用机械搅拌均匀，搅拌30min后进行沉淀，将底部沉淀物去除，得到上部浆体，浓缩至含水量低于30％。
进一步，所述多孔陶瓷的制备步骤中，选用的造孔剂为碳粉，梯度烧制的条件如下：以20℃/min升温至400～500℃烧制2～3h后，再以20～30℃/min升温至850～1000℃，烧制12～13h，取出研磨后得到多孔陶瓷。
进一步，所述多孔陶瓷的制备步骤中，选用的造孔剂为棒状聚乙烯塑料，梯度烧制的条件如下：以20℃/min升温至70～100℃烧制5～8h后，再以30～40℃/min升温至750～1000℃，烧制10～12h，取出研磨后得到多孔陶瓷。
在梯度烧制过程中，前期烧制是将压制成块的的原料缓慢烧制成型，并使原料粘合更加紧密，由于前期烧制温度分别为400～500℃、70～100℃，而碳粉的燃点约在700℃，聚乙烯燃点约在130℃，前期烧制过程中碳粉和棒状聚乙烯塑料仍混合在成型的原料中，而后期继续加热烧制是将造孔剂去除并造孔，从而将原料烧制成多孔陶瓷。碳粉造孔剂主要为圆球状颗粒，烧结出来的多孔陶瓷以圆形、不规则排列的类似蜂窝状结构的孔洞为主，棒状聚乙烯塑料造孔剂以棒状为主，烧结出来的多孔陶瓷以开放式的细小长通道结构为主。以碳粉为造孔剂烧制的多孔陶瓷和以棒状聚乙烯塑料烧制的多孔陶瓷均具有较大的比表面积，单位质量吸收的冲击能量较多。
本发明提供的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管及其制备方法，在本发明公开的制备方法中加入蜂窝状填料、玻璃纤维、聚三氟氯乙烯等原料可以提高聚丙烯MPP电力通信管的抗冲击性、阻燃性能和防腐蚀性能，去除原料中大部分的铁、铜等杂质金属，可以增加其抗老化性能。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：制备蜂窝状填料一
分别称取以下重量份的原料：50份长石、20份石英、15份粘土、50份碳粉、20份粘结剂、15份8wt％聚乙烯醇、100份聚苯醚、60份邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒、100份甲苯；
取长石、石英、粘土研磨成粉末后进行粗磁选，磁选完成后制成泥浆，泥浆浓度约为10％左右，矿物以单体颗粒的形状在水中解离后，加入约泥浆重量20％的分散剂，采用机械搅拌均匀，搅拌30min后进行沉淀，将底部沉淀物去除，得到上部浆体，浓缩至含水量低于30％；
将长石、石英、粘土混合的浆料于60℃进行干燥，干燥完成后进行球磨，球磨后与碳粉混合均匀再次进行研磨，研磨50min后加入粘结剂，再加入8wt％的聚乙烯醇，继续研磨20min后，进行陈腐12h，陈腐完成后进行脱水干燥，压制成型，然后进行烧制，以20℃/min升温至400℃，烧制3h后，再以20℃升温至1000℃，烧制12h研磨后得到多孔陶瓷，将多孔陶瓷浸泡在甲苯溶液中20min；
将聚苯醚加热至210℃后加入邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒，搅拌均匀后再加入多孔陶瓷，搅拌均匀后进行超声波震荡，频率为30kHz，震荡30min后取出，进行减压加热，减压至0.08MPa，加热至230℃，保温20min后取出，冷却研磨后，得到蜂窝状填料。
实施例2：制备蜂窝状填料二
分别称取以下重量份的原料：40份长石、20份石英、25份粘土、40份碳粉、20份粘结剂、15份8wt％聚乙烯醇、100份聚苯醚、50份邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒、100份甲苯；
取长石、石英、粘土研磨成粉末后进行粗磁选，磁选完成后制成泥浆，泥浆浓度约为10％左右，矿物以单体颗粒的形状在水中解离后，加入约泥浆重量20％的分散剂，采用机械搅拌均匀，搅拌30min后进行沉淀，将底部沉淀物去除，得到上部浆体，浓缩至含水量低于30％；
将长石、石英、粘土混合的浆料于60℃进行干燥，干燥完成后进行球磨，球磨后与碳粉混合均匀再次进行研磨，研磨50min后加入粘结剂，再加入8wt％的聚乙烯醇，继续研磨10min后,进行陈腐36h，陈腐完成后将进行脱水干燥，压制成型，然后进行烧制，以20℃/min升温至500℃，烧制2h后，再以30℃升温至850℃，烧制13h研磨后得到多孔陶瓷，将多孔陶瓷浸泡在甲苯溶液中30min；
将聚苯醚加热至210℃后加入邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒，搅拌均匀后再加入多孔陶瓷，搅拌均匀后进行超声波震荡，频率为25kHz，震荡40min后取出，进行减压加热，减压至0.08MPa，加热至230℃，保温30min后取出，冷却研磨后，得到蜂窝状填料。
实施例3：制备蜂窝状填料三
分别称取以下重量份的原料：40份长石、20份石英、25份粘土、40份棒状聚乙烯塑料、20份粘结剂、15份8wt％聚乙烯醇、100份聚苯醚、50份邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒、100份甲苯；
取长石、石英、粘土研磨成粉末后进行粗磁选，磁选完成后制成泥浆，泥浆浓度约为10％左右，矿物以单体颗粒的形状在水中解离后，加入约泥浆重量20％的分散剂，采用机械搅拌均匀，搅拌30min后进行沉淀，将底部沉淀物去除，得到上部浆体，浓缩至含水量低于30％；
将长石、石英、粘土混合的浆料于60℃进行干燥，干燥完成后进行球磨，球磨后与碳粉混合均匀再次进行研磨，研磨60min后加入粘结剂，再加入8wt％的聚乙烯醇，继续研磨10min后，进行陈腐24h，陈腐完成后将进行脱水干燥，压制成型，然后进行烧制，以20℃/min升温至70℃，烧制6h后，再以40℃/min升温至800℃，烧制12h研磨后得到多孔陶瓷，将多孔陶瓷浸泡在甲苯溶液中20min；
将聚苯醚加热至210℃后加入邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒，搅拌均匀后再加入多孔陶瓷，搅拌均匀后进行超声波震荡，频率为25kHz，震荡50min后取出，进行减压加热，减压至0.08MPa，加热至230℃，保温20min后取出，冷却研磨后，得到蜂窝状填料。
实施例4：制备聚丙烯MPP电力通信管一
分别称取以下重量份的原料：40份聚丙烯、20份聚三氟氯乙烯、20份实施例1制备的蜂窝状填料、15份玻璃纤维、2份硅烷偶联剂、2份抗氧化剂、3份增塑剂。
将聚丙烯、玻璃纤维投入高速混料机中搅拌均匀，搅拌温度为110℃，搅拌30min后，将聚三氟氯乙烯投入后恒温130℃喷洒抗氧化剂，搅拌20min后将蜂窝状填料、硅烷偶联剂投入，加热至140℃，搅拌均匀后将增塑剂投入，搅拌30min后，转入柱塞式挤出机中，主机温度为150℃，模具温度为170℃，口模温度为180℃，挤出成型，冷却后得到MPP电力通信管。
实施例5：制备聚丙烯MPP电力通信管二
分别称取聚丙烯MPP电力通信管的制备包括以下重量份的原料：50份聚丙烯、15份聚三氟氯乙烯、25份实施例2制备的蜂窝状填料、10份玻璃纤维、1份硅烷偶联剂、3份抗氧化剂、2份增塑剂。
将聚丙烯、玻璃纤维投入高速混料机中搅拌均匀，搅拌温度为120℃，搅拌20min后，将聚三氟氯乙烯投入后恒温130℃喷洒抗氧化剂，搅拌10min后将蜂窝状填料、硅烷偶联剂投入，加热至135℃，搅拌均匀后将增塑剂投入，搅拌20min后，转入柱塞式挤出机中，主机温度为160℃，模具温度为175℃，口模温度为185℃，挤出成型，冷却后得到MPP电力通信管。
实施例6：制备聚丙烯MPP电力通信管三
分别称取聚丙烯MPP电力通信管的制备包括以下重量份的原料：60份聚丙烯、10份聚三氟氯乙烯、30份实施例3制备的蜂窝状填料、5份玻璃纤维、2份硅烷偶联剂、1份抗氧化剂、5份增塑剂。
将聚丙烯、玻璃纤维投入高速混料机中搅拌均匀，搅拌温度为120℃，搅拌20min后，将聚三氟氯乙烯投入后恒温130℃喷洒抗氧化剂，搅拌10min后将蜂窝状填料、硅烷偶联剂投入，加热至140℃，搅拌均匀后将增塑剂投入，搅拌30min后，转入柱塞式挤出机中，主机温度为170℃，模具温度为180℃，口模温度为180℃，挤出成型，冷却后得到MPP电力通信管。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管，其特征在于，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下原料：聚丙烯、聚三氟氯乙烯、蜂窝状填料、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧化剂、增塑剂,所述蜂窝状填料呈开放式细密蜂窝状微孔结构，所述蜂窝状填料是由多孔陶瓷作为内层、多孔聚苯醚作为外层的双层结构。
2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管，其特征在于，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下重量份的原料：40～60份聚丙烯、10～20份聚三氟氯乙烯、20～30份蜂窝状填料、5～15份玻璃纤维、1～2份硅烷偶联剂、1～3份抗氧化剂、2～5份增塑剂。
3.根据权利要求2所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管，其特征在于，所述聚丙烯MPP电力通信管包括以下重量份的原料：40份聚丙烯、20份聚三氟氯乙烯、20份蜂窝状填料、15份玻璃纤维、2份硅烷偶联剂、2份抗氧化剂、3份增塑剂。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：
将聚丙烯、玻璃纤维投入高速混料机中，于温度110～120℃条件下搅拌20～30min后，加入聚三氟氯乙烯，随后于130℃恒温条件下喷洒抗氧化剂，并搅拌10～20min后，加入蜂窝状填料、硅烷偶联剂，随后加热至135～140℃搅拌混匀后，加入增塑剂搅拌20～30min后，转入柱塞式挤出机中，设置主机温度为150～170℃，模具温度为170～180℃，口模温度为180～185℃，挤出成型，冷却后得到MPP电力通信管。
5.根据权利要求4所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述蜂窝状填料的制备方法包括以下步骤：
多孔陶瓷的制备：取长石、石英、粘土混合，并于温度60℃进行干燥后进行球磨，随后加入造孔剂研磨50～60min后，加入粘结剂和8wt％的聚乙烯醇溶液，继续研磨10～20min后,陈腐12～36h后，脱水干燥，压制成型，梯度烧制，取出研磨后得到多孔陶瓷；
蜂窝状填料的制备：取聚苯醚加热至210℃后，加入邻苯甲酰磺酰亚胺颗粒搅拌混匀，再加入经甲苯溶液浸泡20～30min后的多孔陶瓷混匀，超声波震荡30～50min后取出，减压加热，减压至0.08MPa，加热至230℃，保温20～30min后取出，冷却研磨后得到蜂窝状填料。
6.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述蜂窝状填料的制备步骤中，超声波震荡的频率为25～30KHz。
7.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷的制备步骤中，长石、石英、粘土先采用磁选法和水浮法去除铁、铜、锰。
8.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷的制备步骤中，选用的造孔剂为碳粉，梯度烧制的条件如下：以20℃/min升温至400～500℃烧制2～3h后，再以20～30℃/min升温至850～1000℃，烧制12～13h，取出研磨后得到多孔陶瓷。
9.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀超强聚丙烯MPP电力通信管的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷的制备步骤中，选用的造孔剂为棒状聚乙烯塑料，梯度烧制的条件如下：以20℃/min升温至70～100℃烧制5～8h后，再以30～40℃/min升温至750～1000℃，烧制10～12h，取出研磨后得到多孔陶瓷。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104230369A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-24 | 合肥工业大学 | 一种具有蜂窝结构的高孔隙率陶瓷及其制备方法 |
| CN104870542A (zh) * | 2012-12-20 | 2015-08-26 | 3M创新有限公司 | 包含含氟聚合物的复合颗粒、其制备方法以及包括其的制品 |
| CN106220997A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-14 | 浙江金海环境技术股份有限公司 | 聚丙烯复合材料及其制备方法 |
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