CN110655721B - 一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力ifb波纹管及其制备方法 - Google Patents
一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力ifb波纹管及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管及其制备方法，本发明采用纳米SiO2包覆鳞片石墨材料制备出“桑葚状”复合物颗粒，同时采用具有特殊分子结构的笼型聚倍半硅氧烷对复合微粒进行修饰，制备成笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料疏水材料，本发明还采用聚酰亚胺复配绢云母粉原位聚合制备聚酰亚胺绢云母粉复合微粒高介电材料，再与PP树脂、增润剂、相容剂、润滑剂、分散剂和抗氧化剂一起，制备出一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，有效解决电力电缆护套管铺设于地下，常年承受土壤中水分以及水分中酸碱、腐蚀元素、微生物等因素的影响,防止电力电缆护套管出现漏电、电击穿等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，更具体的说是涉及一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
背景技术
近年来，随着中国经济稳定地高速发展，电力输配网建设。通信网络建设，城镇住房建设，交通市政建设都在大规模地进行，电力电缆管道网建设迎来了快速的发展机遇。
过去大部分线缆采用架空铺设的，这种既不安全也不美观，随着科技的进步，各地市政工程纷纷“埋地铺管”、“线缆入地”。
IFB电力电缆护套管是电力管道的行业新型产品，是以聚丙烯为主要原材料，特殊工艺制成的，该管到强度高、耐温性能好、环刚度高、不易断裂和老化。适用于电力电缆、通信光缆、电缆埋地保护等。
但由于电力电缆护套管铺设于地下，常年承受土壤中水分以及水中酸碱、腐蚀元素、微生物等因素的影响，极大影响电力电缆护套管使用寿命。同时由于电力电缆护套管铺设于地下，要保证电力电缆不出现漏电、电击穿等现象，因此对于电力电缆护套介电强度及绝缘性能具有较高的要求。而国内专利公开多以提高材料的强度韧性和耐高低温为主，如中国专利文献CN201821688710.8公开了一种电力电缆护套管，该产品具有强度高，不易断裂变形等优点，再如中国专利文献CN201710543261.1公开了一种电力电缆护套管道专用料及其制备方法，该产品具有耐高温、耐低温、高强度、高韧性等技术指标,保证非开挖施工和10KV高压电线长期使用等特殊要求。而关于一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管及其制备方法未见相关专利文献公开。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
1、一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
作为本发明的进一步改进，所述疏水材料为笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水：100份
鳞片石墨：10份
正硅酸乙酯：3份
笼型聚倍半硅氧烷：5份
表面活性剂：3份
偶联剂：10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述笼型聚倍半硅氧烷为八环氧基笼形倍半硅氧烷；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）质量比为2:1混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物；
作为本发明的进一步改进，所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入HNO3将溶液pH调为3-5,常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h。真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
（3）取5份笼型聚倍半硅氧烷和10份步骤（2）制得活性SiO2包覆鳞片石墨材料溶解于甲苯中，超声1h后85℃恒温反应3.5h，105℃干燥后粉碎制得笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
作为本发明的进一步改进，所述介电材料为聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述聚酰亚胺绢云母粉复合微粒制备方法如下：
步骤A：称取10g绢云母粉加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A。
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解。在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B。
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用本领域常规的包括流延、涂覆、加热脱水、粉碎步骤，制得聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒粒径为50-200μm。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
2.作为本发明的另一发明目的，提供的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、疏水材料、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、备用；
步骤二：先将疏水材料、介电材料、分散剂、加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
本发明的有益效果，作为本发明的发明要点，本发明在制备疏水
高介电IFB电力电缆护套管过程中，采用纳米SiO2包覆鳞片石墨材料制备出“桑葚状”复合物颗粒，同时采用具有特殊分子结构的笼型聚倍半硅氧烷对复合微粒进行修饰，制备成笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料疏水材料，利用微纳米尺寸的粗糙度和低表面自由能的协同作用实现疏水效果。作为本发明的另一目的，本发明还采用聚酰亚胺复配绢云母粉原位聚合制备聚酰亚胺绢云母粉复合微粒高介电材料，在提高管材疏水性能的同时提高管材料介电强度，制备出一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，有效解决电力电缆护套管铺设于地下，常年承受土壤中水分以及水分中酸碱、腐蚀元素、微生物等因素的影响以及防止电力电缆护套管出现漏电、电击穿等问题，提高材料使用寿命和扩大应用领域。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1制得的笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨疏水材料的SEM图；
图2为本发明实施例1制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒介电材料的TEM图。
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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
作为本发明的进一步改进，所述疏水材料为笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水：100份
鳞片石墨：10份
正硅酸乙酯：3份
笼型聚倍半硅氧烷：5份
表面活性剂：3份
偶联剂：10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述笼型聚倍半硅氧烷为八环氧基笼形倍半硅氧烷，选自美国Hybrid Plastics公司；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）与二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）质量比为2:1的混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；
作为本发明的进一步改进，所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份步骤（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入浓度5.5mol/L的HNO3将溶液pH调为3-5,常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h。真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
（3）取5份笼型聚倍半硅氧烷和10份步骤（2）制得活性SiO2包覆鳞片石墨材料溶解于甲苯中，超声1h后85℃恒温反应3.5h，105℃干燥后粉碎制得笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料，SEM图如图1所示。
作为本发明的进一步改进，所述介电材料为聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述聚酰亚胺绢云母粉复合微粒制备方法如下：
步骤A：称取10g绢云母粉加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A。
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解。在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B。
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用本领域常规的流延、涂覆、加热脱水、粉碎，制得聚酰亚胺绢云母粉复合微粒，TEM图如图2所示。
上述的偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒粒径为50-200μm。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
发明还提供一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管的制备方法，步骤如下：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、疏水材料、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、备用；
步骤二：先将疏水材料、介电材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
对比例1：
一种高介电IFB电力电缆护套管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
所述介电材料为聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述聚酰亚胺绢云母粉复合微粒制备方法如下：
步骤A：称取10g绢云母粉加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A。
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解。在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B。
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用本领域常规的流延、涂覆、加热脱水、粉碎制得聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒粒径为50-200μm。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
本发明还提供一种高介电IFB电力电缆护套管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；
步骤二：先将介电材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的高介电IFB电力电缆护套管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种高介电IFB电力电缆护套管。
对比例2：
一种疏水IFB电力电缆护套管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
作为本发明的进一步改进，所述疏水材料为笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水：100份
鳞片石墨：10份
正硅酸乙酯：3份
笼型聚倍半硅氧烷：5份
表面活性剂：3份
偶联剂：10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述笼型聚倍半硅氧烷为八环氧基笼形倍半硅氧烷；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）质量比为2:1混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物；
本发明所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份步骤（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入浓度5.5mol/L的HNO3将溶液pH调为3-5,常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h。真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
（3）取5份笼型聚倍半硅氧烷和10份步骤（2）制得活性SiO2包覆鳞片石墨材料溶解于甲苯中，超声1h后85℃恒温反应3.5h，105℃干燥后粉碎制得笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
本发明提供一种疏水IFB电力电缆护套管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、疏水材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；
步骤二：先将疏水材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水IFB电力电缆护套管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水IFB电力电缆护套管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水IFB电力电缆护套管。
对比例3：
一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
所述疏水材料为纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水：100份
鳞片石墨：10份
正硅酸乙酯：3份
表面活性剂：3份
偶联剂：10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）质量比为2:1混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物；
本发明所述的纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份步骤（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入浓度5.5mol/L的HNO3将溶液pH调为3-5,常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h。真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
本发明所述的介电材料为聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述聚酰亚胺绢云母粉复合微粒制备方法如下：
步骤A：称取10g绢云母粉加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A。
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解。在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B。
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用本领域常规的流延、涂覆、加热脱水、粉碎方法制得聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒粒径为50-200μm。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
本发明提供一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、疏水材料、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；
步骤二：先将疏水材料、介电材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
对比例4：
一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
作为本发明的进一步改进，所述疏水材料为笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水：100份
鳞片石墨：10份
正硅酸乙酯：3份
笼型聚倍半硅氧烷：5份
表面活性剂：3份
偶联剂：10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述笼型聚倍半硅氧烷为八环氧基笼形倍半硅氧烷；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）质量比为2:1混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合物；
本发明所述的笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份步骤（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入浓度5.5mol/L的HNO3将溶液pH调为3-5,常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h。真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
（3）取5份笼型聚倍半硅氧烷和10份步骤（2）制得活性SiO2包覆鳞片石墨材料溶解于甲苯中，超声1h后85℃恒温反应3.5h，105℃干燥后粉碎制得笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料。
所述介电材料为聚酰亚胺碳酸钙复合微粒。
所述聚酰亚胺碳酸钙复合微粒制备方法如下：
步骤A：称取10g碳酸钙加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A。
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解。在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B。
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用本领域常规的流延、涂覆、加热脱水、粉碎方法制得聚酰亚胺碳酸钙复合微粒。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
本发明提供一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、疏水材料、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；
步骤二：先将疏水材料、介电材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
对比例5：
一种IFB电力电缆护套管，包括下述重量份组成：
PP树脂： 100份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份
所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡。分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168混合物。
本发明提供一种IFB电力电缆护套管的制备方法：
步骤一：按照配方比例称取PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂、备用；
步骤二：先将分散剂、加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到IFB电力电缆护套管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的IFB电力电缆护套管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机筒2区温度为210~230℃，机筒3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种IFB电力电缆护套管。
具体性能检测及结果评价如下：
将上述实施例1和对比例1-5获得的样品，疏水性能按照ASTM D 5946-2004《塑料薄膜与水接触角度的测量》，介电强度按照GB/T1408.1-2016《绝缘材料 电气强度试验方法第1部分：工频下试验》测得。测试结果如表1所示。
表1 实施例1和对比例1-5的测试结果
| 疏水角（水珠接触角） | 介电强度（KV/mm） | |
| 实施例1 | 139<sup>◦</sup> | 36.3 |
| 对比例1 | 106<sup>◦</sup> | 39.4 |
| 对比例2 | 142<sup>◦</sup> | 26.8 |
| 对比例3 | 121<sup>◦</sup> | 35.5 |
| 对比例4 | 138<sup>◦</sup> | 31.2 |
| 对比例5 | 101<sup>◦</sup> | 24.7 |
由表1测试结果可见，实施例1采用自制的疏水材料和介电材料，较对比例5未添加疏水材料和介电材料，能显著提高材料的疏水性能和介电性能，对比例1和对比例3较实施例1区别在于对比例1未添加疏水材料，而对比例3采用的疏水材料则是纳米SiO2包覆鳞片石墨，未采用笼型聚倍半硅氧烷进行修饰，从测试结果可以看出，对比例1和对比例3的疏水性能明显不及实施例1，而对比例2和对比例4和实施例1的区别在于对比例2未添加介电材料，而对比例4则是采用聚酰亚胺碳酸钙复合微粒作为介电材料，从测试结果可以看出，对比例2介电强度基本与对比例5相差无几，而对比例4采用聚酰亚胺碳酸钙复合微粒作为介电材料虽然对提高材料的介电强度有一定效果，但效果不及实施例1。本发明采用最优选的采用实施例1的配方，材料的疏水性能和介电性能均为最佳。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，其特征在于：由下述重量份组成：
PP树脂： 100份
疏水材料： 22份
介电材料： 15份
增韧剂： 8份
相容剂： 6份
润滑剂： 1.5份
分散剂： 2份
抗氧化剂： 0.6份；
所述疏水材料为笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料,笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料由以下重量份组成：
蒸馏水： 100份
鳞片石墨： 10份
正硅酸乙酯： 3份
笼型聚倍半硅氧烷： 5份
表面活性剂： 3份
偶联剂： 10份
所述鳞片石墨的鳞片尺寸100μm，晶体粒径1μm；
所述笼型聚倍半硅氧烷为八环氧基笼形倍半硅氧烷；
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）与二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯（6501）的质量比为2:1的混合物；
所述偶联剂为质量比为3:1的γ―氨丙基三乙氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；
所述的笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料通过下述方法制备：
（1）称取10份鳞片石墨，采用Hummers法制得氧化鳞片石墨；
（2）称取5份步骤（1）制得的氧化鳞片石墨与3份表面活性剂置于100份蒸馏水中，加入HNO3将溶液pH调为3-5,然后加入3份正硅酸乙酯，常温搅拌1h,称取10份偶联剂加入混合液中继续磁力搅拌20h，真空抽滤并用蒸馏水洗涤3-5次后常温真空干燥48h得到活性SiO2包覆鳞片石墨材料；
（3）取5份笼型聚倍半硅氧烷和10份步骤（2）制得的活性SiO2包覆鳞片石墨材料溶解于甲苯中，超声1h后85℃恒温反应3.5h，105℃干燥后粉碎制得笼型聚倍半硅氧烷修饰纳米SiO2包覆鳞片石墨材料；
所述介电材料为聚酰亚胺绢云母粉复合微粒，
所述聚酰亚胺绢云母粉复合微粒由如下方法制备的：
步骤A：称取10g绢云母粉加入100ml无水乙醇中，加入0.5g偶联
剂在常温条件下充分搅拌均匀，记为溶液A；
步骤B：分别称量2.5g 4,4-二氨基二苯醚倒入100 ml的三口烧瓶中，加入70ml N,N-二甲基乙酰并搅拌溶解，在搅拌过程中缓慢3g 均苯四甲酸酐，充分搅拌反应12h后生成聚酰胺酸，记为溶液B；
步骤C：边搅拌边将溶液A缓慢加入溶液B中，常温下600r/min速度搅拌24h后，采用包括流延、涂覆、加热脱水、粉碎步骤制得聚酰亚胺绢云母粉复合微粒。
2.根据权利要求1所述的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，其特征在于：聚酰亚胺绢云母粉复合微粒制备方法中所用的偶联剂为铝酸酯偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，其特征在于：制得的聚酰亚胺绢云母粉复合微粒粒径为50-200μm。
4.根据权利要求1所述的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，其特征在于：所述PP树脂为共聚PP与均聚PP按照质量比3:2混合组成。
5.根据权利要求1所述的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管，其特征在于：所述增韧剂为POE，相容剂为PP-g-MAH，润滑剂为PP蜡，分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1076和助抗氧化剂168的混合物。
6.权利要求1至5任一所述的一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管的制备方法，步骤如下：
步骤一：按照配比称取PP树脂、疏水材料、介电材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；
步骤二：先将疏水材料、介电材料、分散剂加入高速混合机内，升温至100℃，以100rpm/min的转速搅拌1h后，依次加入PP树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以300rpm/min的转速常温搅拌1h，得到预混料；
步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为100~130℃，二区温度为150~190℃，三区温度为190~220℃，四区温度为180~210℃，五区温度为160~200℃，模头温度为130~160℃，喂料速度为100~150r/min，螺杆转速为250~300r/min，挤出造粒；
步骤四：将步骤三中得到的疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为150~160℃，机筒2区温度为170~190℃，机筒3区温度为200~220℃，机筒4区温度为180~200℃，机筒5区温度为150~180℃，机头1区温度为200~220℃，机头2区温度为210~230℃，机头3区温度为150~170℃，挤出成型速度0.5m/min，制得一种疏水高介电聚丙烯平壁增强电力IFB波纹管。
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