CN110724356A - 一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法 - Google Patents

一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到100‑130℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至450‑550℃，保温，备用。本发明以PVC、ABS作为电缆桥架的主基料，本发明基团改性液中采用菜籽油为主改性液，加入亚油酸、角鲨烷为辅液，菜籽油经过高温处理后能够将ABS树脂共聚物链打开，同时可将ABS基团中的官能团完全暴露出，方便亚油酸、角鲨烷活化ABS，从而改善ABS树脂活性效果。

Description

一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法
技术领域
本发明涉及电缆桥架技术领域，具体涉及一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法。
背景技术
随着我国经济建设的发展，电缆桥架得到了越来越广泛的应用，它使得电线、电缆、光缆具有了标准化、系列化、通用化水平，电缆桥架可分为槽式、托盘式和梯架式、网格式等结构，由支架、托臂和安装附件等组成。建筑物内桥架可以独立架设，也可以附设在各种建筑物和管廊支架上，应体现结构简单，造型美观、配置灵活和维修方便等特点。
传统的电缆桥架多为金属桥架和不锈钢桥架为主，现有电缆桥架出现PVC/ABS合金塑料型，该合金塑料虽可代替传统桥架质量重问题，但ABS分子中丁二烯产生的双键在紫外线作用下易氧化降解，导致耐候性能差，经过与PVC组合后很难满足耐候性，同时电缆桥架需要满足高强度问题，因而需要进一步改善处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到100-130℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至450-550℃，保温，备用；
步骤二，改良填充液的制备：将二氧化硅微球乳液加入到磁力搅拌器中先搅拌分散，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为30-40min，然后再加入二氧化硅微球乳液总量20％的金红石型二氧化钛，继续分散10-20min，最后再加入二氧化硅微球乳液总量30-40％的氧化石墨烯，超声分散20min，超声功率为200-300W，备用；
步骤三，加强助剂的制备：将硅酸铝纤维先置于四口烧瓶中，然后加入1-2倍的柠檬酸钠超声分散20-30min，然后离心、洗涤、干燥，然后再加入活化剂于80-90℃下活化30-40min，最后洗涤、干燥；
步骤四，原料的称取：PVC 55-65份、ABS 15-25份、步骤一基团改性液50-60份、步骤二改良填充液20-30份、步骤三制备的加强助剂10-20份、稻壳灰粉30-40份；
步骤五：将ABS先与步骤一制备的基团改性液混合，混合转速为200-300r/min，混合时间为30-40min，然后再离心、干燥，随后与步骤三制备的加强助剂、PVC混合，然后再加入步骤二制备的改良填充液，先以300-500r/min，搅拌40-50min，然后再以100-200r/min搅拌10-20min，得到初料；
步骤六：将步骤五得到的初料与对羟基苯磺酸固化剂混合，然后送入到模具中进行压模处理，最后脱模、冷却，即得本发明的电缆桥架。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤二中的氧化石墨烯为石墨烯经过浓硫酸氧化处理得到。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤三加强助剂制备中活化剂的制备方法为将富马二酸甲酯先以50-60℃预热20min，然后再加入富马二酸甲酯总量30-40％的硅烷偶联剂KH-560，再以100-200r/min的转速搅拌20-30min，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述活化剂还加入质量分数20-30％的氯化锌，加入量为富马二酸甲酯总量的20％。
作为本发明的进一步方案是：所述稻壳灰粉的粒径为10-30目，比表面积为800-1000m2/Kg。
作为本发明的进一步方案是：所述稻壳灰粉的粒径为20目，比表面积为900m2/Kg。
作为本发明的进一步方案是：所述模具中压模处理具体条件为先将模具升温至100℃保温10min，然后在220-240℃、0.5MPa条件下热压20min，一次排气，然后以5℃/min将温度升至280℃，保持该温度在1MPa条件下热压30min，二次排气，最后在320℃、2MPa条件下热压50min，随后降温至130℃泄压。
作为本发明的进一步方案是：所述一次排气5-11min，二次排气12-16min。
作为本发明的进一步方案是：所述一次排气8min，二次排气14min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明以PVC、ABS作为电缆桥架的主基料，本发明基团改性液中采用菜籽油为主改性液，加入亚油酸、角鲨烷为辅液，菜籽油经过高温处理后能够将ABS树脂共聚物链打开，同时可将ABS基团中的官能团完全暴露出，方便亚油酸、角鲨烷活化ABS，从而改善ABS树脂活性效果；改良填充液中的二氧化硅微球乳液具有比表面积高等特点，可作为载体携带氧化石墨烯、金红石型二氧化钛与ABS暴露的主链、支链接触，氧化石墨烯经过浓硫酸氧化后活性很强，同时表面具有丰富的官能团，提高了与ABS树脂接触效果，同时金红石型二氧化钛具有遮光率高、光化学稳定性好，能够在体系中改善体系整体的耐候性，从而ABS树脂在电缆桥架基体中耐候性得到显著改善，又因基体中添加的氧化石墨烯可改善基体的冲击韧性。
(2)添加的加强助剂为硅酸铝纤维先经过柠檬酸钠处理，然后再活化液处理，活化液中的富马二酸甲酯协同硅烷偶联剂KH-560对硅酸铝纤维有机改性，提高与ABS、PVC基体的相容性，活化液中添加的氯化锌具有无机活化效果，从而可将硅酸铝纤维起到两性活化效果，作为中间搭桥作用，增强原料之间的连接性能，又因硅酸铝纤维本身力学性能稳定，从而大幅度可改善基体的耐候、强度等性能。
(3)本发明ABS先与基团改性液混合，然后再与PVC、改良填充液等混合，从而ABS暴露的官能团更易于其他原料接触，提高原料之间的连接效果，另一部分，改良填充液不仅可修饰ABS又可修饰PVC等其他原料，从而使整体耐候性能得到完善。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到100℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至450℃，保温，备用；
步骤二，改良填充液的制备：将二氧化硅微球乳液加入到磁力搅拌器中先搅拌分散，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为30min，然后再加入二氧化硅微球乳液总量20％的金红石型二氧化钛，继续分散10min，最后再加入二氧化硅微球乳液总量30％的经过浓硫酸氧化处理得到的氧化石墨烯，超声分散20min，超声功率为200W，备用；
步骤三，加强助剂的制备：将硅酸铝纤维先置于四口烧瓶中，然后加入1倍的柠檬酸钠超声分散20min，然后离心、洗涤、干燥，然后再加入活化剂于80℃下活化30min，最后洗涤、干燥；
其中活化剂的制备方法为将富马二酸甲酯先以50℃预热20min，然后再依次加入富马二酸甲酯总量30％的硅烷偶联剂KH-560、富马二酸甲酯总量20％的质量分数20％的氯化锌，再以100r/min的转速搅拌20min，即可；
步骤四，原料的称取：PVC 50份、ABS 15份、步骤一基团改性液50份、步骤二改良填充液20份、步骤三制备的加强助剂10份、粒径为10目、比表面积为800m2/Kg的稻壳灰粉30份；
步骤五：将ABS先与步骤一制备的基团改性液混合，混合转速为200r/min，混合时间为30min，然后再离心、干燥，随后与步骤三制备的加强助剂、PVC混合，然后再加入步骤二制备的改良填充液，先以300r/min，搅拌40min，然后再以100r/min搅拌10min，得到初料；
步骤六：将步骤五得到的初料与对羟基苯磺酸固化剂混合，然后送入到模具中进行压模处理，先将模具升温至100℃保温10min，然后在220℃、0.5MPa条件下热压20min，一次排气5min，然后以5℃/min将温度升至280℃，保持该温度在1MPa条件下热压30min，二次排气12min，最后在320℃、2MPa条件下热压50min，随后降温至130℃泄压，最后脱模、冷却，即得本发明的电缆桥架。
实施例2：
本实施例的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到130℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至550℃，保温，备用；
步骤二，改良填充液的制备：将二氧化硅微球乳液加入到磁力搅拌器中先搅拌分散，搅拌转速为300r/min，搅拌时间40min，然后再加入二氧化硅微球乳液总量20％的金红石型二氧化钛，继续分散20min，最后再加入二氧化硅微球乳液总量40％的经过浓硫酸氧化处理得到的氧化石墨烯，超声分散20min，超声功率为300W，备用；
步骤三，加强助剂的制备：将硅酸铝纤维先置于四口烧瓶中，然后加入2倍的柠檬酸钠超声分散30min，然后离心、洗涤、干燥，然后再加入活化剂于90℃下活化40min，最后洗涤、干燥；
其中活化剂的制备方法为将富马二酸甲酯先以60℃预热20min，然后再依次加入富马二酸甲酯总量40％的硅烷偶联剂KH-560、富马二酸甲酯总量20％的质量分数30％的氯化锌，再以200r/min的转速搅拌30min，即可；
步骤四，原料的称取：PVC 65份、ABS 25份、步骤一基团改性液60份、步骤二改良填充液30份、步骤三制备的加强助剂20份、粒径为30目、比表面积为1000m2/Kg的稻壳灰粉40份；
步骤五：将ABS先与步骤一制备的基团改性液混合，混合转速为300r/min，混合时间为40min，然后再离心、干燥，随后与步骤三制备的耐腐增强剂、PVC混合，然后再加入步骤二制备的改良填充液，先以500r/min，搅拌50min，然后再以200r/min搅拌20min，得到初料；
步骤六：将步骤五得到的初料与对羟基苯磺酸固化剂混合，然后送入到模具中进行压模处理，先将模具升温至100℃保温10min，然后在240℃、0.5MPa条件下热压20min，一次排气11min，然后以5℃/min将温度升至280℃，保持该温度在1MPa条件下热压30min，二次排气16min，最后在320℃、2MPa条件下热压50min，随后降温至130℃泄压，最后脱模、冷却，即得本发明的电缆桥架。
实施例3：
本实施例的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到115℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至500℃，保温，备用；
步骤二，改良填充液的制备：将二氧化硅微球乳液加入到磁力搅拌器中先搅拌分散，搅拌转速为250r/min，搅拌时间为35min，然后再加入二氧化硅微球乳液总量20％的金红石型二氧化钛，继续分散15min，最后再加入二氧化硅微球乳液总量35％的经过浓硫酸氧化处理得到的氧化石墨烯，超声分散20min，超声功率为250W，备用；
步骤三，加强助剂的制备：将硅酸铝纤维先置于四口烧瓶中，然后加入1.5倍的柠檬酸钠超声分散25min，然后离心、洗涤、干燥，然后再加入活化剂于85℃下活化35min，最后洗涤、干燥；
其中活化剂的制备方法为将富马二酸甲酯先以55℃预热20min，然后再依次加入富马二酸甲酯总量35％的硅烷偶联剂KH-560、富马二酸甲酯总量20％的质量分数25％的氯化锌，再以150r/min的转速搅拌25min，即可；
步骤四，原料的称取：PVC 60份、ABS 20份、步骤一基团改性液55份、步骤二改良填充液25份、步骤三制备的加强助剂15份、粒径为20目、比表面积为900m2/Kg的稻壳灰粉30-40份；
步骤五：将ABS先与步骤一制备的基团改性液混合，混合转速为250r/min，混合时间为35min，然后再离心、干燥，随后与步骤三制备的加强助剂、PVC混合，然后再加入步骤二制备的改良填充液，先以400r/min，搅拌45min，然后再以150r/min搅拌15min，得到初料；
步骤六：将步骤五得到的初料与对羟基苯磺酸固化剂混合，然后送入到模具中进行压模处理，先将模具升温至100℃保温10min，然后在230℃、0.5MPa条件下热压20min，一次排气8min，然后以5℃/min将温度升至280℃，保持该温度在1MPa条件下热压30min，二次排气14min，最后在320℃、2MPa条件下热压50min，随后降温至130℃泄压，最后脱模、冷却，即得本发明的电缆桥架。
对比例1：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加加强助剂。
对比例2：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是加强助剂中未添加活化剂。
对比例3：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是改良填充液中未添加金红石型二氧化钛。
对比例4：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是采用市场上的PVC/ABS合金塑料电缆桥架。
性能测试：冲击强度、悬臂梁缺口冲击强度保持率、弯曲强度按照GB/T 1447-1983标准进行测试。
在常规条件下对实施例1-3及对比例1-4能进行测试，测试结果如表1所示
表1
从表1可以看出，常规条件下本发明的电缆桥架与市场上的PVC/ABS合金塑料电缆桥架强度性能相差不是很大，同时加入的加强助剂效果不是很显著。
将实施例1-3及对比例1-4制备的电缆桥架置于0.5mol/L的NaOH溶液和1mol/L的NaCL溶液中，15天后取出进行强度性能测试，测试结果如表2：
Figure BDA0002215894080000071
表2
从表2可知，本发明电缆桥架在盐碱条件下，强度性能下降较小，而市场上电缆桥架强度下降较为显著，本发明实施例3电缆桥架相比常规条件下弯曲强度降低了2.6％，冲击强度降低了7.4％，而市场电缆桥架相比常规条件下弯曲强度降低了15.5％，冲击强度降低了36.2％，可知本发明在盐碱条件下具有优异的耐候性能；同时由表2中对比例1可知未添加加强助剂，电缆桥架弯曲强度下降到232.3MPa，冲击强度下降到26.4J/cm2，而常规条件下未添加加强助剂电缆桥架弯曲强度下降到245.7MPa，冲击强度下降到34.1J/cm2，由此可知，本发明的加强助剂在盐碱条件下可显著起到改良效果。
将实施例1-3及对比例1-4制备的电缆桥架置于60℃、80％RHC的恒温恒湿箱中，15天后取出进行强度性能测试，测试结果如表3
Figure BDA0002215894080000072
Figure BDA0002215894080000081
表3
右表3可知，本发明在高温、高湿条件下，电缆桥架仍可保持优异的强度性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，基团改性液的制备：将菜籽油先加热到100-130℃，然后进行保温处理，然后加入菜籽油总量5％的亚油酸、菜籽油总量2％的角鲨烷，继续升温至450-550℃，保温，备用；
步骤二，改良填充液的制备：将二氧化硅微球乳液加入到磁力搅拌器中先搅拌分散，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为30-40min，然后再加入二氧化硅微球乳液总量20％的金红石型二氧化钛，继续分散10-20min，最后再加入二氧化硅微球乳液总量30-40％的氧化石墨烯，超声分散20min，超声功率为200-300W，备用；
步骤三，加强助剂的制备：将硅酸铝纤维先置于四口烧瓶中，然后加入1-2倍的柠檬酸钠超声分散20-30min，然后离心、洗涤、干燥，然后再加入活化剂于80-90℃下活化30-40min，最后洗涤、干燥；
步骤四，原料的称取：PVC 55-65份、ABS 15-25份、步骤一基团改性液50-60份、步骤二改良填充液20-30份、步骤三制备的加强助剂10-20份、稻壳灰粉30-40份；
步骤五：将ABS先与步骤一制备的基团改性液混合，混合转速为200-300r/min，混合时间为30-40min，然后再离心、干燥，随后与步骤三制备的加强助剂、PVC混合，然后再加入步骤二制备的改良填充液，先以300-500r/min，搅拌40-50min，然后再以100-200r/min搅拌10-20min，得到初料；
步骤六：将步骤五得到的初料与对羟基苯磺酸固化剂混合，然后送入到模具中进行压模处理，最后脱模、冷却，即得本发明的电缆桥架。
2.根据权利要求1所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的氧化石墨烯为石墨烯经过浓硫酸氧化处理得到。
3.根据权利要求1所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述步骤三加强助剂制备中活化剂的制备方法为将富马二酸甲酯先以50-60℃预热20min，然后再加入富马二酸甲酯总量30-40％的硅烷偶联剂KH-560，再以100-200r/min的转速搅拌20-30min，即可。
4.根据权利要求3所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述活化剂还加入质量分数20-30％的氯化锌，加入量为富马二酸甲酯总量的20％。
5.根据权利要求1所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述稻壳灰粉的粒径为10-30目，比表面积为800-1000m2/Kg。
6.根据权利要求5所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述稻壳灰粉的粒径为20目，比表面积为900m2/Kg。
7.根据权利要求1所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述模具中压模处理具体条件为先将模具升温至100℃保温10min，然后在220-240℃、0.5MPa条件下热压20min，一次排气，然后以5℃/min将温度升至280℃，保持该温度在1MPa条件下热压30min，二次排气，最后在320℃、2MPa条件下热压50min，随后降温至130℃泄压。
8.根据权利要求7所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述一次排气5-11min，二次排气12-16min。
9.根据权利要求8所述的一种高分子合金塑料电缆桥架的制备方法，其特征在于，所述一次排气8min，二次排气14min。
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