CN111423678A - 一种改良型cpvc电力管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆保护管技术领域，具体地说，涉及一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯100‑120份、石墨烯A5‑6份、炭黑8‑9份、偶联剂6‑8份、增韧剂11‑13份、增容剂3‑5份、复合润滑剂4‑6份、抗氧化剂0.5‑2份、纳米碳酸钙0.5‑1.5份、二氧化钛0.5‑1份以及阻燃复合料5‑10份。本发明制备的改良型CPVC电力管的熔体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均相对降低；利用其制得的电缆保护管具有耐腐蚀性强、电气绝缘性好、机械强度高、摩擦系数小耐热、耐寒、使用寿命长等特点。

Description

一种改良型CPVC电力管
技术领域
本发明涉及电缆保护管技术领域，具体为一种改良型CPVC电力管。
背景技术
目前市场上常见的电缆保护管有MPP管和CPVC管两种。其中MPP管分为开挖型和非开挖型，MPP非开挖管又称作MPP顶管或托拉管。MPP管是采用改性聚丙烯为主要原材料制备得到的塑料管材，CPVC管是目前市场上主要应用的最常规电力管材之一，但随着其应用领域和环境的逐渐扩大，其不足之处也越来越凸显，如强度、阻燃性、电绝缘性、抗酸碱腐蚀、抗氧化，滑动性、热稳定性等综合性能方面还不能完全适应高要求的环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改良型CPVC电力管，以解决上述背景技术中提出的现如今的CPVC管不能完全适应高要求的环境的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯100-120份、石墨烯A5-6份、炭黑8-9份、偶联剂6-8份、增韧剂11-13份、增容剂3-5份、复合润滑剂4-6份、抗氧化剂0.5-2份、纳米碳酸钙0.5-1.5份、二氧化钛0.5-1份以及阻燃复合料5-10份。
作为优选，所述石墨烯A为单层氧化石墨烯，含氧量为20-40wt％。
作为优选，所述复合润滑剂包括低密度聚乙烯、液体石蜡、氯化石蜡，按照重量比，低密度聚乙烯：液体石蜡：氯化石蜡＝1:1:1。
作为优选，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH或PP-g-ST，所述增韧剂为POE、TPE和EPDM中的至少一种。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比为1-1.5：1组成的混合物。
作为优选，每份所述阻燃复合料包括以下重量组份的原料：聚氨酯树脂15-28份，甲基丙烯酸甲酯15-20份，丙烯酸丁酯7-9份，丙烯酰胺8-9份，聚乙烯醇7-8份，聚磷酸铵7-9份，醋酸纤维素10-13份，消泡剂2-4份和去离子水40-50份。
作为优选，所述消泡剂为有机硅油。
另一方面，本发明的改良型CPVC电力管的制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为800-1000r/min，混合温度设置为130-140℃，混合时间设置为10-15min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900-1000r/min，混合温度设置为90-110℃，混合时间设置为10-30min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及30-35wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1200-1400r/min的转速搅拌30-40分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1500-1600转/分的转速搅拌20-30分钟，静置30-60分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本改良型CPVC电力管制备的改良型CPVC电力管的熔体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均相对降低；说明本发明在原料加入特制改性丙烯酸树脂能优化制得CPVC电力管各项机械性能，进而使利用其制得的电缆保护管具有耐腐蚀性强、电气绝缘性好、机械强度高、摩擦系数小耐热、耐寒、使用寿命长等特点。
2、本改良型CPVC电力管的外壁涂上阻燃复合料，使得改良型CPVC电力管具有优异的防火阻燃性能，极其有限的火焰蔓延或低的起烟性能，通过UL723/ASTM E84测定，明火蔓延指数为0，烟雾生成比例为0；极限氧指数为60，只能被动点燃，无法自然，闪燃点为482℃，只有在482℃以上，电力管才可能被点燃。
具体实施方式
本发明提供以下技术方案：
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯100-120份、石墨烯A5-6份、炭黑8-9份、偶联剂6-8份、增韧剂11-13份、增容剂3-5份、复合润滑剂4-6份、抗氧化剂0.5-2份、纳米碳酸钙0.5-1.5份、二氧化钛0.5-1份以及阻燃复合料5-10份。
进一步的，石墨烯A为单层氧化石墨烯，含氧量为20-40wt％。
具体的，复合润滑剂包括低密度聚乙烯、液体石蜡、氯化石蜡，按照重量比，低密度聚乙烯：液体石蜡：氯化石蜡＝1:1:1，通过采用上述技术方案，低密度聚乙烯和液体石蜡与氯化聚氯乙烯的相容性较好，作为氯化聚氯乙烯的内润滑剂，减少氯化聚氯乙烯内部摩擦生热情况，而氯化石蜡与氯化聚氯乙烯的相容性较差，作为氯化聚氯乙烯的外润滑剂，减少氯化聚氯乙烯与成型设备之间发生的摩擦，提高成型的氯化聚氯乙烯管材的表面光滑度，且氯化石蜡在成型后附着在氯化聚氯乙烯管材的外表面，氯化石蜡能起到阻燃作用，当火焰灼烧氯化聚氯乙烯管道时首先与氯化石蜡进行接触，而氯化石蜡的阻燃性能优良，从而提高氯化聚氯乙烯管材的阻燃性能。
值得说明的是，抗氧化剂为四季戊四醇酯、亚磷酸、硫酸和酚类中的至少一种，增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH或PP-g-ST，增韧剂为POE、TPE和EPDM中的至少一种，所用增韧剂为POE分子结构中没有不饱和键，具有优良的耐老化性能、较好的流动性，与改性丙烯酸树脂相容性好，良好的流动性可改纳米碳酸钙的分散效果，同时提高制品之韧性，耐寒性及耐冲击性；所采用的抗氧化剂可以使制得的CPVC电力管具有良好的抗氧化、抗老化和抗腐蚀作用，由其制得的电缆保护管避免的传统电缆保护管由于暴露在各种环境中极易被氧化或老化的弊端；偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比为1-1.5：1组成的混合物，硅烷偶联剂可以大大提高CPVC电力管复合时的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著，另外可预先对石墨烯A进行表面处理，也可直接加入改性丙烯酸树脂中，能改善改性丙烯酸树脂的分散性及粘合力，改善各原料与改性丙烯酸树脂之间的相容性，改善工艺性能和提高CPVC电力管的机械、电学和耐气候等性能；钛酸酯偶联剂钛的分子可以划分为六个功能区，其中第四功能区由于存在大量长链的碳原子数提高了和PP树脂体系的相溶性，引起无机物界面上表面能的变化，具有柔韧性及应力转移的功能，产生自润滑作用，导致粘度大幅度下降，改善CPVC电力管加工工艺。
具体的，每份阻燃复合料包括以下重量组份的原料：聚氨酯树脂15-28份，甲基丙烯酸甲酯15-20份，丙烯酸丁酯7-9份，丙烯酰胺8-9份，聚乙烯醇7-8份，聚磷酸铵7-9份，醋酸纤维素10-13份，消泡剂2-4份和去离子水40-50份，使得改良型CPVC电力管具有优异的防火阻燃性能，极其有限的火焰蔓延或低的起烟性能，通过UL723/ASTM E84测定，明火蔓延指数为0，烟雾生成比例为0；极限氧指数为60，只能被动点燃，无法自然，闪燃点为482℃，只有在482℃以上，所述电力管才可能被点燃。
值得说明的是，消泡剂为有机硅油。
其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为800-1000r/min，混合温度设置为130-140℃，混合时间设置为10-15min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900-1000r/min，混合温度设置为90-110℃，混合时间设置为10-30min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及30-35wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1200-1400r/min的转速搅拌30-40分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1500-1600转/分的转速搅拌20-30分钟，静置30-60分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
下面将结合本发明实施例，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
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯100份、石墨烯A5份、炭黑8份、偶联剂6份、增韧剂12份、增容剂5份、复合润滑剂5份、抗氧化剂1份、纳米碳酸钙1份、二氧化钛0.8份以及阻燃复合料5份。
本实施例的改良型CPVC电力管，其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为130℃，混合时间设置为13min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为100℃，混合时间设置为25min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及32wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1300r/min的转速搅拌35分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1550转/分的转速搅拌25分钟，静置40分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
实施例2
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯110份、石墨烯A6份、炭黑9份、偶联剂7份、增韧剂12份、增容剂4份、复合润滑剂5份、抗氧化剂1.5份、纳米碳酸钙1份、二氧化钛1份以及阻燃复合料8份。
本实施例的改良型CPVC电力管，其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为130℃，混合时间设置为13min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为100℃，混合时间设置为25min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及32wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1300r/min的转速搅拌35分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1550转/分的转速搅拌25分钟，静置40分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
实施例3
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯120份、石墨烯A6份、炭黑8.5份、偶联剂7.5份、增韧剂12份、增容剂4份、复合润滑剂5份、抗氧化剂0.8份、纳米碳酸钙0.9份、二氧化钛0.8份以及阻燃复合料8份。
本实施例的改良型CPVC电力管，其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为130℃，混合时间设置为13min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为100℃，混合时间设置为25min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及32wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1300r/min的转速搅拌35分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1550转/分的转速搅拌25分钟，静置40分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
对比例
一种改良型CPVC电力管，包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯90份、石墨烯A7份、炭黑10份、偶联剂7份、增韧剂13份、增容剂6份、复合润滑剂8份、抗氧化剂9份、纳米碳酸钙1份、二氧化钛0.8份以及阻燃复合料3份。
本实施例的改良型CPVC电力管，其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为130℃，混合时间设置为13min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900r/min，混合温度设置为100℃，混合时间设置为25min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及32wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1300r/min的转速搅拌35分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1550转/分的转速搅拌25分钟，静置40分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3值得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
将上述3组实施例和一组对比例制备的改良型CPVC电力管各项机械性能进行检测，结果如下表所示：
Figure BDA0002490983220000111
从上表可以看出，本发明制备的改良型CPVC电力管的熔体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均相对降低；说明本发明在原料加入特制改性丙烯酸树脂能优化制得CPVC电力管各项机械性能，进而使利用其制得的电缆保护管具有耐腐蚀性强、电气绝缘性好、机械强度高、摩擦系数小耐热、耐寒、使用寿命长等特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (8)

1.一种改良型CPVC电力管，其特征在于：包括以下重量组份的原料：氯化聚氯乙烯100-120份、石墨烯A 5-6份、炭黑8-9份、偶联剂6-8份、增韧剂11-13份、增容剂3-5份、复合润滑剂4-6份、抗氧化剂0.5-2份、纳米碳酸钙0.5-1.5份、二氧化钛0.5-1份以及阻燃复合料5-10份。
2.根据权利要求1所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：所述石墨烯A为单层氧化石墨烯，含氧量为20-40wt％。
3.根据权利要求1所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：所述复合润滑剂包括低密度聚乙烯、液体石蜡、氯化石蜡，按照重量比，低密度聚乙烯：液体石蜡：氯化石蜡＝1:1:1。
4.根据权利要求1所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH或PP-g-ST，所述增韧剂为POE、TPE和EPDM中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比为1-1.5：1组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：每份所述阻燃复合料包括以下重量组份的原料：聚氨酯树脂15-28份，甲基丙烯酸甲酯15-20份，丙烯酸丁酯7-9份，丙烯酰胺8-9份，聚乙烯醇7-8份，聚磷酸铵7-9份，醋酸纤维素10-13份，消泡剂2-4份和去离子水40-50份。
7.根据权利要求6所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：所述消泡剂为有机硅油。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的改良型CPVC电力管，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
S1：按照重量份数将改性聚氯乙烯、石墨烯A、炭黑、复合润滑剂、复合润滑剂和二氧化钛放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为800-1000r/min，混合温度设置为130-140℃，混合时间设置为10-15min，得到混合料一；
S2：依次将混合料一、纳米碳酸钙、抗氧化剂、偶联剂、增韧剂和增容剂放入高速混合机中进行混合，混合桨转速设置为900-1000r/min，混合温度设置为90-110℃，混合时间设置为10-30min，得到混合料二；
S3：将混合料二放入双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到半成品CPVC电力管；
S4：按照重量份数取聚氨酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及30-35wt％的去离子水，加入搅拌釜，以1200-1400r/min的转速搅拌30-40分钟，加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚磷酸铵、醋酸纤维素、消泡剂、硅烷偶联剂以及剩余去离子水，以1500-1600转/分的转速搅拌20-30分钟，静置30-60分钟，得到阻燃涂料；
S5：在S3制得的半成品CPVC电力管圆周外壁上均匀喷涂上S4制备的阻燃涂料，将阻燃涂料进行烘干后，制得改良型CPVC电力管。
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