CN111647228A - 一种抗氧化mpp电力管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及MPP电力管技术领域，尤其涉及一种抗氧化MPP电力管及其制备方法，包括以下重量份的原料：聚丙烯80‑100份、复合填充物20‑40份、硅烷偶联剂1‑5份、润滑剂4‑8份、稳定剂5‑10份、CPE树脂5‑10份、增塑剂5‑8份、苯酰苯3‑5份、聚丁二酸酯5‑10份，经过混料、挤出成型步骤制备得到MPP电力管，制备的MPP电力管具有良好的抗氧化性、耐磨性和抗冲击强度。

Description

一种抗氧化MPP电力管及其制备方法

技术领域

本发明涉及MPP电力管技术领域，尤其涉及一种抗氧化MPP电力管及其制备方法。

背景技术

塑料管材是高分子复合而成的化学建材，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。化学建材在我国取得了长足进步迅猛发展，尤其是新型环保塑料管材的广泛使用，掀起了一声替代传统建材的革命。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水、电力通信以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军。目前市场上常规的电力管有MPP电力管和CPVC电力管两种。MPP电力管分为开挖型和非开挖型，MPP电力管采用改性聚丙烯为主要原材料，是无须大量挖泥、挖土及破坏路面，在道路、铁路、建筑物、河床下等特殊地段敷设管道、电缆等施工工程。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，去除因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素，这一技术还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设管线，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。

MPP管材在非开挖型使用时，管材一般暴露在室外遭遇阳光直晒，阳光中的紫外光会造成MPP管材的性能衰退，出现氧化褪色，导致耐候性变差，产品寿命缩短；若MPP管耐磨性能不高，长期处于人流量较大的区域，管才表面磨损，导致磨损处会最开始发生氧化或老化，进而造成管道损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗氧化MPP电力管及其制备方法，从防紫外线、耐磨的角度来解决抗氧化、抗老化的问题，使制备的MPP电力管具有更好的抗氧化性、耐磨性。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种抗氧化MPP电力管，所述抗氧化MPP电力管包括以下重量份的原料：聚丙烯80-100份、复合填充物20-40份、硅烷偶联剂1-5份、润滑剂4-8份、稳定剂5-10份、CPE树脂5-10份、增塑剂5-8份、苯酰苯3-5份、聚丁二酸酯5-10份。

进一步，所述抗氧化MPP电力管包括以下重量份的原料：聚丙烯90份、复合填充物30份、硅烷偶联剂3份、润滑剂5份、稳定剂7份、CPE树脂7份、增塑剂5份、苯酰苯4份、聚丁二酸酯7份。

进一步，所述复合填充物由改性高岭土负载云母粉复合而成。

进一步，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡，增塑剂为环氧大豆油。

进一步，所述制备方法如下：

混料：将聚丙烯、CPE树脂投入高速混料机中，于100-120℃条件下搅拌10-20min，搅拌均匀后，加入复合填充物、硅烷偶联剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂、苯酰苯、聚丁二酸酯，升温至130-150℃，搅拌10-30min，搅拌均匀后得到混合原料；

挤出成型：将混合均匀后的原料转移至螺杆挤出机中挤出，控制机筒温度为160-190℃，机头温度为190-200℃，冷却后得到抗氧化MPP电力管。

进一步，所述复合填充物的制备方法如下：

改性高岭土的制备：取高岭土于1200℃下煅烧1.5H后得到煅烧高岭土粉，在煅烧高岭土粉中加入5-10份去离子水，加入偶联剂KH550、促进剂CZ，搅拌均匀后，于70-90℃条件下反应20-40min，于50℃条件下保温2-3H，干燥得到改性高岭土；

改性云母粉的制备：S1：将云母矿粉置于电解池中电解、过滤、洗涤和干燥，S2:将S1步骤制得的云母粉于550℃下煅烧2H后得到煅烧超细云母粉，在煅烧超细云母粉中加入5-10份去离子水，加入偶联剂KH550、促进剂CZ，搅拌均匀后，于70-90℃条件下反应30-50min，于50℃条件下保温2-3H，干燥得到改性云母粉；

复合填充物的制备：将改性高岭土和改性云母粉混合均匀，加入过氧酸钾、水，超声波振荡0.5-1H后，于100℃条件下反应60-90min，加压降温，加压至2Mpa,降温至60℃，保持1-2H，冷却、取出、于球磨机中球磨得到复合填充物。

将云母矿粉置于wt10％稀硫酸电解池中，电解池的阴阳极均为为铂电极，电极本身不与电解液发生反应，云母矿粉置于电解液中后，搅拌均匀，形成悬浊液，在电解池的电极上加载0-18V、0-100A的高频脉冲电源，脉冲的频率为10KHZ，脉冲的周期为5s，使悬浊液中的碳酸盐、氧化铁被脉冲电流聚集到阴极电极上，且碳酸盐、氧化铁在酸性电解液中分解，不会形成有害物质，溶液中的碳酸盐阳离子、铁离子等杂质在脉冲电流的作用下聚集在阴极，云母矿粉本身具有耐酸碱的性质，在wt10％稀硫酸溶液中不溶解，在高频脉冲电流的作用下依然悬浮在电解液中，将电解液过滤，去离子水洗涤至中性，于100℃条件下干燥得到高纯度的云母粉。

将改性高岭土和改性云母粉复合，使改性云母粉连接在改性高岭土上，改性高岭土呈亲油性，改性云母粉呈亲油性，通过聚合促进剂过氧酸钾将改性云母粉枝接在改性高岭土的层状网格上，从而使复合填充物具有可塑性和屏蔽紫外光性能，同时，分散性能也高；将复合填料与其他原料混合后挤出，制备得到的MPP电力管，具有屏蔽紫外线的功能；复合填料由改性高岭土和改性云母粉复合形成，改性高岭土和改性云母粉均呈亲油性，增强了复合填料与基体聚丙烯的结合性能；改性高岭土和改性云母粉两种无机盐的结合，而无机粒子与聚丙烯存在协同增强效应，在增强本身具有的屏蔽紫外线、屏蔽红外线、抗磨、耐磨性能，还能有效提升拉伸强度、冲击强度、环刚度和弯曲强度，进而使管体达到防紫外光、抗氧化，耐磨的作用。

进一步，所述高岭土的质量分数大于98％，云母粉的质量分数大于98％。

若高岭土和云母粉的质量分数过小，则高岭土和云母粉中含有的杂质较多，杂质过多会影响高岭土本身的可塑性和结合性，而塑料中常用的云母粉一般都是超细云母粉，杂质过多会影响云母粉的填充效果。

进一步，所述超声波振荡频率为30-50Khz。

超声波的频率过大，会导致改性高岭土和改性云母粉之间的键能断裂，影响改性高岭土复合改性云母粉。

进一步，所述复合填充物的粒径为110-150nm。

若研磨成粒径过小的复合填充物，则无法保留云母本身特有的高径厚比结构，云母的高径厚比结构复合在高岭土的层状网格上，在管材的制备中，比起单一的填充物，提升效果更明显，且管材的尺寸稳定性更好。

本发明提供的一种抗氧化MPP电力管及其制备方法，将聚丙烯树脂、CPE树脂、复合填充物混合后制备得到的MPP电力管，其抗氧化性、耐磨性、环刚度和冲击强度显著提高。

具体实施方式

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：制备复合填充物一

称取wt％98的高岭土于容器中，将容器置于1200℃下煅烧1.5H后，得到煅烧高岭土粉，将煅烧高岭土粉与7份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH500，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到70℃，反应20min后，降温到50℃，于50℃条件下保温2.5H后冷却取出，于120℃条件下干燥1.5H后得到改性高岭土；

称取云母矿粉置于wt％10稀硫酸电解池中于0-18V、0-100A的高频脉冲电源的脉冲电流下电解，电解完成后，将电解液过滤、去离子水洗涤过滤后的云母粉沉淀物至中性，于100℃条件下干燥3H制得wt％98的云母粉，将wt％98的云母粉置于容器中，将容器置于550℃下煅烧2H后，得到煅烧超细云母粉，将煅烧超细云母粉于7份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH550，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到70℃，反应30min后，降温到50℃，于50℃条件下保温2H后冷却取出，于120℃条件下干燥1.5H后得到改性云母粉；

将改性高岭土和改性云母粉混合均匀后，加入过氧酸钾和水，升温到100℃，反应60min后，于100℃条件下超声波振荡0.5H，加压至2Mpa，降温至60℃，于60℃条件下保持1H后冷却取出，于100℃条件下干燥1H后，置于球磨机中球磨得到复合填充物。

经检测，制得的复合填充物的粒径为110-128nm。

实施例2：制备复合填充物二

称取wt％98的高岭土于容器中，将容器置于1000℃下煅烧2H后，得到煅烧高岭土粉，将煅烧高岭土粉与8份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH500，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到80℃，反应30min后，降温到50℃，于50℃条件下保温2H后冷却取出，于120℃条件下干燥2H后得到改性高岭土；

称取云母矿粉置于wt％10稀硫酸电解池中于0-18V、0-100A的高频脉冲电源的脉冲电流下电解，电解完成后，将电解液过滤、去离子水洗涤过滤后的云母粉沉淀物至中性，于100℃条件下干燥3H制得wt％98的云母粉，将wt％98的云母粉置于容器中，将容器置于600℃下煅烧3H后，得到煅烧超细云母粉，将煅烧超细云母粉于8份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH550，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到80℃，反应40min后，降温到50℃，于50℃条件下保温1.5H后冷却取出，于120℃条件下干燥1.5H后得到改性云母粉；

将改性高岭土和改性云母粉混合均匀后，加入过氧酸钾和水，升温到100℃，反应70min后，于100℃条件下超声波振荡0.5H，加压至2Mpa，降温至60℃，于60℃条件下保持1.5H后冷却取出，于100℃条件下干燥1.5H后，置于球磨机中球磨得到复合填充物。

经检测，制得的复合填充物的粒径为128-140nm。

实施例3：制备复合填充物三

称取1000g wt％98的高岭土于容器中，将容器置于900℃下煅烧1H后，得到煅烧高岭土粉，将煅烧高岭土粉与10份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH500，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到90℃，反应40min后，降温到50℃，于50℃条件下保温3H后冷却取出，于100℃条件下干燥3H后得到改性高岭土；

称取云母矿粉置于wt％10稀硫酸电解池中于0-18V、0-100A的高频脉冲电源的脉冲电流下电解，电解完成后，将电解液过滤、去离子水洗涤过滤后的云母粉沉淀物至中性，于100℃条件下干燥3H制得wt％98的云母粉，将wt％98的云母粉置于容器中，将容器置于620℃下煅烧1H后，得到煅烧超细云母粉，将煅烧超细云母粉于10份去离子水一起放入反应釜中，用计量泵加入偶联剂KH550，加入促进剂CZ后搅拌均匀，升温到90℃，反应50min后，降温到50℃，于50℃条件下保温3H后冷却取出，于100℃条件下干燥3H后得到改性云母粉；

将改性高岭土和改性云母粉混合均匀后，加入过氧酸钾和水，升温到100℃，反应90min后，于100℃条件下超声波振荡1H，加压至2Mpa，降温至60℃，于60℃条件下保持2H后冷却取出，于100℃条件下干燥2H后，置于球磨机中球磨得到复合填充物。

经检测，制得的复合填充物的粒径为142-150nm。

实施例4：MPP电力管的制备一

称取以下重量份的原料：聚丙烯80份、复合填充物20份、硅烷偶联剂2份、氧化聚乙烯蜡4份、稳定剂6份、CPE树脂5份、环氧大豆油7份、苯酰苯3份、聚丁二酸酯9份；

具体步骤如下：

称取原料后，将聚丙烯、CPE树脂投入高速混料机中，边搅拌边升温至100℃，搅拌时间为10min，搅拌均匀后，加入复合填充物、硅烷偶联剂、氧化聚乙烯蜡、稳定剂、环氧大豆油、苯酰苯、聚丁二酸酯，边搅拌边升温至130℃，搅拌时间为10min，搅拌均匀后得到混合原料；

挤出成型：将混合均匀后的原料转移至双螺杆挤出机中挤出，控制机筒温度为170℃，机头温度为190℃，冷却后得到抗氧化MPP电力管。

实施例5：MPP电力管的制备二

称取以下重量份的原料：聚丙烯90份、复合填充物30份、硅烷偶联剂3份、氧化聚乙烯蜡5份、稳定剂7份、CPE树脂7份、环氧大豆油5份、苯酰苯4份、聚丁二酸酯7份；

具体步骤如下：

称取原料后，将聚丙烯、CPE树脂投入高速混料机中，边搅拌边升温至110℃，搅拌时间15min，搅拌均匀后，加入复合填充物、硅烷偶联剂、氧化聚乙烯蜡、稳定剂、环氧大豆油、苯酰苯、聚丁二酸酯，边搅拌边升温至140℃，搅拌时间为20min，搅拌均匀后得到混合原料；

挤出成型：将混合均匀后的原料转移至双螺杆挤出机中挤出，控制机筒温度为175℃，机头温度为190℃，冷却后得到抗氧化MPP电力管。

实施例6：MPP电力管的制备三

称取以下重量份的原料：聚丙烯100份、复合填充物40份、硅烷偶联剂5份、氧化聚乙烯蜡8份、稳定剂10份、CPE树脂10份、环氧大豆油8份、苯酰苯5份、聚丁二酸酯5份；

具体步骤如下：

称取原料后，将聚丙烯、CPE树脂投入高速混料机中，边搅拌边升温至120℃，搅拌时间为20min，搅拌均匀后，加入复合填充物、硅烷偶联剂、氧化聚乙烯蜡、稳定剂、环氧大豆油、苯酰苯、聚丁二酸酯，边搅拌边升温至150℃，搅拌时间为30min，搅拌均匀后得到混合原料；

挤出成型：将混合原料转移至双螺杆挤出机中挤出，控制机筒温度为180℃，机头温度为200℃，冷却后得到抗氧化MPP电力管。

对实施例四、实施例五和实施例六以及购买的现有市面上的MPP电力管进行抗氧化性、耐磨性、环刚度和冲击强度测试，得到如下结果：

	紫外线老化(30天)	耐磨性	环刚度(3％)常温	冲击强度(KJ/m<sup>3</sup>)
					实施例四	无变化	35mg	63Mpa	286.57
实施例五	无变化	34.5mg	65Mpa	288.64
					实施例六	无变化	36mg	66Mpa	285.36
现有MPP电力管	稍变白	69mg	40Mpa	261.41

由上表可以看出，本发明制备的抗氧化MPP电力管，由于加入CPE树脂对聚丙烯原料进行改性，CPE树脂在聚丙烯基体中起耐候性、耐臭氧和耐老化的作用，增加了聚丙烯原料的抗氧化作用，由于加入复合填充物对聚丙烯树脂进行改性，由于复合填充物在聚丙烯基体中起屏蔽紫外线、抗磨、增加机械强度的作用，增加了聚丙烯原料的抗氧化性、耐磨性和环刚度，以及冲击强度，因此相对于市面上的MPP电力管来说，抗氧化性、耐磨性、环刚度和抗冲击强度均有较大的提升。

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)

1.一种抗氧化MPP电力管，其特征在于，所述抗氧化MPP电力管包括以下重量份的原料：聚丙烯80-100份、复合填充物20-40份、硅烷偶联剂1-5份、润滑剂4-8份、稳定剂5-10份、CPE树脂5-10份、增塑剂5-8份、苯酰苯3-5份、聚丁二酸酯5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种抗氧化MPP电力管，其特征在于，所述抗氧化MPP电力管包括以下重量份的原料：聚丙烯90份、复合填充物30份、硅烷偶联剂3份、润滑剂5份、稳定剂7份、CPE树脂7份、增塑剂5份、苯酰苯4份、聚丁二酸酯7份。

3.根据权利要求2所述的一种抗氧化MPP电力管，其特征在于，所述复合填充物由改性高岭土负载云母粉复合而成。

4.根据权利要求3所述的一种抗氧化MPP电力管，其特征在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡，增塑剂为环氧大豆油。

5.根据权利要求4所述的一种抗氧化MPP电力管的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

混料：将聚丙烯、CPE树脂投入高速混料机中，于100-120℃条件下搅拌10-20min，搅拌均匀后，加入复合填充物、硅烷偶联剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂、苯酰苯、聚丁二酸酯，升温至130-150℃，搅拌10-30min，搅拌均匀后得到混合原料；

挤出成型：将混合均匀后的原料转移至双螺杆挤出机中挤出，控制机筒温度为160-190℃，机头温度为190-200℃，冷却后得到抗氧化MPP电力管。

6.根据权利要求5所述的一种抗氧化MPP电力管的制备方法，其特征在于，所述复合填充物的制备方法如下：

改性高岭土的制备：取高岭土于1200℃下煅烧1.5H后得到煅烧高岭土粉，在煅烧高岭土粉中加入5-10份去离子水，加入偶联剂KH550、促进剂CZ，搅拌均匀后，于70-90℃条件下反应20-40min，于50℃条件下保温2-3H，干燥得到改性高岭土；

改性云母粉的制备：S1：将云母矿粉置于电解池中电解、过滤、洗涤和干燥，S2:将S1步骤制得的云母粉于550℃下煅烧2H后得到煅烧超细云母粉，在煅烧超细云母粉中加入5-10份去离子水，加入偶联剂KH550、促进剂CZ，搅拌均匀后，于70-90℃条件下反应30-50min，于50℃条件下保温2-3H，干燥得到改性云母粉；

复合填充物的制备：将改性高岭土和改性云母粉混合均匀，加入过氧酸钾、水，于100℃条件下反应60-90min，超声波振荡0.5-1H后，加压降温，加压至2Mpa,降温至60℃，保持1-2H，冷却、取出、于球磨机中球磨得到复合填充物。

7.根据权利要求6所述的一种抗氧化MPP电力管的制备方法，其特征在于，所述高岭土的质量分数大于98％，云母粉的质量分数大于98％。

8.根据权利要求7所述的一种抗氧化MPP电力管的制备方法，其特征在于，所述超声波振荡频率为30-50Khz。

9.根据权利要求8所述的一种抗氧化MPP电力管的制备方法，其特征在于，所述复合填充物的粒径为110-150nm。