CN112852071B - 一种高抗压的pvc电工套管及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高抗压的PVC电工套管及其制备方法和应用。该PVC电工套管，由如下重量份数的组分组成：PVC树脂100份；碳酸钙10～20份；改性沸石粉1～5份；氧化镁1～5份；稳定剂1～8份；润滑剂2～5份；抗冲改性剂0～1份；钛白粉0～5份；加工助剂0～1份；所述改性沸石粉的粒径为1500～2000目，所述改性沸石粉为酸改性的沸石粉。本发明选用氧化镁、改性沸石粉和碳酸钙作为填料，大大增强了PVC管的力学性能，特别是抗压性能，且阻燃性能也有所提升，成本低，利于推广应用。

Description

一种高抗压的PVC电工套管及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于PVC管材技术领域，具体涉及一种高抗压的PVC电工套管及其制备方法和应用。
背景技术
现如今PVC电工套管在安装室内暗线上应用非常普遍，在混凝土内、楼板间或墙内作为电线导管，这对PVC电工套管的耐压能力提出了要求，目前常用的中型和重型PVC电工套管抗压能力一般，在埋管中可能会因外力破损。因此改进现有的PVC电工套管配方，增强PVC电工套管的抗压能力是一个研究方向。
目前市场上PVC电工套管还是以添加碳酸钙来作为管道的常规无机填料(例如CN106589698A)，或者选用一种或多种价格昂贵的填料来增强电工套管的力学性能。但是碳酸钙的颗粒形态是无规则块状，它在与PVC树脂混合后，颗粒与颗粒之间产生大量空隙，受到外力冲击容易破裂，过多填充价格昂贵的填料又会导致产品成本过高。
因此，开发一种抗压性能优异，成本低，易于推广应用的PVC管材具有重要的研究意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的PVC电工套管抗压性能不佳，成本高，不利于推广应用的缺陷或不足，提供一种高抗压的PVC电工套管。本发明选用碳酸钙、氧化镁和改性沸石粉作为填料，利用三者的协同作用大大增强了PVC电工套管的力学性能(冲击强度、抗压性能、断裂伸长率等)和阻燃性能，特别是抗压性能，且成本低，利于推广应用。
本发明的另一目的在于提供上述高抗压的PVC电工套管的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述高抗压的PVC电工套管在电线导管方面中的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种高抗压的PVC电工套管，由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002914109400000011
Figure BDA0002914109400000021
所述改性沸石粉的粒径为1500～2000目，所述改性沸石粉为酸改性的沸石粉。
沸石粉为架状硅酸盐矿物，拥有丰富的孔道结构，能够通过这种特殊结构吸附或负载功能粒子。向PVC树脂中添加沸石粉后，能够抑制PVC树脂的自动催化作用，同时可吸附置换不稳定的烯丙基氯原子，有效防止PVC树脂的热降解。故作为功能性复合材料，沸石粉极具潜力，目前研究和关注的热点。
本发明的发明人尝试利用沸石粉和碳酸钙来作为填料，以提升性能和降低成本。但发现天然沸石粉粒径目数低，比表面积小，作为填料使用时分散性差，无法提升有效的提升成品力学性能；另外，天然沸石粉还存在颜色偏黄偏灰影响成品的美观的缺点，进一步制约了它的开发利用。
经过多次尝试发现，将碳酸钙、改性沸石粉和氧化镁三者特定配比后作为填料，可起到协同增效作用。具体地，(1)对沸石粉的粒径进行优选并对其进行酸改性，大目数的沸石粉比表面积高，分散性好；沸石粉进行酸改性处理可增强其吸附置换能力。因为沸石粉结构中有丰富的孔道结构，利用酸侵蚀沸石粉内部中孔、大孔孔结构塌陷，使其沸石粉的孔容积变小，形成更为细小的微孔结构，增加了其比表面积，接触面大更有利于离子的吸附从而提升吸附置换能力。在加工熔融状态下，处理过沸石粉可凭借其优异性能，均匀的分散在材料中，结合其他填料增强物理性能；(2)氧化镁、碳酸钙可与PVC树脂在高温共混。氧化镁是一种活泼的离子化合物，在高温中熔融，其镁阳离子和氧阴离子活动剧烈。同时PVC树脂、碳酸钙在高温下，钙阳离子和氯阴离子也会游离出来，利用沸石粉的优异的吸附置换能力，为离子之间形成化学键提供载体，起到桥梁作用。既存在烯烃主链间的共价键，又存在分子间部分连接的络合离子键，形成一种钙离子、镁+离子离子型类热塑性弹性体，这种类离子型弹性体强度高，抗压性能优越，同时具有一定的阻燃性；(3)另外，通过调整碳酸钙、改性沸石粉和氧化镁的用量，利用碳酸钙的高白度，可避免成品偏黄偏灰的问题，易于推广应用。
本发明提供的PVC电工套管利用碳酸钙、改性沸石粉和氧化镁的协同作用，大大增强了PVC管的抗压性能，且成本低，利于推广应用。
优选地，高抗压的PVC电工套管由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002914109400000031
优选地，所述改性沸石粉通过如下过程改性得到：将沸石粉粉碎至粒径为1500～2000目，然后利用酸液浸泡，洗涤干燥即得所述改性沸石粉。
更为优选地，利用碾磨机进行粉碎。
更为优选地，所述酸液为硫酸溶液、盐酸溶液或磷酸溶液中的一种或几种；所述酸液的浓度为0.01～0.05mol/L。
更为优选地，
优选地，所述稳定剂为钙锌类稳定剂。
钙锌类稳定剂具有良好的热稳定性、光稳定性、透明性和着色力。
更为优选地，所述钙锌类稳定剂为JCS-108A、JCS-108B、JCS-315A中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡或硬脂酸中的一种或几种。
润滑剂能够降低PVC加工过程中分子之间及其与加工设备之间的摩擦，从而改善树脂的流动性，提高制品的透明度及光洁度。
优选地，所述抗冲改性剂甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物(MBS类)或氯化聚乙烯(CPE)中的一种或几种。
更为优选地，所述甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物为LB-564、B-564或MBS-66中的一种或几种。
更为优选地，所述氯化聚乙烯为135A、135B或140B中的一种或几种。
优选地，钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉。
金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉结构致密，比较稳定，光学活性小，有较高的遮盖力和消色力，提高管材的白度和耐候性。
优选地，所述加工助剂为丙烯酸酯类化合物。
更为优选地，所述丙烯酸酯类化合物为LPA40、PA20或K400P中的一种或几种。
上述高抗压的PVC电工套管的制备方法，包括如下步骤：将PVC树脂、碳酸钙、改性沸石粉、氧化镁、稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、钛白粉和加工助剂混合，干燥后热混，冷混，造粒，成型。
具体地，包括如下步骤：将PVC树脂、碳酸钙、改性沸石粉、氧化镁、稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、钛白粉和加工助剂于105～110℃下进行干燥处理，烘干水分，再经高速混合机(热混机)进行混合，热混至120～130℃，然后排入低速混合机(冷混机)中冷却，冷混到40～45℃出料，最后在挤出机中进行造粒，所得粒料再挤出成型。
上述高抗压的PVC电工套管在电线导管方面中的应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明选用碳酸钙、氧化镁和改性沸石粉作为填料，利用三者的协同作用大大增强了PVC电工套管的力学性能(冲击强度、抗压性能、断裂伸长率等)和阻燃性能，特别是抗压性能，且成本低，利于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
本发明各实施例和对比例选用的改性沸石粉通过如下过程处理得到：将天然沸石粉用研磨机粉碎至粒径为1500～2000目，然后利用0.01～0.05mol/L硫酸溶液、盐酸溶液或磷酸溶液浸泡2min，洗涤干燥即得所述改性沸石粉。
实施例1
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙20份、改性沸石粉1份、氧化镁2份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂LPA40 0.5份、抗冲改性剂CPE 0.5份。
将上述各组分于105～110℃下进行干燥处理，烘干水分，在经热混机进行高速热混处理，热混至120～130℃，然后排入冷混机中将混好的物料进行冷却，冷混到45℃出料，在挤出机中进行造粒，所得粒料再挤出成型得PVC电工套管。
实施例2
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙20份、改性沸石粉2份、氧化镁2份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂LPA40 0.5份、抗冲改性剂CPE 0.5份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
实施例3
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙20份、改性沸石粉3份、氧化镁2份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂LPA40 0.5份、抗冲改性剂CPE 0.5份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
实施例4
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙20份、改性沸石粉5份、氧化镁2份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂LPA40 0.5份、抗冲改性剂CPE 0.5份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
实施例5
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙10份、改性沸石粉5份、氧化镁1份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(锐钛型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂K400P 0.5份、抗冲改性剂CPE0.5份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
实施例6
本实施例提供一种PVC电工套管，其配方如下。
PVC树脂100份、碳酸钙10份、改性沸石粉1份、氧化镁1份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)8份、加工助剂LPA400.8份、抗冲改性剂CPE 0.8份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
实施例7
PVC树脂100份、碳酸钙20份、改性沸石粉2份、氧化镁2份、石蜡1份、PE蜡1份、硬脂酸1份、钛白粉(金红石型)5份、钙锌稳定剂(JCS-108A)5份、加工助剂LPA40 0.2份、抗冲改性剂CPE 0.2份。
按照实施例1相同的方法制备得到PVC电工套管。
对比例1
本对比例提供一种PVC电工套管，其配方中除不选用改性沸石粉和氧化镁外，其余均与实施例3一致。
对比例2
本对比例提供一种PVC电工套管，其配方中除不选用氧化镁外，其余均与实施例3一致。
对比例3
本对比例提供一种PVC电工套管，其配方中除选用的沸石粉为天然沸石粉，粒径为200～500目外，其余均与实施例3一致。
对各实施例和对比例得到的管材进行如下测试，测试结果如表1。
(1)拉伸强度测试：GB/T 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定第二部分。
(2)断裂伸长率测试：GB/T 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定第二部分。
(3)载荷1min时的Df(1250N)测试：JG/T 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》。
(4)卸荷1min时的Df(1250N)：G/T 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》。
(5)氧指数(OI)测试：GBT 2406.2-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验。
表1各实施例和对比例提供的管材的性能测试结果
Figure BDA0002914109400000071
从表1可知，本发明各实施例的管材均具有较好的抗冲击抗压力学性能和阻燃性能，其中实施例3的管材的拉伸强度、断裂生长率、抗压性能等力学性能最佳，阻燃性能有所提高，表明碳酸钙、改性沸石粉和氧化镁的质量比为20:3:2时，三者协同增强效果最为优异。
未添加改性沸石粉、氧化镁的对比例1的管材力学性能比相较于实施例1～7较差，拉伸性能、抗压性能数值低；仅添加碳酸钙和改性沸石粉的对比例2的管材力学性能相较于对比例1好，但是低于实施例1～7，且阻燃氧指数性能较差；添加了常规天然沸石粉的对比例3的管材力学性能比相较于实施例1～7较差。表明沸石粉的改性处理和氧化镁的加入能有效增强管材抗冲击抗压力学性能和阻燃性能。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高抗压的PVC电工套管，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
PVC树脂 100份；
碳酸钙 10～20份；
改性沸石粉 1～5份；
氧化镁 1～5份；
稳定剂 1～8份；
润滑剂 2~5份；
抗冲改性剂 0~1份
钛白粉 0～5份
加工助剂 0～1份；
所述改性沸石粉的粒径为1500~2000目，所述改性沸石粉为酸改性的沸石粉；
所述改性沸石粉通过如下过程改性得到：将沸石粉粉碎至粒径为1500~2000目，然后利用酸液浸泡，洗涤干燥即得所述改性沸石粉；
所述酸液为硫酸溶液、盐酸溶液或磷酸溶液。
2.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
PVC树脂 100份；
碳酸钙 10～20份；
改性沸石粉 1～5份；
氧化镁 1～2份；
稳定剂 5～8份；
润滑剂 2份；
抗冲改性剂 0.2～0.8份
钛白粉 5份
加工助剂 0.2～0.8份。
3.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，所述酸液的浓度为0.01~0.05 mol/L。
4.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，所述稳定剂为钙锌类稳定剂；所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡或硬脂酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，所述抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物或氯化聚乙烯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉。
7.根据权利要求1所述高抗压的PVC电工套管，其特征在于，所述加工助剂为丙烯酸酯类。
8.权利要求1~7任一所述高抗压的PVC电工套管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PVC树脂、碳酸钙、改性沸石粉、氧化镁、稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、钛白粉和加工助剂混合，干燥后热混，冷混，造粒，成型。
9.权利要求1~7任一所述高抗压的PVC电工套管在电线导管方面中的应用。
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