CN113527806A - 一种超强型电力通信管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力通信管技术领域，公开了一种超强型电力通信管及其制备方法，原材料包括聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅烷偶联剂、抗氧化剂、分散剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、润滑剂和改性碳酸钙，改性碳酸钙的质量为总原料质量的9‑13％且为经过亲油改性的碳酸钙，制备时将聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶和石墨烯进行混合，投入高速混料机中搅拌，加热温度在120‑130℃；加入改性碳酸钙、分散剂、抗氧化剂和增塑剂，将温度提升至140‑145℃搅拌均匀；加入硅烷偶联剂、阻燃剂、稳定剂和润滑剂，将温度提升至150‑155℃搅拌均匀，得到共混料；注入到柱塞式挤出机中挤出成型得到MPP聚丙烯电力通信管。本发明在即保证其更高环刚度的同时，保证电力通信管的高抗拉伸性能。
Description
技术领域
本发明涉及电力通信管技术领域，尤其涉及一种超强型电力通信管及其制备方法。
背景技术
随着我国电力事业的高速发展，与之配套的电力管道的用量也在与日增加，普通的电力管道长期深埋地下，受压力、使用年限、雨水、污水侵蚀等条件的影响，大大减少了使用寿命。电缆在管道中无分隔排列，一旦管道外壁腐蚀破裂，将影响管道内的每一根电缆，而且普通的电力管道无专门的排水设置，管道破裂后雨水或污水将直接浸湿管道中的每一根电缆，影响整条电力管道的使用安全，给管道中的电力电缆的正常使用埋下了严重的隐患，一旦发生不可抗力的损毁，将会带来严重、大量的经济损失。所以，现在大部分施工采用的是MPP标准电力管道，MPP管是采用改性聚丙烯为主要原材料的非开挖电力管，其铺设无须大量挖泥、挖土及破坏路面，主要在道路、铁路、建筑物、河床下等特殊地段敷设使用。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，能够避免因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素。另外，非开挖电力管还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设，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电力通信管埋藏于地下，就需要其具有较强的环刚度，现在市场上的MPP电力通信管一般有两种：4千牛和8千牛，就是大家常说的SN4与SN8级别，MPP电力通信管的承压能力与MPP电力通信管的埋深成正比，一般SN4的埋深在1.5米左右，不要超过2米，SN8的埋深在2.5米，不要超过3米。但随着城市电力通讯设施的建设要求越来越高，更多的MPP电力通信管需要埋藏于更深的地下，这样就对MPP电力通信管的环刚度提出了越来越高的要求。
目前，为增加MPP电力通信管的环刚度，常用的方法是在共混料配方中加入比如碳酸钙等填料，碳酸钙填料的加入可以增加共混料的表观弹性模量，从而提升MPP电力通信管的环刚度；一般情况下，随着碳酸钙填料含量的增加而环刚度升高，但是碳酸钙填料的比例加到一定程度之后，碳酸钙填料会发生团聚，从而使其与基体树脂的界面结合力变差，在拉伸时，填料容易与基体树脂发生剥离，从而降低MPP电力通信管的抗拉伸强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种超强型电力通信管及其制备方法，能够在即保证其更高环刚度的同时，保证电力通信管的高抗拉伸性能。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种超强型电力通信管，所述电力通信管包括以下原材料，聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅烷偶联剂、抗氧化剂、分散剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、润滑剂和改性碳酸钙，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的9-13％，所述改性碳酸钙为经过亲油改性的碳酸钙。
本方案中，聚丙烯树脂作为共混料的基体树脂，三元乙丙橡胶可以增加聚丙烯电力通讯管对改性碳酸钙的吸收，同时增加聚丙烯电力通信管的耐热、耐臭氧、耐老化性能。碳酸钙本身是具有亲水疏油性，其在聚丙烯树脂中分散性较差，容易发生团聚；但本方案中的经过亲油改性的碳酸钙，其能改善与聚丙烯树脂等高分子化合物之间结合能力，从而使得碳酸钙能够均匀的分散在共混料中，进而使得生产的MPP电力通信管在即保证其更高环刚度的同时，保证MPP电力通信管的高抗拉伸性能。
进一步，按质量份数，所述MPP电力通信管的原材料组分包括：聚丙烯树脂为80-100份，三元乙丙橡胶为20-30份，硅烷偶联剂2-4份、抗氧化剂2-3份、分散剂2-4份、增塑剂为3-4份、阻燃剂3-5份、稳定剂1-2份、润滑剂0.3-0.8份，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的10-12％。
进一步，按质量份数，所述MPP电力通信管的原材料组分包括：聚丙烯树脂为90份，三元乙丙橡胶为25份，硅烷偶联剂3份、抗氧化剂2.5份、分散剂3份、增塑剂为3.5份、阻燃剂4份、稳定剂1.5份、润滑剂0.5份，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的11％。
进一步，所述MPP电力通信管的原材料中还包括0.01-0.03质量份数的石墨烯。
因为石墨烯为具有网状的C-C结构，经研究，当石墨烯加入到本方案MPP电力通信管的共混料中后，聚丙烯树脂的长分子链端部可以部分的穿入到网状的C-C结构内，从而对聚丙烯树脂的长分子链形成缠结，进而提升聚丙烯树脂分子之间的作用力，进而进一步的提升MPP电力通信管的抗拉伸性能。
进一步，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的一种或多种组合；抗氧化剂为亚磷酸三酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；稳定剂为铅盐稳定剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；阻燃剂为十溴二苯醚、四溴双酚A、十溴二苯基乙烷中的一种或多种组合。
本发明还公开了一种超强型电力通信管的制备方法，使用上述的原材料，包括以下步骤：
A1、将聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶和石墨烯进行混合，投入高速混料机中加入搅拌均匀，所述高速混料机中的加热温度在120-130℃；
A2、加入改性碳酸钙、分散剂、抗氧化剂和增塑剂，将温度提升至140-145℃，搅拌均匀；
A3、加入硅烷偶联剂、阻燃剂、稳定剂和润滑剂，将温度提升至150-155℃，搅拌均匀，得到共混料；
A4、将步骤A3得到的共混料注入到柱塞式挤出机中，设置主机温度为170-175℃，模具温度为175-180℃，口模温度为180-185℃，挤出成型，冷却后得到MPP聚丙烯电力通信管。
进一步，所述步骤A1和A2中的搅拌时间均为20-40min，所述步骤A3中的搅拌时间为40-60mim。
进一步，所述改性碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
B1、取50-60质量份的碳酸钙粉末加入到水中高速搅拌，然后对悬浮液使用脉冲激光束进行扫描，形成悬浮液；
B2、将步骤B1得到的悬浮液加热到70-80℃，然后加入12-18质量份的脂肪酸和2-3质量份的乳化剂，高速搅拌，得到乳化液；
B3、将乳化液经过压滤脱水、烘干、粉碎、研磨，得到改性碳酸钙。
进一步，所述步骤B1中脉冲激光束扫描的脉宽范围为5-120ns，波长为532nm，最大功率密度为3KW/mm2，扫描速度范围0.5-1.5m/s，光斑直径为15-30μm。
进一步，所述碳酸钙粉末的粒径为50-100目。
进一步，所述脂肪酸为硬脂酸，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
本发明的有益效果：
本发明经过亲油改性的碳酸钙，其能改善与聚丙烯树脂等高分子化合物之间结合能力，从而使得碳酸钙能够均匀的分散在共混料中，进而使得生产的MPP电力通信管在即保证其更高环刚度的同时，保证MPP电力通信管的高抗拉伸性能。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
实施例1、
本实施例进行改性碳酸钙的制备，本实施例的具体制备步骤如下：
取50-60kg、粒径为50-100目的碳酸钙粉末，加入到50-60kg的去离子水中，在2000-3000r/min的转速下高速搅拌10分钟，然后使用脉冲激光束进行扫描，形成悬浮液，其中脉冲激光束扫描的脉宽范围为5-120ns，波长为532nm，最大功率密度为3KW/mm2，扫描速度范围0.5-1.5m/s，光斑直径为15-30μm；
将悬浮液加热到70-80℃，然后加入12-18kg的硬脂酸和2-3kg的十二烷基苯磺酸钠，在3000-4000r/min的转速下高速搅拌10分钟，得到乳化液；
最后将上述制备得到的乳化液经过压滤脱水、烘干、粉碎、研磨，得到改性碳酸钙粉末。
实施例2、
本实施例进行改性碳酸钙的制备，本实施例的具体制备步骤如下：
取50-60kg、粒径为50-100目的碳酸钙粉末，加入到50-60kg的去离子水中，在2000-3000r/min的转速下高速搅拌10分钟，然后使用脉冲激光束进行扫描，形成悬浮液，其中脉冲激光束扫描的脉宽范围为5-120ns，波长为532nm，最大功率密度为3KW/mm2，扫描速度范围0.5-1.5m/s，光斑直径为15-30μm；
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最后将上述制备得到的乳化液经过压滤脱水、烘干、粉碎、研磨，得到改性碳酸钙粉末。
实施例3、
本实施例进行改性碳酸钙的制备，本实施例的具体制备步骤如下：
取50-60kg、粒径为50-100目的碳酸钙粉末，加入到50-60kg的去离子水中，在2000-3000r/min的转速下高速搅拌10分钟，然后使用脉冲激光束进行扫描，形成悬浮液，其中脉冲激光束扫描的脉宽范围为5-120ns，波长为532nm，最大功率密度为3KW/mm2，扫描速度范围0.5-1.5m/s，光斑直径为15-30μm；
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最后将上述制备得到的乳化液经过压滤脱水、烘干、粉碎、研磨，得到改性碳酸钙粉末。
实施例4、
本实施例进行MPP电力通信管的制备，本实施例的制备方法包括以下步骤：
A1、将80kg的聚丙烯树脂、20kg的三元乙丙橡胶和0.01kg石墨烯进行混合，投入300r/min的转速下高速混料机中加入搅拌20min，高速混料机中的加热温度在120℃；本实施例使用的石墨烯为实施例2制备的石墨烯。
A2、加入总原料质量10％的改性碳酸钙、2kg的分散剂、2kg的抗氧化剂和3kg的增塑剂，将温度提升至140℃，搅拌20min。
A3、加入2kg的硅烷偶联剂、3kg的阻燃剂、1kg的稳定剂和0.3kg的润滑剂，将温度提升至150℃，搅拌40min，得到共混料；其中本实施例的分散剂为三乙基己基磷酸；抗氧化剂为亚磷酸三酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；稳定剂为铅盐稳定剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；阻燃剂为十溴二苯醚。
A4、将步骤A3得到的共混料注入到柱塞式挤出机中，设置主机温度为170℃，模具温度为175℃，口模温度为180℃，挤出成型，冷却后得到本实施例的MPP聚丙烯电力通信管。
实施例5、
A1、将90kg的聚丙烯树脂、25kg的三元乙丙橡胶和0.02kg石墨烯进行混合，投入450r/min的转速下高速混料机中加入搅拌30min，高速混料机中的加热温度在125℃；本实施例使用的石墨烯为实施例2制备的石墨烯。
A2、加入总原料质量11％的改性碳酸钙、3kg的分散剂、2.5kg的抗氧化剂和3.5kg的增塑剂，将温度提升至142℃，搅拌30min。
A3、加入3kg的硅烷偶联剂、4kg的阻燃剂、1.5kg的稳定剂和0.55kg的润滑剂，将温度提升至153℃，搅拌50min，得到共混料；本实施例的分散剂为十二烷基硫酸钠；抗氧化剂为亚磷酸三酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；稳定剂为铅盐稳定剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；阻燃剂为四溴双酚A。
A4、将步骤A3得到的共混料注入到柱塞式挤出机中，设置主机温度为172℃，模具温度为177℃，口模温度为182℃，挤出成型，冷却后得到本实施例的MPP聚丙烯电力通信管。
实施例6、
A1、将100kg的聚丙烯树脂、30kg的三元乙丙橡胶和0.03kg石墨烯进行混合，投入600r/min的转速下高速混料机中加入搅拌40min，高速混料机中的加热温度在130℃；本实施例使用的石墨烯为实施例2制备的石墨烯。
A2、加入总原料质量12％的改性碳酸钙、4kg的分散剂、3kg的抗氧化剂和4kg的增塑剂，将温度提升至145℃，搅拌40min。
A3、加入4kg的硅烷偶联剂、5kg的阻燃剂、2kg的稳定剂和0.8kg的润滑剂，将温度提升至155℃，搅拌60min，得到共混料；本实施例的分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的组合；抗氧化剂为亚磷酸三酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；稳定剂为铅盐稳定剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；阻燃剂为十溴二苯醚、四溴双酚A、十溴二苯基乙烷中的组合。
A4、将步骤A3得到的共混料注入到柱塞式挤出机中，设置主机温度为175℃，模具温度为180℃，口模温度为185℃，挤出成型，冷却后得到本实施例的MPP聚丙烯电力通信管。
实施例7、
实施例7与实施例5对比，其区别仅仅在于：本实施例的步骤A1中，没有添加石墨烯。
实施例8、
实施例8与实施例5对比，其区别仅仅在于：本实施例使用的改性碳酸钙为实施例1制备的改性碳酸钙。
实施例9、
实施例9与实施例5对比，其区别仅仅在于：本实施例使用的改性碳酸钙为实施例3制备的改性碳酸钙。
实施例10、
实施例10与实施例5对比，其区别仅仅在于：本实施例中使用的为普通的碳酸钙粉末。
下面将实施例4-实施例10制备的MPP聚丙烯电力通信管，以及现有的普通MPP聚丙烯电力通信进行环刚度和拉伸强度的测试，其中制备的MPP聚丙烯电力通信管的外径均为110mm，壁厚为5mm，均在23±2℃的条件下进行测试，具体结果如下：
| 实施例 | 环刚度(千牛) | 电力通信管拉伸强度(Mpa) |
| 实施例4 | 12.2 | 28.8 |
| 实施例5 | 12.5 | 29.8 |
| 实施例6 | 12.4 | 29.6 |
| 实施例7 | 12.5 | 26.4 |
| 实施例8 | 12.3 | 28.1 |
| 实施例9 | 12.4 | 27.9 |
| 实施例10 | 11.4 | 19.8 |
| 现有电力通信管 | 8.2 | 22.1 |
从上述的试验结果可以看出：
1、从实施例4-实施例6的试验结果对比可以看出，使用实施例5的原材料配方制备出的MPP聚丙烯电力通信管在环刚度和拉伸强度上均更好，材料配方更优。
2、从实施例5与实施例7的试验结果可以看出，在共混料中加入石墨烯，可以增加MPP聚丙烯电力通信管的拉伸强度。
3、从实施例5与实施例8和实施例9的试验结果可以看出，使用实施例2的改性碳酸钙制备方法制备的改性碳酸钙，得到的MPP聚丙烯电力通信管在环刚度和拉伸强度上均更好。
4、从实施例5与实施例10的试验结果可以看出，使用本发明制备的改性碳酸钙，可以使得MPP聚丙烯电力通信管在环刚度和拉伸强度上的性能均更优。
5、从实施例4-实施例6与现有现有电力通信管的对比可以看出，本发明生产的MPP电力通信管在即保证其更高环刚度的同时，保证MPP电力通信管的抗拉伸性能。
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 (10)
1.一种超强型电力通信管，其特征在于：所述电力通信管包括以下原材料，聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅烷偶联剂、抗氧化剂、分散剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、润滑剂和改性碳酸钙，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的9-13％，所述改性碳酸钙为经过亲油改性的碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种超强型电力通信管，其特征在于：按质量份数，所述电力通信管的原材料组分包括聚丙烯树脂为80-100份，三元乙丙橡胶为20-30份，硅烷偶联剂2-4份、抗氧化剂2-3份、分散剂2-4份、增塑剂为3-4份、阻燃剂3-5份、稳定剂1-2份、润滑剂0.3-0.8份，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的10-12％。
3.根据权利要求2所述的一种超强型电力通信管，其特征在于：按质量份数，所述电力通信管的原材料组分包括聚丙烯树脂为90份，三元乙丙橡胶为25份，硅烷偶联剂3份、抗氧化剂2.5份、分散剂3份、增塑剂为3.5份、阻燃剂4份、稳定剂1.5份、润滑剂0.5份，所述改性碳酸钙的质量为总原料质量的11％。
4.根据权利要求3所述的一种超强型电力通信管，其特征在于：所述电力通信管的原材料中还包括0.01-0.03质量份数的石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种超强型电力通信管，其特征在于：所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的一种或多种组合；抗氧化剂为亚磷酸三酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；稳定剂为铅盐稳定剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡；阻燃剂为十溴二苯醚、四溴双酚A、十溴二苯基乙烷中的一种或多种组合。
6.一种超强型电力通信管的制备方法，其特征在于：使用如权利要求5所述的原材料，包括以下步骤：
A1、将聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶和石墨烯进行混合，投入高速混料机中搅拌均匀，所述高速混料机中的加热温度在120-130℃；
A2、加入改性碳酸钙、分散剂、抗氧化剂和增塑剂，将温度提升至140-145℃，搅拌均匀；
A3、加入硅烷偶联剂、阻燃剂、稳定剂和润滑剂，将温度提升至150-155℃，搅拌均匀，得到共混料；
A4、将步骤A3得到的共混料注入到柱塞式挤出机中，设置主机温度为170-175℃，模具温度为175-180℃，口模温度为180-185℃，挤出成型，冷却后得到MPP聚丙烯电力通信管。
7.根据权利要求6所述的一种超强型电力通信管的制备方法，其特征在于：所述步骤A1和A2中的搅拌时间均为20-40min，所述步骤A3中的搅拌时间为40-60mim。
8.根据权利要求7所述的一种超强型电力通信管的制备方法，其特征在于：所述改性碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
B1、取50-60质量份的碳酸钙粉末加入到水中高速搅拌，然后对悬浮液使用脉冲激光束进行扫描，形成悬浮液；
B2、将步骤B1得到的悬浮液加热到70-80℃，然后加入12-18质量份的脂肪酸和2-3质量份的乳化剂，高速搅拌，得到乳化液；
B3、将乳化液经过压滤脱水、烘干、粉碎、研磨，得到改性碳酸钙。
9.根据权利要求8所述的一种超强型电力通信管的制备方法，其特征在于：所述步骤B1中脉冲激光束扫描的脉宽范围为5-120ns，波长为532nm，最大功率密度为3KW/mm2，扫描速度范围0.5-1.5m/s，光斑直径为15-30μm。
10.根据权利要求9所述的一种超强型电力通信管的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸为硬脂酸，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
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| CN202110712995.4A CN113527806A (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种超强型电力通信管及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114672097A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-06-28 | 广东中讯通讯设备实业有限公司 | 一种高韧性改性聚丙烯电力导管及其制备方法 |
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2021
- 2021-06-25 CN CN202110712995.4A patent/CN113527806A/zh active Pending
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