CN113744923A - 一种具有高耐热性的mpp电缆护套管及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有高耐热性的MPP电缆护套管及其生产工艺，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间；将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管；设置玻璃纤维作为缓冲层，能够提高护套管的抗冲击性能，还制备出阻燃高耐热层，具有优异的阻燃性能，当与填充料共混入基体中时，在填充料的催化作用下加快发挥阻燃功效，赋予该电缆护套管优异的阻燃性能。

Description

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管及其生产工艺

技术领域

本发明属于电缆料技术领域，具体地，涉及一种具有高耐热性的MPP电缆护套管及其生产工艺。

背景技术

MPP管又称MPP电力电缆保护管，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管采用改性聚丙烯为主要原材料，管材具有优良的电气绝缘性、较高的热变形温度和低温冲击性能，可热熔焊对接，适用于10KV以上高压输电线电缆排管。

但是现有的MPP电力电缆保护管的防火隔热能力较差，在实际过程中使用时，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高耐热性的MPP电缆护套管及其生产工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间，所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，40-45℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料。

步骤S1中将水杨醛溶解于氢氧化钾水溶液中，之后在过氧化氢的氧化作用下反应生成中间体1，其为一种预聚体，之后乙酸钴的甲醇溶液共混，制备出填充料，该填充料为水杨醛和金属钴的络合物，将其加入基体中，当体系燃烧时其能够与协同料发挥协同功效，催化体系形成稳定的碳层，进而隔绝氧气和热，提高阻燃效果。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，用体积分数50％丙酮水溶液洗涤后用去离子水再次洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料；

步骤S3中三聚氯氰和KH550反应生成中间体b,之后与乙二胺反应生成中间体c，最后聚合生成协同料，反应过程如下所示：

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料均匀加入料筒中，以150-200r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为100-150r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为100-120∶1-3∶2-3∶1-1.5∶1.5-3.5∶5-10。

进一步地：所述绝缘层为交联聚乙烯材料。

进一步地：所述缓冲层为玻璃纤维。

进一步地：步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的10-15％，步骤S2中控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL，步骤S3中控制三聚氯氰和丙酮的用量比为35.68-37.80g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5-5.8g∶25mL。

进一步地：步骤S3中所述混合液a为乙二胺和质量分数10％氢氧化钠水溶液按照1∶10的重量比混合而成。

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管的生产工艺，包括如下步骤：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。

本发明的有益效果：

本发明MPP电缆护套管包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，设置玻璃纤维作为缓冲层，能够提高护套管的抗冲击性能，还制备出阻燃高耐热层，制备过程中骤S1中将水杨醛溶解于氢氧化钾水溶液中，之后在过氧化氢的氧化作用下反应生成中间体1，其为一种预聚体，之后乙酸钴的甲醇溶液共混，制备出填充料，该填充料为水杨醛和金属钴的络合物，将其加入基体中，当体系燃烧时其能够与协同料发挥协同功效，催化体系形成稳定的碳层，进而隔绝氧气和热，提高阻燃效果，从结构上看该协同料为一种含有三嗪类结构的化合物，具有优异的阻燃性能，当与填充料共混入基体中时，在填充料的催化作用下加快发挥阻燃功效，赋予该电缆护套管优异的阻燃性能。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间；

好电缆护套管包括如下步骤制成：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。

所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，40℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1，步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的10％；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料，控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，用体积分数50％丙酮水溶液洗涤后用去离子水再次洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料，控制三聚氯氰和丙酮的用量比为35.68g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5g∶25mL；

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂1010、环氧大豆油、填充料和协同料均匀加入料筒中，以150r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为100r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为100∶1∶2∶1∶1.5∶5。

实施例2

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间；

好电缆护套管包括如下步骤制成：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。

所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，42℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1，步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的12％；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料，控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，用体积分数50％丙酮水溶液洗涤后用去离子水再次洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料，控制三聚氯氰和丙酮的用量比为35.80g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5.4g∶25mL；

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂1010、环氧大豆油、填充料和协同料均匀加入料筒中，以150r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为100r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为110∶1.5∶2.5∶1.2∶2∶8。

实施例3

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间；

好电缆护套管包括如下步骤制成：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。

所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，45℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1，步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的14％；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料，控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，用体积分数50％丙酮水溶液洗涤后用去离子水再次洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料，控制三聚氯氰和丙酮的用量比为37.50g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5.6g∶25mL；

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂1010、环氧大豆油、填充料和协同料均匀加入料筒中，以200r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为150r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为118∶2.5∶2.5∶1.4∶3∶8。

实施例4

一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间；

好电缆护套管包括如下步骤制成：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。

所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，45℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1，步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的15％；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料，控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，用体积分数50％丙酮水溶液洗涤后用去离子水再次洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料，控制三聚氯氰和丙酮的用量比为37.80g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5.8g∶25mL；

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂1010、环氧大豆油、填充料和协同料均匀加入料筒中，以200r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为150r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为120∶3∶3∶1.5∶3.5∶10。

对比例1

本对比例与实施例1相比，加入IFA阻燃剂代替本发明填充料和协同料。

对比例2

本对比例为市售某公司生产的阻燃MPP电缆护套管。

对实施例1-4和对比例1-2的阻燃性能进行检测，结果如下表所示：

从上表看出实施例1-4具有优异的阻燃性能。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，包括绝缘层、缓冲层和阻燃高耐热层，绝缘层包覆在导体表面，缓冲层填充在绝缘层和阻燃高耐热层之间，其特征在于：所述阻燃高耐热层包括如下步骤制成：

步骤S1、将水杨醛加入质量分数10％氢氧化钾水溶液中，匀速搅拌直至溶解，转移至烧瓶中，40-45℃水浴加热，缓慢加入质量分数25％过氧化氢水溶液，并升温至75℃，继续匀速搅拌并反应10h，制得中间体1；

步骤S2、将中间体1加入甲醇中，匀速搅拌15min，之后加入乙酸钴的甲醇溶液，升温至70℃，匀速搅拌并反应6h，生成沉淀，过滤，在90℃下干燥5h，制得填充料。

步骤S3、将三聚氯氰加入丙酮中，冰水浴下匀速搅拌45min，加入KH550，滴加质量分数10％氢氧化钠水溶液调节pH，直至pH＝6，滴加结束后匀速搅拌并反应3h，之后升温至45℃，缓慢滴加混合液a调节pH，直至pH＝8，制得反应产物，洗涤，抽滤、烘干，之后加入二氧六环中，升温至100℃，匀速搅拌形成悬浮液，再次缓慢滴加混合液a，调节pH，直至pH＝8，搅拌反应5h，洗涤、抽滤、干燥，制得协同料；

步骤S4、将MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料均匀加入料筒中，以150-200r/min的转速匀速搅拌5min，制得混合料，将混合料加入双螺杆挤出造粒机中，双螺杆挤出造粒机的挤出转速为100-150r/min，制得坯料，熔融挤出、冷却形成，制得阻燃高耐热层，控制MPP树脂、纳米碳酸钙粉末、抗氧剂、增塑剂、填充料和协同料的重量比为100-120∶1-3∶2-3∶1-1.5∶1.5-3.5∶5-10。

2.根据权利要求1所述的一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，其特征在于：所述绝缘层为交联聚乙烯材料。

3.根据权利要求1所述的一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，其特征在于：所述缓冲层为玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，其特征在于：步骤S1中控制水杨醛和氢氧化钾水溶液的用量比为3g∶50mL，过氧化氢水溶液的用量为水杨醛重量的10-15％，步骤S2中控制中间体1、甲醇和乙酸钴的甲醇溶液的用量比为5g∶20mL∶30mL，步骤S3中控制三聚氯氰和丙酮的用量比为35.68-37.80g∶250mL，三聚氯氰和KH550的摩尔比为1∶1，反应产物和二氧六环的重量比为5-5.8g∶25mL。

5.根据权利要求1所述的一种具有高耐热性的MPP电缆护套管，其特征在于：步骤S3中所述混合液a为乙二胺和质量分数10％氢氧化钠水溶液按照1∶10的重量比混合而成。

6.根据权利要求1-5所述的一种具有高耐热性的MPP电缆护套管的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

将交联聚乙烯材料包覆在导体表面形成绝缘层，之后在绝缘层表面均匀缠绕玻璃纤维，形成缓冲层，最后通过挤包工艺将阻燃高耐热层包覆在缓冲层表面，制得MPP电缆护套管。