CN114133672A - 一种高强度高耐压的mpp电缆保护管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，包括如下重量份原料：100‑150份MPP，25‑40份耐压改性剂，3‑15份纳米碳酸钙，8‑10份增塑剂，2‑3.2份稳定剂，5‑8份相容剂，5‑10份增韧剂；耐压改性剂为一种负载了二氧化硅杂化氯化澜协同阻燃剂的粒子，当其作为填料与MPP共混时，一方面能够提高制备出的电缆保护管的强度，使得保护管在受到外力作用时能阻隔裂纹的产生，提高保护管的耐压性能，另一方面负载的阻燃剂能够提高赋予保护管优异的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体地，涉及一种高强度高耐压的MPP电缆保护管。
背景技术
目前应用于电力保护中的管材材料多样，而电力保护管是电力领域中的重要原件，对电线、光线、电缆等电力材料起到优良的保护作用，但是目前的电力保护管有采用PET、PVC、PE等材料，但采用上述材料制得的电力保护管仍存在阻燃性、稳定性、耐热性、机械强度等性能较差的情况，未能满足电力保护的需求。
MPP电力管是采用改性聚丙烯为主要原材料制备得到的塑料管材，MPP电力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、阻燃性等综合性能方面还不能完全适应高要求的环境，因此需要通过更为特殊的改性工艺提高聚丙烯电力保护管的综合性能，得到强度好、耐热、耐寒、使用寿命长、施工方便的电力保护管是目前急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高强度高耐压的MPP电缆保护管。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，包括如下重量份原料：100-150份MPP，25-40份耐压改性剂，3-15份纳米碳酸钙，8-10份增塑剂，2-3.2份稳定剂，5-8份相容剂，5-10份增韧剂；
所述耐压改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将赤泥烘干后加入三口烧瓶中，加入甲苯和铝酸酯偶联剂，匀速搅拌30min，之后升温至110℃，匀速搅拌并回流反应2h，抽滤，并用甲苯洗涤三次，真空干燥12h，制得处理后的赤泥，控制赤泥、甲苯和铝酸酯偶联剂的用量比为500-600g∶450mL∶8-10g；
步骤S2、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照1∶5∶1.2的摩尔比混合均匀，制成混合液，之后升温至60℃，磁力搅拌10min，之后超声分散10min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，继续超声5min，之后加入复合阻燃剂和氯化镧，保温并磁力搅拌10min，制成溶胶，控制混合液、复合阻燃剂和氯化镧的重量比为50∶3∶0.1-0.2；
步骤S3、将处理后的赤泥加入溶胶中，陈化2h后在80℃下干燥24h，取出处理后的赤泥，冷却至室温，制得耐压改性剂，控制处理后的赤泥和溶胶的重量比为1∶5-8。
步骤S1中将赤泥烘干后加入甲苯中，加入铝酸酯偶联剂对其表面进行处理，制得处理后的赤泥，其为一种经过铝酸酯偶联剂修饰后的赤泥，之后步骤S2中以正硅酸乙酯作为硅源，加入氯化镧作为协效阻燃剂，制备出一种硅溶胶杂化的氯化澜协同阻燃剂复合体系，之后步骤S3中将修饰后的赤泥加入溶胶中，能够均匀分散在体系中，制备出耐压改性剂，其为一种负载了二氧化硅杂化氯化澜协同阻燃剂的粒子，当其作为填料与MPP共混时，一方面能够提高制备出的电缆保护管的强度，使得保护管在受到外力作用时能阻隔裂纹的产生，提高保护管的耐压性能，另一方面负载的阻燃剂能够提高赋予保护管优异的阻燃性能。
进一步地：所述复合阻燃剂包括如下步骤制成：
步骤S21、将三聚氰胺和质量分数37％甲醛水溶液依次加入三口烧瓶中，滴加质量分数10％碳酸钠水溶液调节pH，直至体系pH＝8，之后升温至85℃，匀速搅拌直至体系澄清，继续搅拌30min，过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，之后真空干燥，制得包覆料，控制三聚氰胺和甲醛水溶液的用量比为22.3-22.5g∶25mL；
步骤S22、将聚磷酸铵和包覆料加入无水乙醇中，匀速搅拌30min，之后滴加质量分数10％硫酸调节pH，直至pH＝3，之后缓慢升温至80℃，保温并反应2h，之后用去离子水和无水乙醇洗涤三次，85℃下真空干燥24h，制得复合阻燃剂，控制聚磷酸铵、包覆料和无水乙醇的重量比为1∶5∶20。
步骤S12中通过三聚氰胺和甲醛反应，制备出包覆料，其为一种密胺树脂，之后步骤S22中将密胺树脂作为包覆料与聚磷酸铵在醇溶液中共混，制备出复合阻燃剂，其为一种核壳结构，外壳为密胺树脂，内核为聚磷酸铵，通过将聚磷酸铵胶囊化能够提高其成炭效果，形成致密的炭层阻挡氧气进入基体内部，抑制基体的燃烧。
进一步地：该电缆保护管包括如下步骤制成：
将MPP、耐压改性剂、纳米碳酸钙、增塑剂、稳定剂、相容剂和增韧剂加入混合机中，在100℃下混合15min，制得混合料，之后降温至55-60℃，继续搅拌5min，转移至双螺杆挤出机中，挤出造粒，成型，一区温度为160-175℃，二区温度为175-190℃，三区温度为190-200℃，制得MPP电缆保护管。
本发明的有益效果：
本发明电缆保护管以MPP作为基体材料，加入耐压改性剂用来提高保护管的强度和耐压性能，而且能够赋予保护管优异的阻燃性能，该耐压改性剂制备过程中将赤泥烘干后加入甲苯中，加入铝酸酯偶联剂对其表面进行处理，制得处理后的赤泥，其为一种经过铝酸酯偶联剂修饰后的赤泥，之后步骤S2中以正硅酸乙酯作为硅源，加入氯化镧作为协效阻燃剂，制备出一种硅溶胶杂化的氯化澜协同阻燃剂复合体系，之后步骤S3中将修饰后的赤泥加入溶胶中，能够均匀分散在体系中，制备出耐压改性剂，其为一种负载了二氧化硅杂化氯化澜协同阻燃剂的粒子，当其作为填料与MPP共混时，一方面能够提高制备出的电缆保护管的强度，使得保护管在受到外力作用时能阻隔裂纹的产生，提高保护管的耐压性能，另一方面负载的阻燃剂能够提高赋予保护管优异的阻燃性能。
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
复合阻燃剂包括如下步骤制成：
步骤S21、将三聚氰胺和质量分数37％甲醛水溶液依次加入三口烧瓶中，滴加质量分数10％碳酸钠水溶液调节pH，直至体系pH＝8，之后升温至85℃，匀速搅拌直至体系澄清，继续搅拌30min，过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，之后真空干燥，制得包覆料，控制三聚氰胺和甲醛水溶液的用量比为22.3g∶25mL；
步骤S22、将聚磷酸铵和包覆料加入无水乙醇中，匀速搅拌30min，之后滴加质量分数10％硫酸调节pH，直至pH＝3，之后缓慢升温至80℃，保温并反应2h，之后用去离子水和无水乙醇洗涤三次，85℃下真空干燥24h，制得复合阻燃剂，控制聚磷酸铵、包覆料和无水乙醇的重量比为1∶5∶20。
实施例2
复合阻燃剂包括如下步骤制成：
步骤S21、将三聚氰胺和质量分数37％甲醛水溶液依次加入三口烧瓶中，滴加质量分数10％碳酸钠水溶液调节pH，直至体系pH＝8，之后升温至85℃，匀速搅拌直至体系澄清，继续搅拌30min，过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，之后真空干燥，制得包覆料，控制三聚氰胺和甲醛水溶液的用量比为22.4g∶25mL；
步骤S22、将聚磷酸铵和包覆料加入无水乙醇中，匀速搅拌30min，之后滴加质量分数10％硫酸调节pH，直至pH＝3，之后缓慢升温至80℃，保温并反应2h，之后用去离子水和无水乙醇洗涤三次，85℃下真空干燥24h，制得复合阻燃剂，控制聚磷酸铵、包覆料和无水乙醇的重量比为1∶5∶20。
实施例3
复合阻燃剂包括如下步骤制成：
步骤S21、将三聚氰胺和质量分数37％甲醛水溶液依次加入三口烧瓶中，滴加质量分数10％碳酸钠水溶液调节pH，直至体系pH＝8，之后升温至85℃，匀速搅拌直至体系澄清，继续搅拌30min，过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，之后真空干燥，制得包覆料，控制三聚氰胺和甲醛水溶液的用量比为22.5g∶25mL；
步骤S22、将聚磷酸铵和包覆料加入无水乙醇中，匀速搅拌30min，之后滴加质量分数10％硫酸调节pH，直至pH＝3，之后缓慢升温至80℃，保温并反应2h，之后用去离子水和无水乙醇洗涤三次，85℃下真空干燥24h，制得复合阻燃剂，控制聚磷酸铵、包覆料和无水乙醇的重量比为1∶5∶20。
实施例4
所述耐压改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将赤泥烘干后加入三口烧瓶中，加入甲苯和铝酸酯偶联剂，匀速搅拌30min，之后升温至110℃，匀速搅拌并回流反应2h，抽滤，并用甲苯洗涤三次，真空干燥12h，制得处理后的赤泥，控制赤泥、甲苯和铝酸酯偶联剂的用量比为500g∶450mL∶8g；
步骤S2、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照1∶5∶1.2的摩尔比混合均匀，制成混合液，之后升温至60℃，磁力搅拌10min，之后超声分散10min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，继续超声5min，之后加入复合阻燃剂和氯化镧，保温并磁力搅拌10min，制成溶胶，控制混合液、复合阻燃剂和氯化镧的重量比为50∶3∶0.1；
步骤S3、将处理后的赤泥加入溶胶中，陈化2h后在80℃下干燥24h，取出处理后的赤泥，冷却至室温，制得耐压改性剂，控制处理后的赤泥和溶胶的重量比为1∶5。
实施例5
所述耐压改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将赤泥烘干后加入三口烧瓶中，加入甲苯和铝酸酯偶联剂，匀速搅拌30min，之后升温至110℃，匀速搅拌并回流反应2h，抽滤，并用甲苯洗涤三次，真空干燥12h，制得处理后的赤泥，控制赤泥、甲苯和铝酸酯偶联剂的用量比为550g∶450mL∶9g；
步骤S2、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照1∶5∶1.2的摩尔比混合均匀，制成混合液，之后升温至60℃，磁力搅拌10min，之后超声分散10min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，继续超声5min，之后加入复合阻燃剂和氯化镧，保温并磁力搅拌10min，制成溶胶，控制混合液、复合阻燃剂和氯化镧的重量比为50∶3∶0.1；
步骤S3、将处理后的赤泥加入溶胶中，陈化2h后在80℃下干燥24h，取出处理后的赤泥，冷却至室温，制得耐压改性剂，控制处理后的赤泥和溶胶的重量比为1∶6。
实施例6
所述耐压改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将赤泥烘干后加入三口烧瓶中，加入甲苯和铝酸酯偶联剂，匀速搅拌30min，之后升温至110℃，匀速搅拌并回流反应2h，抽滤，并用甲苯洗涤三次，真空干燥12h，制得处理后的赤泥，控制赤泥、甲苯和铝酸酯偶联剂的用量比为600g∶450mL∶10g；
步骤S2、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照1∶5∶1.2的摩尔比混合均匀，制成混合液，之后升温至60℃，磁力搅拌10min，之后超声分散10min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，继续超声5min，之后加入复合阻燃剂和氯化镧，保温并磁力搅拌10min，制成溶胶，控制混合液、复合阻燃剂和氯化镧的重量比为50∶3∶0.2；
步骤S3、将处理后的赤泥加入溶胶中，陈化2h后在80℃下干燥24h，取出处理后的赤泥，冷却至室温，制得耐压改性剂，控制处理后的赤泥和溶胶的重量比为1∶8。
实施例7
一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，包括如下重量份原料：100份MPP，25份耐压改性剂，3份纳米碳酸钙，8份环氧大豆油，2份二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡，5份乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，5份增韧剂POE；
将MPP、耐压改性剂、纳米碳酸钙、环氧大豆油、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和增韧剂POE加入混合机中，在100℃下混合15min，制得混合料，之后降温至55℃，继续搅拌5min，转移至双螺杆挤出机中，挤出造粒，成型，一区温度为160-175℃，二区温度为175-190℃，三区温度为190-200℃，制得MPP电缆保护管。
实施例8
一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，包括如下重量份原料：120份MPP，30份耐压改性剂，10份纳米碳酸钙，9份环氧大豆油，2.5份二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡，6份乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，8份增韧剂POE；
将MPP、耐压改性剂、纳米碳酸钙、环氧大豆油、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和增韧剂POE加入混合机中，在100℃下混合15min，制得混合料，之后降温至60℃，继续搅拌5min，转移至双螺杆挤出机中，挤出造粒，成型，一区温度为160-175℃，二区温度为175-190℃，三区温度为190-200℃，制得MPP电缆保护管。
实施例9
一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，包括如下重量份原料：150份MPP，40份耐压改性剂，15份纳米碳酸钙，10份环氧大豆油，3.2份二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡，8份乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，10份增韧剂POE；
将MPP、耐压改性剂、纳米碳酸钙、环氧大豆油、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、乙烯-丙烯酸-甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和增韧剂POE加入混合机中，在100℃下混合15min，制得混合料，之后降温至60℃，继续搅拌5min，转移至双螺杆挤出机中，挤出造粒，成型，一区温度为160-175℃，二区温度为175-190℃，三区温度为190-200℃，制得MPP电缆保护管。
对比例1
本对比例与实施例7相比，未加入耐压改性剂。
对比例2
本对比例为市售某公司生产的MPP电缆保护管。
对实施例7-9和对比例1-2制备出电缆保护管的性能进行检测，结果如下表所示：
从上表中能够看出本发明制备出的电缆保护管具有优异的阻燃性能和高耐压强度。
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)
1.一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：包括如下重量份原料：100-150份MPP，25-40份耐压改性剂，3-15份纳米碳酸钙，8-10份增塑剂，2-3.2份稳定剂，5-8份相容剂，5-10份增韧剂。
所述耐压改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将赤泥烘干后加入三口烧瓶中，加入甲苯和铝酸酯偶联剂，匀速搅拌30min，之后升温至110℃，匀速搅拌并回流反应2h，抽滤，并用甲苯洗涤三次，真空干燥12h，制得处理后的赤泥；
步骤S2、将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照1∶5∶1.2的摩尔比混合均匀，制成混合液，之后升温至60℃，磁力搅拌10min，之后超声分散10min，滴加质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，继续超声5min，之后加入复合阻燃剂和氯化镧，保温并磁力搅拌10min，制成溶胶；
步骤S3、将处理后的赤泥加入溶胶中，陈化2h后在80℃下干燥24h，取出处理后的赤泥，冷却至室温，制得耐压改性剂，控制处理后的赤泥和溶胶的重量比为1∶5-8。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：步骤S1中控制赤泥、甲苯和铝酸酯偶联剂的用量比为500-600g∶450mL∶8-10g，步骤S2中控制混合液、复合阻燃剂和氯化镧的重量比为50∶3∶0.1-0.2。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：所述复合阻燃剂包括如下步骤制成：
步骤S21、将三聚氰胺和质量分数37％甲醛水溶液依次加入三口烧瓶中，滴加质量分数10％碳酸钠水溶液调节pH，直至体系pH＝8，之后升温至85℃，匀速搅拌直至体系澄清，继续搅拌30min，过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，之后真空干燥，制得包覆料；
步骤S22、将聚磷酸铵和包覆料加入无水乙醇中，匀速搅拌30min，之后滴加质量分数10％硫酸调节pH，直至pH＝3，之后缓慢升温至80℃，保温并反应2h，之后用去离子水和无水乙醇洗涤三次，85℃下真空干燥24h，制得复合阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：步骤S21中控制三聚氰胺和甲醛水溶液的用量比为22.3-22.5g∶25mL，步骤S22中控制聚磷酸铵、包覆料和无水乙醇的重量比为1∶5∶20。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：该电缆保护管包括如下步骤制成：
将MPP、耐压改性剂、纳米碳酸钙、增塑剂、稳定剂、相容剂和增韧剂加入混合机中，在100℃下混合15min，制得混合料，之后降温至55-60℃，继续搅拌5min，转移至双螺杆挤出机中，挤出造粒，成型，制得MPP电缆保护管。
6.根据权利要求5所述的一种高强度高耐压的MPP电缆保护管，其特征在于：挤出时一区温度为160-175℃，二区温度为175-190℃，三区温度为190-200℃。
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