CN114672097A - 一种高韧性改性聚丙烯电力导管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电力导管技术领域，具体公开了它涉及一种高韧性改性聚丙烯电力导管及其制备方法，所述高韧性改性聚丙烯电力导管包括如下重量份的原料：聚丙烯90‑120份、顺丁橡胶4‑10份、聚四氟乙烯2‑6份、增塑剂4‑6份、抗氧化剂0.2‑0.8份、分散剂3‑6份、稳定剂5‑8份、硅烷偶联剂5‑8份；所述增塑剂包括环已烷1，2‑二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯、聚烯烃弹性体；本申请制得的改性聚丙烯电力导管具有高韧性的优点。
Description
技术领域
本申请涉及电力导管技术领域，更具体地说，它涉及一种高韧性改性聚丙烯电力导管及其制备方法。
背景技术
近来，城市规划建设的发展以及市容的整洁和美观，高压电线要求全部埋入地下，由于高压电缆线电压高，容易发热产生高温或者瞬间意外短路产生高温，人们通常使用聚丙烯管材、金属管道或者玻璃钢管作为高压电缆的护管套材。
金属管道需要焊接，野外作业不方便、施工效率低下，同时金属管道耐腐蚀性差，使用寿命一般只有15-30年就被锈蚀损坏；玻璃钢管在生产和使用中因其采用玻璃纤维缠绕涂覆工艺容易造成污染，同时脆性大，不耐重压、敲打或碰撞，也易分层，影响使用寿命。聚丙烯管材是一种绿色建材，聚丙烯塑料无毒、无味、质量轻、耐腐蚀；具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有的聚丙烯管材在低温时变脆，不耐磨、易老化，导致聚丙烯管材抗压性及低温抗冲击性能较差，这就限制了其应用，当其用作地下敷设电缆的电缆导管时不能够完全满足要求
发明内容
为了提高改性聚丙烯电力导管的韧性，本申请提供一种高韧性改性聚丙烯电力导管及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高韧性改性聚丙烯电力导管，采用如下的技术方案：一种高韧性改性聚丙烯电力导管，包括如下重量份的原料：聚丙烯90-120份、顺丁橡胶4-10份、聚四氟乙烯2-6份、增塑剂4-6份、抗氧化剂0.2-0.8份、分散剂3-6份、稳定剂5-8份、硅烷偶联剂5-8份；所述增塑剂包括环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯、聚烯烃弹性体。
通过采用上述技术方案，本申请制备的高韧性改性聚丙烯电力导管，在聚丙烯和其他原料的基础上添加有增塑剂，同时还加入抗氧化剂、分散剂和稳定剂用于高韧性改性聚丙烯电力导管的制备，提高了改性聚丙烯电力导管的韧性；增塑剂的作用机理是增塑剂分子插进到聚合物分子链之间，削弱了聚合物分子链间的应力，结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加；环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯和聚烯烃弹性体在升高温度时，可与聚丙烯的长链进行结合，通过增大共混组分间的相容性，使其具备良好的结合力，从而使最终制得的改性聚丙烯电力导管具有较高的韧性。
作为优选，所述高韧性改性聚丙烯电力导管包括如下重量份的原料：聚丙烯100-110份、顺丁橡胶6-8份、聚四氟乙烯3-4份、增塑剂4.5-5.5份、抗氧化剂0.4-0.6份、分散剂4-5份、稳定剂6-7份、硅烷偶联剂5.5-6.5份。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化高韧性改性聚丙烯电力导管的各原料用量，使高韧性改性聚丙烯电力导管原料用量在此范围内时，所制备的高韧性改性聚丙烯电力导管的抗冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均较好。
作为优选，所述增塑剂包括如下重量份的原料：环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯6-8份、柠檬酸三正丁酯4-8份、聚烯烃弹性体5-10份。
通过采用上述技术方案，本申请中添加有增塑剂，增塑剂可减弱树脂分子间的次价键，增加树脂分子键的移动性，降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，使其柔韧性增强，从而赋予电线材料柔性，使其最终的材质更柔软。
作为优选，所述聚丙烯包括等规聚丙烯和无规聚丙烯；所述等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为4:1-2:1。
通过采用上述技术方案，在上述配比下的聚丙烯的综合性能较优，在保证满足刚性要求的前提下，使制得的改性聚丙烯电力导管的力学强度均较好，更具韧性。
作为优选，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，在原料中添加分散剂可改善聚丙烯与其他助剂之前的相容性，同时也可提高改性聚丙烯电力导管材料之间的热稳定性。
作为优选，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂168。
通过采用上述技术方案，抗氧化剂能够提高塑料的抗氧化能力，使制得的改性聚丙烯电力导管不易老化变性，从而可延长改性聚丙烯电力导管的使用寿命。
作为优选，所述稳定剂为硬脂酸钙。
通过采用上述技术方案，在原料中添加稳定剂，能够提高制得的改性聚丙烯电力导管的热稳定性和化学稳定性。
第二方面，本申请提供一种高韧性改性聚丙烯电力导管的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高韧性改性聚丙烯电力导管的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚丙烯、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯混合，在90-110℃的温度条件下，搅拌10-15min，得到第一混合物；
2)在第一混合物中加入抗氧化剂、分散剂、稳定剂、硅烷偶联剂，然后升温至120-140℃，搅拌10-20min，得到第二混合物；
3)然后将第二混合物加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚丙烯材料；
4)将改性聚丙烯材料进行模压成型，得到高韧性改性聚丙烯电力导管。
通过采用上述技术方案，将聚丙烯、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯共混，然后加入抗氧化剂、分散剂、稳定剂、硅烷偶联剂，在高温下进行熔融共混，最终制得高韧性改性聚丙烯电力导管；高韧性改性聚丙烯电力导管制备过程中，共混时的温度和时间在上述范围内取值，对制备出来的高韧性改性聚丙烯电力导管在性能上均无影响。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请制备的高韧性改性聚丙烯电力导管，在聚丙烯和其他原料的基础上添加有增塑剂，同时还加入抗氧化剂、分散剂和稳定剂用于高韧性改性聚丙烯电力导管的制备，提高了改性聚丙烯电力导管的韧性；增塑剂的作用机理是增塑剂分子插进到聚合物分子链之间，削弱了聚合物分子链间的应力，结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加；环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯和聚烯烃弹性体在升高温度时，可与聚丙烯的长链进行结合，通过增大共混组分间的相容性，使其具备良好的结合力，从而使最终制得的改性聚丙烯电力导管具有较高的韧性。
2、本申请中添加有增塑剂，增塑剂可减弱树脂分子间的次价键，增加树脂分子键的移动性，降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，使其柔韧性增强，从而赋予电线材料柔性，使其最终的材质更柔软。
3、本申请制得的改性聚丙烯电力导管，经抗冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度测试，最终的抗冲击强度达到87KJ/m2，拉伸强度达到46MPa，断裂伸长率达到81％，拉伸强度达到45MPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
抗氧化剂：型号为1010和168，生产厂家为上海凯茵化工有限公司；硅烷偶联剂：型号为KH550，生产厂家为南京辰工有机硅材料有限公司；其余原料均为市售普通材料。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种增塑剂，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
按照表1中用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得增塑剂。
表1制备例1-3的增塑剂各原料及各原料用量(kg)
| 原料 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 |
| 环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯 | 6 | 7 | 8 |
| 柠檬酸三正丁酯 | 8 | 6 | 4 |
| 聚烯烃弹性体 | 5 | 8 | 10 |
实施例
实施例1-4
实施例1-4一种高韧性改性聚丙烯电力导管，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：
1)将聚丙烯、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯混合，在100℃的温度条件下，搅拌15min，得到第一混合物；
2)在第一混合物中加入抗氧化剂、分散剂、稳定剂、硅烷偶联剂，然后升温至140℃，搅拌15min，得到第二混合物；
3)然后将第二混合物加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚丙烯材料；
4)将改性聚丙烯材料进行模压成型，得到高韧性改性聚丙烯电力导管。
其中，聚丙烯中等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为4:1，增塑剂来自制备例1，分散剂为三乙基己基磷酸，抗氧剂为抗氧剂1010，稳定剂为硬脂酸钙。
表2实施例1-4的各原料及各原料用量(kg)
| 原料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 聚丙烯 | 90 | 100 | 110 | 120 |
| 顺丁橡胶 | 10 | 8 | 6 | 4 |
| 聚四氟乙烯 | 2 | 3 | 4 | 6 |
| 增塑剂 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 抗氧化剂 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.2 |
| 分散剂 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 稳定剂 | 8 | 7 | 6 | 5 |
| 硅烷偶联剂 | 5 | 5.5 | 6.5 | 8 |
实施例5
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例3的不同之处在于，聚丙烯中等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为3:1，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例3的不同之处在于，聚丙烯中等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为2:1，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例5的不同之处在于，增塑剂来自制备例2，其余步骤与实施例5均相同。
实施例8
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例5的不同之处在于，增塑剂来自制备例3，其余步骤与实施例5均相同。
实施例9
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例7的不同之处在于，增塑剂的添加量为4.5kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例10
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例7的不同之处在于，增塑剂的添加量为5.5kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例11
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例7的不同之处在于，增塑剂的添加量为6kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例12
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例11的不同之处在于，抗氧剂为168，其余步骤与实施例11均相同。
对比例
对比例1
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例1的不同之处在于，增塑剂中环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例1的不同之处在于，增塑剂中柠檬酸三正丁酯的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
一种高韧性改性聚丙烯电力导管，与实施例1的不同之处在于，增塑剂中聚烯烃弹性体的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
抗冲击性能测试：根据GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击试验方法》中的试验方法，测试各个实施例和对比例中制得的高韧性改性聚丙烯电力导管的抗冲击性能。
拉伸强度测试：根据GB/T 1040-2006《塑料拉伸试验方法》中的试验方法，测试了各个实施例和对比例中制得的高韧性改性聚丙烯电力导管的拉伸强度。
断裂伸长率测试：根据GB/T 1040-2006《塑料拉伸试验方法》中的试验方法，测试了各个实施例和对比例中制得的高韧性改性聚丙烯电力导管的拉伸强度。
弯曲强度：根据GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能试验方法》中的试验方法，测试了各个实施例和对比例中制得的高韧性改性聚丙烯电力导管的弯曲强度。
表3实施例1-12和对比例1-3的检测数据
从表3的数据可以看出，本申请的高韧性改性聚丙烯电力导管，聚丙烯、顺丁橡胶、聚四氟乙烯、增塑剂、抗氧化剂、分散剂、稳定剂、硅烷偶联剂添加到改性聚丙烯电力导管的制备过程中，得到韧性较好的改性聚丙烯电力导管。
结合实施例1-4的检测数据可以看出，实施例2中的各原料配比较优，由实施例2制得的高韧性改性聚丙烯电力导管，具有较好的抗冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度。
实施例3和实施例5-6的检测数据可以看出，聚丙烯中等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为2:1时，制得的高韧性改性聚丙烯电力导管得力学性能较好，具有更高的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度，断裂伸长率也较好，说明聚丙烯中等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为2:1时，得到的电力导管的韧性较好。
结合实施例5和实施例7-8的检测数据可以看出，制备例2的增塑剂的配比较优，由制备例2的增塑剂加入到改性聚丙烯电力导管的制备过程中，制得的改性聚丙烯电力导管的力学性能较好，具有更高的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度，断裂伸长率也较好，说明制备例2的增塑剂能提高改性聚丙烯电力导管的韧性。
结合实施例7和实施例9-11的检测数据可以看出，随着增塑剂添加量的增多，改性聚丙烯电力导管的力学性能越来越好，说明改性聚丙烯电力导管的韧性逐渐增强；当增塑剂的添加量为6kg时，制得的改性聚丙烯电力导管抗冲击强度达到87KJ/m2，拉伸强度达到46MPa，断裂伸长率达到81％，拉伸强度达到45MPa。
结合实施例1和对比例1-3的检测数据可以看出，当环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯和聚烯烃弹性体其中一个添加量为0时，制得的改性聚丙烯电力导管的力学性能均不如，同时添加这三者时效果好，说明增塑剂中的环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯和聚烯烃弹性体之间具有协同效用，增塑剂同时采用环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯和聚烯烃弹性体，可提高改性聚丙烯电力导管的韧性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于，包括如下重量份的原料：聚丙烯90-120份、顺丁橡胶4-10份、聚四氟乙烯2-6份、增塑剂4-6份、抗氧化剂0.2-0.8份、分散剂3-6份、稳定剂5-8份、硅烷偶联剂5-8份；所述增塑剂包括环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯、柠檬酸三正丁酯、聚烯烃弹性体。
2.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于：所述高韧性改性聚丙烯电力导管包括如下重量份的原料：聚丙烯100-110份、顺丁橡胶6-8份、聚四氟乙烯3-4份、增塑剂4.5-5.5份、抗氧化剂0.4-0.6份、分散剂4-5份、稳定剂6-7份、硅烷偶联剂5.5-6.5份。
3.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于：所述增塑剂包括如下重量份的原料：环已烷1，2-二甲酸二异壬基酯6-8份、柠檬酸三正丁酯4-8份、聚烯烃弹性体5-10份。
4.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于：所述聚丙烯包括等规聚丙烯和无规聚丙烯；所述等规聚丙烯和无规聚丙烯的比例为4:1-2:1。
5.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，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、甲基戊醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂168。
7.根据权利要求1所述的高韧性改性聚丙烯电力导管，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸钙。
8.一种权利要求1-7任一所述的一种高韧性改性聚丙烯电力导管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将聚丙烯、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯混合，在90-110℃的温度条件下，搅拌10-15min，得到第一混合物；
2）在第一混合物中加入抗氧化剂、分散剂、稳定剂、硅烷偶联剂，然后升温至120-140℃，搅拌10-20min，得到第二混合物；
3）然后将第二混合物加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚丙烯材料；
4）将改性聚丙烯材料进行模压成型，得到高韧性改性聚丙烯电力导管。
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