CN114685918A - 一种耐热型cpvc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加工的技术领域,具体公开了一种耐热型CPVC电力导管及其制备方法。耐热型CPVC电力导管,其包括以下重量份的原料:CPVC树脂90‑120份、PVC树脂30‑60份、石墨烯8‑16份、石蜡1‑5份、稳定剂3‑8份、抗氧化剂0.5‑1.2份、聚磷酸铵‑蒙脱石复合物5‑16份;其制备方法为:将CPVC树脂、PVC树脂、石墨烯、石蜡、稳定剂、抗氧化剂、聚磷酸铵‑蒙脱石复合物混合均匀,加热,挤出造粒,冷却后得到混料;将混料挤出成型,经冷却、切割、扩径、包装后得到CPVC电力导管。本申请的CPVC电力导管,通过原料之间的协同作用,具有提高CPVC电力导管耐热性的优点。

Description

一种耐热型CPVC电力导管及其制备方法
技术领域
本申请涉及电力导管加工技术领域,尤其是涉及一种耐热型CPVC电力导管及其制备方法。
背景技术
随着国家经济的发展,城市建设日益更新,电力电缆已从架空进入到地埋,CPVC电力导管通常用作电缆保护管。CPVC电力导管具有高强度、柔韧性好、绝缘性能良好、无污染、质轻等特点,广泛用于城市电网建设和改造、城市市政改造工程、民航机场工程建设、工程园区和小区工程建设、交通和路桥工程建设城市路灯电缆铺设,起到导向和保护的作用。
目前,CPVC电力导管取代了传统UPVC双壁波纹管环刚度差、PE塑料管耐热性、阻燃性、环刚度差的缺点,将成为今后发展的必然趋势,但是,现有的CPVC电力导管虽然具有较高的拉伸强度,但是其耐热性仍不能够满足工作的需求。
发明内容
为了提高CPVC电力导管的耐热性,本申请提供一种耐热型CPVC电力导管及其制备方法。
第一方面,本申请提供一种耐热型CPVC电力导管,采用如下技术方案:
一种耐热型CPVC电力导管,其包括以下重量份的原料:CPVC树脂90-120份、PVC树脂30-60份、石墨烯8-16份、石蜡1-5份、稳定剂3-8份、抗氧化剂0.5-1.2份、聚磷酸铵-蒙脱石复合物5-16份。
通过采用上述技术方案,本申请的耐热型CPVC电力导管,通过各原料之间的协同作用,不仅使CPVC电力导管保持了良好的力学性能,还提高了CPVC电力导管的阻燃性和耐热性,其中,环刚度为45-60kN/m2,拉伸强度为39.0-45.9MPa,导热系数为0.9-3.9Wm/K,阻燃等级均为V-0。
CPVC树脂、PVC树脂为基础成分,CPVC树脂为氯化聚氯乙烯,具有较优的耐热温度、化学稳定性、刚性、耐候性与阻燃性。PVC树脂为聚氯乙烯,具有较优的韧性、耐老化性和冲击强度。石墨烯的熔点较高,具有较优的耐高温性,能够减少CPVC电力导管与外界之间产生的接触热阻,起到传导热量的作用,不仅能够提高耐热阻燃的性能,同时还能够提高CPVC电力导管的绝缘性和伸展性。石蜡应用到CPVC电力导管的原料中,不仅能够增加韧性,还能够提高耐热性。稳定剂和抗氧化剂的加入,能进一步提高耐热性。
聚磷酸铵-蒙脱石复合物中含有氮、磷,热稳定性高,在受热时,能够释放出氨气、氮气等不易燃烧的气体,起到稀释氧浓度的作用,从而阻断了氧气的供应,达到阻燃耐热的目的,而且非挥发性磷的氧化物还能够对CPVC电力导管表面进行覆盖,达到隔绝氧气的目的。通过与蒙脱石复合,蒙脱石具有极强的吸附性和表面活性,能够提高分散的均匀性,更有助于提高CPVC电力导管的耐热性。
作为优选:其包括以下重量份的原料:CPVC树脂100-110份、PVC树脂35-55份、石墨烯10-12份、石蜡2-4份、稳定剂4-7份、抗氧化剂0.8-1.0份、聚磷酸铵-蒙脱石复合物6-14份。
通过采用上述技术方案,通过对上述原料的掺量进行优化,能够使各原料更好的发挥作用,更能够提高CPVC电力导管的耐热性。
作为优选:所述聚磷酸铵-蒙脱石复合物采用以下方法制备:将磷酸溶液加热,加入尿素,混合均匀,再次升温,加入蒙脱土,混合均匀,保温一段时间,过滤,洗涤固体物,烘干后得到聚磷酸铵-蒙脱石复合物。
进一步的,所述聚磷酸铵-蒙脱石复合物采用以下方法制备:将磷酸溶液加热至60-80℃,加入尿素,搅拌30-50min,再次升温至120-140℃,加入蒙脱土,搅拌20-40min,保温15-30min,过滤,用氢氧化钠溶液洗涤固体物,烘干后得到聚磷酸铵-蒙脱石复合物;
其中,磷酸溶液的质量分数为80-90%,氢氧化钠溶液的质量分数为80-90%。
作为优选:所述磷酸溶液、尿素、蒙脱土的重量配比为(1.2-1.6):(1.6-2.0):1。
通过采用上述技术方案,利用上述方法制备聚磷酸铵-蒙脱石复合物,首先磷酸溶液和尿素发生反应,生成的反应物具有极强的耐热性能,在受热时能够分解释放出氮气和氨气等气体,这些气体不易燃烧,起到稀释空气中的氧气的作用,从而阻断氧气的供应,达到阻燃耐热的作用。蒙脱石表面具有大量的微孔,使其具有较大的比表面积,具有很强的吸附力和吸附容量,能够使反应物与蒙脱石结合,提高反应物在CPVC电力导管内的分散性,从而更有助于提高CPVC电力导管的耐热性。
作为优选:所述稳定剂为硬脂酸钡、二甲基锡、受阻胺光稳定剂中的一种或多种。
作为优选:所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
通过采用上述技术方案,对稳定剂和抗氧化剂进行限定,有助于提高CPVC电力导管的耐热性。
作为优选:所述电力导管的原料中还包括3-12重量份的无机粒子。
作为优选:所述无机粒子为海泡石、硼酸锌、三氧化二锑的混合物,且海泡石、硼酸锌、三氧化二锑的重量配比为1:1:1。
通过采用上述技术方案,无机粒子应用到电力导管的原料中,不仅能够提高CPVC电力导管的力学性能,还能够进一步提高电力导管的耐热性。海泡石的热稳定性好,耐高温,也具有良好的阻燃性能。硼酸锌在受热时能够释放出结晶水,抑制和捕获游离的羟基,阻止燃烧连锁反应,同时形成固相覆盖层,隔绝表面空气,起到阻燃,耐热的作用。三氧化二锑在受热时会发生熔融,在电力导管表面形成保护膜隔绝空气,稀释空气中的氧浓度,从而起到阻燃耐热的作用。三者同时应用到CPVC电力导管的原料中,通过三者之间的协同作用,更能够提高CPVC电力导管的耐热性。
第二方面,本申请提供一种耐热型CPVC电力导管的制备方法,采用如下技术方案:一种耐热型CPVC电力导管的制备方法,包括如下步骤:
S1:将CPVC树脂、PVC树脂、石墨烯、石蜡、稳定剂、抗氧化剂、聚磷酸铵-蒙脱石复合物混合均匀,加热,挤出造粒,冷却后得到混料;
S2:将混料挤出成型,经冷却、切割、扩径、包装后得到CPVC电力导管。
进一步的,一种耐热型CPVC电力导管的制备方法,包括如下步骤:
S1:将CPVC树脂、PVC树脂、石墨烯、石蜡、稳定剂、抗氧化剂、聚磷酸铵-蒙脱石复合物混合,搅拌1-2h,加热至150-210℃,挤出造粒,冷却至30-40℃,得到混料;
S2:将混料继续升温至170-200℃,挤出成型,经冷却、切割、扩径、包装后得到CPVC电力导管。
作为优选:在加入聚磷酸铵-蒙脱石复合物时,一并加入无机粒子。
通过采用上述技术方案,利用上述制备方法制备CPVC电力导管,能够使各原料混合的更加均匀,更有助于提高CPVC电力导管的耐热性。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1、由于本申请中采用聚磷酸铵-蒙脱石复合物,在CPVC电力导管受热时,能够释放出阻燃气体,稀释氧浓度,达到阻燃的作用,从而提高CPVC电力导管的耐热性,可使环刚度达到60kN/m2,拉伸强度达到45.9MPa,导热系数达到3.9Wm/K,阻燃等级达到V-0。
2、本申请中优选加入无机粒子,且无机粒子为海泡石、硼酸锌、三氧化二锑的混合物,三者自身均具有阻燃耐热的性能,并且通过三者之间的协同作用,不仅提高了CPVC电力导管的力学性能,还进一步提高了阻燃性,从而提高CPVC电力导管的耐热性。
具体实施方式
以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。
原料
CPVC树脂CAS号为68648-82-8,粘度为58mPas,型号为900;PVC树脂CAS号为9002-86-2,密度为1.38g/cm3,型号为SH-4932251;石墨烯粒径为0.6-0.9mm,型号为G-SB,阻燃级为12.5-13;稳定剂为受阻胺光稳定剂,受阻胺光稳定剂型号为783,CAS号为71878-19-8,熔点为55-140℃,闪点为192℃,相对密度为514g/L;受阻酚类抗氧化剂型号为1076,熔点为50-55℃,闪点为273℃,密度为1.02g/mL,CAS号为2082-79-3,分子量为531;蒙脱土CAS号为1318-93-0,型号为S42017,粒径为2-5mm;海泡石粒径为1-4mm,硬度为2-2.5,密度为1g/cm3,分子量为179,CAS号为63800-37-3。
制备例
制备例1
一种聚磷酸铵-蒙脱石复合物,其采用以下方法制备:
将2.4kg质量分数为85%的磷酸溶液加热至70℃,加入3.2kg尿素,搅拌40min,再次升温至130℃,加入2kg蒙脱土,搅拌30min,保温22min,过滤,用质量分数为85%的氢氧化钠溶液洗涤固体物,烘干后得到聚磷酸铵-蒙脱石复合物。
制备例2
一种聚磷酸铵-蒙脱石复合物,其与制备例1的区别之处在于,磷酸溶液的添加量不同,制备例2中的磷酸溶液的添加量为2.6kg。
制备例3
一种聚磷酸铵-蒙脱石复合物,其与制备例1的区别之处在于,磷酸溶液的添加量不同,制备例3中的磷酸溶液的添加量为3.2kg。
制备例4
一种聚磷酸铵-蒙脱石复合物,其与制备例2的区别之处在于,尿素的添加量不同,制备例4中的尿素的添加量为3.6kg。
制备例5
一种聚磷酸铵-蒙脱石复合物,其与制备例2的区别之处在于,尿素的添加量不同,制备例5中的尿素的添加量为4kg。
实施例
实施例1
一种耐热型CPVC电力导管,其原料配比见表1所示。
一种耐热型CPVC电力导管的制备方法,包括如下步骤:
S1:将CPVC树脂、PVC树脂、石墨烯、石蜡、稳定剂、抗氧化剂、采用制备例1制备得到的聚磷酸铵-蒙脱石复合物混合,搅拌1.5h,加热至190℃,挤出造粒,冷却至35℃,得到混料;
S2:将混料继续升温至185℃,挤出成型,经冷却、切割、扩径、包装后得到CPVC电力导管。
实施例2-5
一种耐热性CPVC电力导管,其和实施例1的区别之处在于,CPVC电力导管的原料配比不同,其原料配比见表1所示。
表1实施例1-5CPVC电力导管各原料重量(单位:Kg)
Figure BDA0003613723950000051
实施例6-9
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例5的区别之处在于,CPVC电力导管的原料配比不同,其原料配比见表2所示。
表2实施例6-9CPVC电力导管各原料重量(单位:Kg)
Figure BDA0003613723950000052
Figure BDA0003613723950000061
实施例10
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例7的区别之处在于,CPVC电力导管中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物的来源不同,其采用制备例2制备得到。
实施例11
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例7的区别之处在于,CPVC电力导管中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物的来源不同,其采用制备例3制备得到。
实施例12
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例10的区别之处在于,CPVC电力导管中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物的来源不同,其采用制备例4制备得到。
实施例13
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例10的区别之处在于,CPVC电力导管中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物的来源不同,其采用制备例5制备得到。
实施例14-16
一种耐热型CPVC电力导管,其与实施例12的区别之处在于,CPVC电力导管的原料中还包括无机粒子,且制备方法为在加入聚磷酸铵-蒙脱石复合物时,一并加入无机粒子,其原料配比见表3所示。
表3实施例14-16CPVC电力导管各原料重量(单位:Kg)
Figure BDA0003613723950000062
Figure BDA0003613723950000071
对比例
对比例1
一种耐热型CPVC电力导管,其和实施例1的区别之处在于,CPVC电力导管的原料中未添加聚磷酸铵-蒙脱石复合物。
对比例2
一种耐热型CPVC电力导管,其和实施例1的区别之处在于,CPVC电力导管的原料中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物等量替换为聚磷酸铵,且聚磷酸铵采用以下方法制备:将2.6kg质量分数为85%的磷酸溶液加热至70℃,加入3.6kg尿素,搅拌40min,过滤,用质量分数为85%的氢氧化钠溶液洗涤固体物,烘干后得到聚磷酸铵。
性能检测试验
对实施例1-16和对比例1-2中的CPVC电力导管进行下述性能检测:
环刚度:依据GB/T9647-2003《热塑性塑料管材环刚度的测定》对CPVC电力导管的环刚度进行测定,检测结果如表4所示。
拉伸强度:依据GB/T1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定第1部分:总则》对CPVC电力导管的拉伸强度进行测定,检测结果如表4所示。
导热系数:依据GB/T10297-2015《非金属固体材料导热系数的测定热线法》对CPVC电力导管的导热系数进行测定,检测结果如表4所示。
阻燃等级:依据UL94《阻燃等级测试标准及方法》对CPVC电力导管的阻燃等级进行测定,检测结果如表4所示。
表4检测结果
Figure BDA0003613723950000072
Figure BDA0003613723950000081
从表4中可以看出,本申请的耐热型CPVC电力导管,通过各原料之间的协同作用,不仅使CPVC电力导管保持良好的力学性能,还提高了CPVC电力导管的阻燃性和耐热性,其中,环刚度为45-60kN/m2,拉伸强度为39.0-45.9MPa,导热系数为0.9-3.9Wm/K,阻燃等级均为V-0。
结合实施例1和对比例1-2可以看出,实施例1中的CPVC电力导管的环刚度为45kN/m2,拉伸强度为39.0MPa,导热系数为0.9Wm/K,阻燃等级均为V-0,优于对比例1-2,表明CPVC电力导管的原料中加入聚磷酸铵-蒙脱石复合物更为合适,不仅能够使CPVC电力导管保持良好的力学性能,还能够提高CPVC电力导管的耐热性。
结合实施例1-5可以看出,实施例5中的CPVC电力导管的环刚度为45kN/m2,拉伸强度为39.1MPa,导热系数为2.1Wm/K,阻燃等级均为V-0,优于对比例2,表明实施例5中的聚磷酸铵-蒙脱石复合物的添加量更为合适,在保持CPVC电力导管良好力学性能的同时,还提高了耐热性。
结合实施例7、实施例10-13可以看出,实施例12中的CPVC电力导管的环刚度为48kN/m2,拉伸强度为42.7MPa,导热系数为3.2Wm/K,阻燃等级均为V-0,表明采用制备例4制备得到的聚磷酸铵-蒙脱石复合物更为合适,在保持CPVC电力导管良好力学性能的同时,还提高了耐热性。
结合实施例12、实施例14-16可以看出,实施例16中的CPVC电力导管的环刚度为60kN/m2,拉伸强度为45.9MPa,导热系数为3.9Wm/K,阻燃等级均为V-0,表明在CPVC电力导管的原料中加入无机粒子更为合适,不仅能够使CPVC电力导管保持良好的力学性能,还能够提高CPVC电力导管的耐热性。
上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:其包括以下重量份的原料:CPVC树脂90-120份、PVC树脂30-60份、石墨烯8-16份、石蜡1-5份、稳定剂3-8份、抗氧化剂0.5-1.2份、聚磷酸铵-蒙脱石复合物5-16份。
2.根据权利要求1所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:其包括以下重量份的原料:CPVC树脂100-110份、PVC树脂35-55份、石墨烯10-12份、石蜡2-4份、稳定剂4-7份、抗氧化剂0.8-1.0份、聚磷酸铵-蒙脱石复合物6-14份。
3.根据权利要求1所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:所述聚磷酸铵-蒙脱石复合物采用以下方法制备:将磷酸溶液加热,加入尿素,混合均匀,再次升温,加入蒙脱土,混合均匀,保温一段时间,过滤,洗涤固体物,烘干后得到聚磷酸铵-蒙脱石复合物。
4.根据权利要求3所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:所述磷酸溶液、尿素、蒙脱土的重量配比为(1.2-1.6):(1.6-2.0):1。
5.根据权利要求1所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:所述稳定剂为硬脂酸钡、二甲基锡、受阻胺光稳定剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐热型CPVC电力导管,其特征在于:所述电力导管的原料中还包括3-12重量份的无机粒子。
8.根据权利要求7所述的一种耐热性CPVC电力导管,其特征在于:所述无机粒子为海泡石、硼酸锌、三氧化二锑的混合物,且海泡石、硼酸锌、三氧化二锑的重量配比为1:1:1。
9.一种如权利要求1-6任一所述的耐热型CPVC电力导管的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将CPVC树脂、PVC树脂、石墨烯、石蜡、稳定剂、抗氧化剂、聚磷酸铵-蒙脱石复合物混合均匀,加热,挤出造粒,冷却后得到混料;
S2:将混料挤出成型,经冷却、切割、扩径、包装后得到CPVC电力导管。
10.根据权利要求9所述的一种耐热型CPVC电力导管的制备方法,其特征在于:在加入聚磷酸铵-蒙脱石复合物时,一并加入无机粒子。
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