CN114685918B - 一种耐热型cpvc电力导管及其制备方法 - Google Patents

一种耐热型cpvc电力导管及其制备方法 Download PDF

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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)
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)
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)
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
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 (6)

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、无机粒子3-12份；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；
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。
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：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。
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。
4.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。
5.一种如权利要求1-4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。
6.根据权利要求5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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