CN116462911A - 一种高抗冲耐热电力护套管材及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗冲耐热电力护套管材及其生产工艺，属于电力护套管技术领域，包括以下重量份的原料：聚丙烯90‑110份，硅灰石粉15‑20份，偶联剂0.5‑1份，增容剂40‑50份和成核剂0.3‑0.4份；由以下生产工艺制得：步骤一、将硅灰石粉加入乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加偶联剂，并用盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；步骤二、将聚丙烯、改性硅灰石、增容剂和成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材；本发明制得的电力护套管材具有优异的抗冲击性能和耐热性能，满足深埋和高电压条件下的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于电力护套管技术领域，具体涉及一种高抗冲耐热电力护套管材及其生产工艺。
背景技术
电力护套管又叫电力电缆保护管，分为开挖型和非开挖型两种。现有的电力护套管材具有抗高温、耐外压的特点，适用于10kV以上高压输电线电缆排管管材。同时电力护套管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，可广泛应用于市政、电信、电力、煤气、自来水、热力等管线工程。
但是现在随着电力、电信管线工程的进一步发展，电力护套管材需要在更大的深度和更高的输送电压下使用，因此，用于电力、电信管线工程中的电力护套管材需要具有更高的抗冲击性能和耐热性能，才能满足特殊环境下的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗冲耐热电力护套管材及其生产工艺，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高抗冲耐热电力护套管材，包括以下重量份的原料：
聚丙烯90-110份，硅灰石粉15-20份，偶联剂0.5-1份，增容剂40-50份和成核剂0.3-0.4份；
所述成核剂由以下步骤制得：
步骤A1、将顺-1,2,3,6-四氢苯酐加入四氢呋喃中，在室温下搅拌至完全溶解，然后缓慢滴加对苯二胺的四氢呋喃溶液，滴加完毕后在室温下反应6h，过滤后，得到中间体1；反应过程如下所示；
步骤A2、将中间体1加入去离子水中溶解，升温至70℃完全溶解，然后缓慢滴加碳酸氢钠饱和溶液至pH为7，再加入硝酸镧边搅拌边反应8h，反应结束后过滤，将滤渣水洗三次后，得到成核剂。
进一步地，所述顺-1,2,3,6-四氢苯酐、四氢呋喃和对苯二胺的四氢呋喃溶液的用量比为0.1mo l：100mL：30mL；所述对苯二胺的四氢呋喃溶液的浓度为2mo l/L。
进一步地，所述中间体1、硝酸镧和去离子水的用量比为0.1-0.15mo l：0.7mo l：100mL。
进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。
进一步地，所述增容剂通过以下方法制得：
将丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体混合均匀，用双螺杆挤出机在螺杆转速为100r/mi n、190-210℃下熔融挤出，制得增容剂。
进一步地，所述丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2:1:0.15:50:50。
一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将硅灰石粉加入质量分数为90％的乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加偶联剂，并用0.1mo l/L的盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；
步骤二、将聚丙烯、改性硅灰石、增容剂和成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为240r/mi n、温度为190-220℃下熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材。
进一步地，所述乙醇水溶液与硅灰石粉的质量比为2-3：1。
本发明的有益效果：
本发明以高耐化学性、高电绝缘性和高耐磨性的聚乙烯为电力护套管材的基材，通过硅灰石、增容剂和成核剂协同对聚乙烯进行共混改性，进一步提高了其抗冲击性能和耐热性能，廉价的硅灰石粉通过偶联剂的表面改性后，改善了其分散性能，使得改性后的硅灰石粉能够均匀地分散在聚丙烯基材中，充分发挥补强作用，提高聚丙烯基材的结晶度、力学性能和热稳定性能；
本发明将丙烯酸-2-羟乙酯和马来酸酐两种单体接枝到了聚烯烃弹性体上并与聚丙烯混合制得了增容剂，该增容剂不仅能够提高增强聚丙烯和改性硅灰石之间的相容性，还能增强聚丙烯和改性硅灰石之间的相互作用，增强界面之间的结合牢度，从而进一步提高了管材的抗冲击性能；
本发明自制的成核剂含有高对称性双酰胺基团和羧基基团，具有良好的热性能稳定，再结合金属镧元素，有效诱导聚丙烯产生大量β晶体，获得了β晶型聚丙烯良好的力学性能，使得改性硅灰石在增容剂作用下与β晶型聚丙烯牢固结合，达到了更好的抗冲击性能。
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
本实施例提供一种增容剂，通过以下方法制得：
按照丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2:1:0.15:50:50，将丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体混合均匀，用双螺杆挤出机在螺杆转速为100r/mi n、210℃下熔融挤出，制得增容剂。
实施例2
本实施例提供一种增容剂，通过以下方法制得：
按照丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2:1:0.15:50:50，将丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体混合均匀，用双螺杆挤出机在螺杆转速为100r/mi n、190℃下熔融挤出，制得增容剂。
实施例3
本实施例提供一种成核剂，由以下步骤制得：
步骤A1、将0.1mo l顺-1,2,3,6-四氢苯酐加入100mL四氢呋喃中，在室温下搅拌至完全溶解，然后缓慢滴加30mL浓度为2mo l/L的对苯二胺的四氢呋喃溶液，滴加完毕后在室温下反应6h，过滤后，得到中间体1；
步骤A2、将0.1mo l中间体1加入100mL去离子水中溶解，升温至70℃完全溶解，然后缓慢滴加碳酸氢钠饱和溶液至pH为7，再加入0.7mo l硝酸镧边搅拌边反应8h，反应结束后过滤，将滤渣水洗三次后，得到成核剂。
实施例4
本实施例提供一种成核剂，由以下步骤制得：
步骤A1、将0.1mo l顺-1,2,3,6-四氢苯酐加入100mL四氢呋喃中，在室温下搅拌至完全溶解，然后缓慢滴加30mL浓度为2mo l/L的对苯二胺的四氢呋喃溶液，滴加完毕后在室温下反应6h，过滤后，得到中间体1；
步骤A2、将0.15mo l中间体1加入100mL去离子水中溶解，升温至70℃完全溶解，然后缓慢滴加碳酸氢钠饱和溶液至pH为7，再加入0.7mo l硝酸镧边搅拌边反应8h，反应结束后过滤，将滤渣水洗三次后，得到成核剂。
实施例5
一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将15重量份硅灰石粉加入30重量份质量分数为90％的乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加0.5重量份钛酸酯偶联剂，并用0.1mo l/L的盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；
步骤二、将步骤一制得的改性硅灰石、90重量份聚丙烯、40重量份实施1制得的增容剂和0.3重量份实施例3制得的成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为240r/mi n、温度为190℃下熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材。
实施例6
一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将18重量份硅灰石粉加入45重量份质量分数为90％的乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加0.8重量份硅烷偶联剂，并用0.1mo l/L的盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；
步骤二、将步骤一制得的改性硅灰石、100重量份聚丙烯、45重量份实施2制得的增容剂和0.4重量份实施例3制得的成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为240r/mi n、温度为200℃下熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材。
实施例7
一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将20重量份硅灰石粉加入60重量份质量分数为90％的乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加1重量份硅烷偶联剂，并用0.1mo l/L的盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；
步骤二、将步骤一制得的改性硅灰石、110重量份聚丙烯、50重量份实施2制得的增容剂和0.4重量份实施例4制得的成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为240r/mi n、温度为220℃下熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材。
对比例1
本对比例在实施例6的基础上，不添加使用增容剂，其余与原料和生产步骤均相同。
对比例2
本对比例在实施例6的基础上，不添加使用成核剂，其余与原料和生产步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例6相比，不添加使用硅灰石粉和硅烷偶联剂，其余与原料和生产步骤均相同。
对实施例5-实施例7和对比例1-对比例3制得的电力护套管材进行性能测试，按照GB/T 1043.1-2008标准测试抗冲击强度，按照GB/T 1634-2004标准测试热变形温度，结果如表1所示：
表1
| 测试项目 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 抗冲击强度kJ/m2 | 19.7 | 20.4 | 20.1 | 12.6 | 8.2 | 6.5 |
| 热变形温度℃ | 88.7 | 89.3 | 88.9 | 83.4 | 81.5 | 80.1 |
由表1数据可以看出，实施例5-7制得的电力护套管材的抗冲击强度和热变形温度明显高于对比例1-3制得的电力护套管材，说明采用本发明的原料和生产工艺制得的电力护套管材具有优异的抗冲击性能和耐热性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯90-110份，硅灰石粉15-20份，偶联剂0.5-1份，增容剂40-50份和成核剂0.3-0.4份；
所述成核剂由以下步骤制得：
步骤A1、将顺-1,2,3,6-四氢苯酐加入四氢呋喃中，在室温下搅拌至完全溶解，然后缓慢滴加对苯二胺的四氢呋喃溶液，滴加完毕后在室温下反应6h，过滤后，得到中间体1；
步骤A2、将中间体1加入去离子水中溶解，升温至70℃完全溶解，然后缓慢滴加碳酸氢钠饱和溶液至pH为7，再加入硝酸镧边搅拌边反应8h，反应结束后过滤，将滤渣水洗三次后，得到成核剂。
2.根据权利要求1所述的一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，所述顺-1,2,3,6-四氢苯酐、四氢呋喃和对苯二胺的四氢呋喃溶液的用量比为0.1mol：100mL：30mL；所述对苯二胺的四氢呋喃溶液的浓度为2mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，所述中间体1、硝酸镧和去离子水的用量比为0.1-0.15mol：0.7mol：100mL。
4.根据权利要求1所述的一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，所述增容剂通过以下方法制得：
将丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体混合均匀，用双螺杆挤出机在螺杆转速为100r/min、190-210℃下熔融挤出，制得增容剂。
6.根据权利要求5所述的一种高抗冲耐热电力护套管材，其特征在于，所述丙烯酸-2-羟乙酯、马来酸酐、过氧化二异丙苯、聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2:1:0.15:50:50。
7.根据权利要求1所述的一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将硅灰石粉加入质量分数为90％的乙醇水溶液中，机械搅拌下滴加偶联剂，并用0.1mol/L的盐酸调节pH＝5，在80℃下反应2h，经抽滤、洗涤、干燥，得到改性硅灰石；
步骤二、将聚丙烯、改性硅灰石、增容剂和成核剂混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为240r/min、温度为190-220℃下熔融挤出、造粒，得到高抗冲耐热电力护套管材。
8.根据权利要求7所述的一种高抗冲耐热电力护套管材的生产工艺，其特征在于，所述乙醇水溶液与硅灰石粉的质量比为2-3：1。
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