改性聚丙烯波紋管及其製造方法
2023-10-28 03:06:42 2
專利名稱：改性聚丙烯波紋管及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種敷設電纜所用的導管，更具體地說涉及一種改性聚丙烯波紋管及其製造方法。
背景技術：
聚丙烯管材是一種綠色建材，具有衛生、無毒、質量輕、耐腐蝕、不結垢、保溫節能及使用壽命長等優點；特別是在出現同質熱熔連接技術後，管道系統的安裝、連接方式取得重大突破，可構建安全可靠的一體化管道。但是聚丙烯管材阻燃性能及低溫抗衝擊性能較差，這就限制了其應用，不適合用於製造波紋管
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有聚丙烯管材阻燃性能及低溫抗衝擊性能較差的缺點，提供一種改性聚丙烯波紋管，這種改性聚丙烯波紋管具有較佳的阻燃性能、t匕較高的熱變形溫度、以及較佳的低溫抗衝擊性能。採用的技術方案如下一種改性聚丙烯波紋管，其特徵在於由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為基料100份、聚四氟乙烯O. I — I份、硬脂酸鈣O. I — I份、抗氧劑0.2- I份、顏料O. 01-0. I份；所述基料由65 — 80% (重量)的聚丙烯、5 — 10% (重量)的三元乙丙橡膠、15-25%(重量)的微膠囊紅磷母粒組成。本發明的改性聚丙烯波紋管可採用上述改性聚丙烯材料經擠出成型。優選上述聚丙烯的熔體流動速度(MFR)為O. 2-1.0克/10分鐘(8/101^11)。三元乙丙橡膠(EPDM)是一種熱塑性彈性體，在聚丙烯中添加三元乙丙橡膠，可以改善材料的抗衝擊性能，同時改善了材料的低溫脆性。優選上述三元乙丙橡膠的門尼粘度為 30-60。上述微膠囊紅磷母粒是一種阻燃劑，在改性聚丙烯的材料體系中，其阻燃機理是在燃燒時紅磷先被氧化，吸水後水化成磷酸，磷酸進一步脫水成偏磷酸，進而聚合生成聚偏磷酸覆蓋於聚合物表面，抑制燃燒，從而達到阻燃的效果。上述聚四氟乙烯(PTFE)可提高材料的耐磨性。上述硬脂酸鈣是一種內潤滑劑，加工時可以降低材料之間的內摩擦，提高材料的加工性能。加入三元乙丙橡膠(EPDM)、聚四氟乙烯(PTFE)後，會使材料熔體的熔融粘度增力口，較難加工，因此加入適量的硬脂酸鈣，以提高材料在加工時的潤滑性。上述抗氧劑的作用是阻止聚丙烯老化。優選上述O. 2 — I份抗氧劑由O. I — O. 5份抗氧劑1010 (即四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和O. I —O. 5份抗氧劑168 (即三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)組成。由於聚丙烯分子主鏈上存在叔碳原子，其在熱、氧、紫外線等外界因素的共同作用下極易發生化學變化，生成過氧化物，之後斷裂形成自由基，進而引起大分子鏈裂解、支化、交聯，使聚丙烯失去高分子材料特徵，喪失使用性能，因此防止聚丙烯老化，主要是防止熱氧老化和自由基老化。上述抗氧劑1010作為主抗氧劑，主要起到自由基反應終止劑的作用；抗氧劑168作為輔抗氧劑，主要起到過氧化物分解劑的作用；同時抗氧劑1010和抗氧劑168又有良好的協同效應。上述顏料(通常也稱為色粉)根據客戶對波紋管顏色的要求選用。本發明的改性聚丙烯波紋管的製造方法包括下述步驟
(I)製備改性聚丙烯材料按上述比例配備聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料；然後將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中進行初步混合(通常將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中並密封袋口後，手拿塑膠袋搖動3 - 5分鐘)，得到初步混合料；然後將初步混合料、聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒一起加入到高速混合機中，利用攪拌器攪拌10-15分鐘，攪拌器的轉速為250-400rpm (轉/分鐘)，使聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料混合均勻，得到整體混合料；然後將整體混合料加入到雙螺杆擠出機中進行共混擠出，再進行造粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料(一種具體方案中，整體混合料自雙螺杆擠出機的進料口加入到雙螺杆擠出機中，在料筒中進行共混後，自擠出口模擠出料條；料條經過水冷後，再經過切粒機切粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料)；上述雙螺杆擠出機的兩個螺杆是同向轉動的，螺杆的轉速為200_300rpm (轉/分鐘)，輸送物料時是正向輸送；雙螺杆擠出機能使物料在熔融狀態下受到良好的剪切、混合作用，使物料塑化更好、更加均勻。上述雙螺杆擠出機的料筒自進料口至擠出口模之間的部分依次為第I區、第II區、第III區和第IV區，第I區的溫度為160-180°c，第II區的溫度為180-190°C，第III區的溫度為190-210°C，第IV區的溫度為190_210°C，擠出口模的溫度為200-210°C。優選第III區的螺杆上具有回流螺塊，使熔體塑化更好、更均勻。優選雙螺杆擠出機料筒內的真空度為O. 02-0. 06MPa，通過抽真空可以抽掉物料中的水汽、空氣等，這樣會使製得的改性聚丙烯材料中無氣泡，性能更佳。(2)製造改性聚丙烯波紋管將步驟(I)製得的顆粒狀改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，用擠出成型的方法製造改性聚丙烯波紋管。改性聚丙烯材料自進料口加入到擠出成型機中後，經擠出成型機的料筒壓縮、均化後，自成型口模擠出成型(成型口模具有環形的出料口)；然後經真空定徑、冷卻及牽引等操作，得到改性聚丙烯波紋管。然後可在改性聚丙烯波紋管上噴印標識，並進行切割和包裝。優選擠出成型機的螺杆自進料口至成型口模之間的部分依次為螺杆輸送段、螺杆壓縮段和螺杆均化段，螺杆輸送段的溫度為160-180°C，螺杆壓縮段的溫度為180-190°C，螺杆均化段的溫度為190-210°C，成型口模的溫度為200-210°C。優選螺杆的轉速為300-450rpm (轉/分鐘)。優選擠出成型機料筒內的真空度為O. 02-0. 06MPa。本發明的改性聚丙烯波紋管具有下述優異性能(1)優良的阻燃性能，可達到UL-94V-0級(樣品厚度4. Omm) ； (2)優良的電氣絕緣性；(3)抗衝擊性能好，環境溫度23°C下測得的缺口衝擊強度達10. 7 KJ/m2 ； (4)熱變形溫度比較高，低溫抗衝擊性能較佳，可在-5 — 70°C的環境溫度下長期使用；(5)質輕，表面光滑，穿電纜時摩擦阻力小，且可熱熔焊對接，因此本發明的改性聚丙烯波紋管適合於在地下敷設管道及電纜，廣泛應用於電信、電力等工程。
具體實施例方式實施例I本實施例中改性聚丙烯電纜導管由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為聚丙烯65份、三元乙丙橡膠10份、微膠囊紅磷母粒25份、聚四氟乙烯O. I份、硬脂酸鈣O. I份、抗氧劑O. 2份(其中抗氧劑1010 O. I份，抗氧劑168 O. I份)、顏料O. 01份。上述改性聚丙烯電纜導管的製造方法包括下述步驟(I)製備改性聚丙烯材料按重量計，取聚丙烯65份(聚丙烯的熔體流動速度為I克/10分鐘)、三元乙丙橡膠10份(三元乙丙橡膠的門尼粘度為40)、微膠囊紅磷母粒25份、 聚四氟乙烯O. I份、硬脂酸鈣O. I份、抗氧劑O. 2份(其中抗氧劑1010 O. I份，抗氧劑168O. I份)、顏料O. 01份；然後將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中進行初步混合(將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中並密封袋口後，手拿塑膠袋搖動3分鐘)，得到初步混合料；然後將初步混合料、聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒一起加入到高速混合機中，利用攪拌器攪拌10分鐘，攪拌器的轉速為400rpm(轉/分鐘)，使聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料混合均勻，得到整體混合料；然後將整體混合料加入到雙螺杆擠出機中進行共混擠出，再進行造粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料(可將整體混合料自雙螺杆擠出機的進料口加入到雙螺杆擠出機中，在料筒中進行共混後，自擠出口模擠出料條；料條經過水冷後，再經過切粒機切粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料)；上述雙螺杆擠出機的兩個螺杆是同向轉動的，螺杆的轉速為200rpm (轉/分鐘)。上述雙螺杆擠出機的料筒自進料口至擠出口模之間的部分依次為第I區、第II區、第III區和第IV區，第I區的溫度為160°c，第II區的溫度為180°C，第III區的溫度為190°C，第IV區的溫度為190°C，擠出口模的溫度為200°C。第III區的螺杆上具有回流螺塊。雙螺杆擠出機料筒內的真空度為O. 02MPa。(2)製造改性聚丙烯波紋管將步驟(I)製得的顆粒狀改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，用擠出成型的方法製造改性聚丙烯波紋管。改性聚丙烯材料自進料口加入到擠出成型機中後，經擠出成型機的料筒壓縮、均化後，自成型口模擠出成型(成型口模具有環形的出料口)；然後經真空定徑、冷卻及牽引等操作，得到改性聚丙烯波紋管。然後可在改性聚丙烯波紋管上噴印標識，並進行切割和包裝。擠出成型機的螺杆自進料口至成型口模之間的部分依次為螺杆輸送段、螺杆壓縮段和螺杆均化段，螺杆輸送段的溫度為160°C，螺杆壓縮段的溫度為180°C，螺杆均化段的溫度為190°C，成型口模的溫度為200°C;螺杆的轉速為300rpm (轉/分鐘)。擠出成型機料筒內的真空度為O. 02MPa。實施例2本實施例中改性聚丙烯電纜導管由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為聚丙烯80份、三元乙丙橡膠5份、微膠囊紅磷母粒15份、聚四氟乙烯I份、硬脂酸鈣I份、抗氧劑I份(其中抗氧劑1010 O. 5份，抗氧劑168 O. 5份)、顏料O. I份。
上述改性聚丙烯電纜導管的製造方法包括下述步驟(I)製備改性聚丙烯材料按重量計，取聚丙烯80份(聚丙烯的熔體流動速度為O. 2克/10分鐘)、三元乙丙橡膠5份(三元乙丙橡膠的門尼粘度為60)、微膠囊紅磷母粒15份、聚四氟乙烯I份、硬脂酸鈣I份、抗氧劑份(其中抗氧劑1010 O. 5份，抗氧劑168 0.5份)、顏料O. I份；然後將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中進行初步混合(將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中並密封袋口後，手拿塑膠袋搖動5分鐘)，得到初步混合料；然後將初步混合料、聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒一起加入到高速混合機中，利用攪拌器攪拌15分鐘，攪拌器的轉速為250rpm (轉/分鐘)，使聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料混合均勻，得到整體混合料；然後將整體混合料加入到雙螺杆擠出機中進行共混擠出，再進行造粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料(可將整體混合料自雙螺杆擠出機的進料口加入到雙螺杆擠出 機中，在料筒中進行共混後，自擠出口模擠出料條；料條經過水冷後，再經過切粒機切粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料)；上述雙螺杆擠出機的兩個螺杆是同向轉動的，螺杆的轉速為300rpm (轉/分鐘)。上述雙螺杆擠出機的料筒自進料口至擠出口模之間的部分依次為第I區、第II區、第III區和第IV區，第I區的溫度為180°c，第II區的溫度為190°C，第III區的溫度為210°C，第IV區的溫度為210°C，擠出口模的溫度為210°C。第III區的螺杆上具有回流螺塊。雙螺杆擠出機料筒內的真空度為O. 06MPa。(2)製造改性聚丙烯波紋管將步驟(I)製得的顆粒狀改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，用擠出成型的方法製造改性聚丙烯波紋管。改性聚丙烯材料自進料口加入到擠出成型機中後，經擠出成型機的料筒壓縮、均化後，自成型口模擠出成型(成型口模具有環形的出料口)；然後經真空定徑、冷卻及牽引等操作，得到改性聚丙烯波紋管。然後可在改性聚丙烯波紋管上噴印標識，並進行切割和包裝。擠出成型機的螺杆自進料口至成型口模之間的部分依次為螺杆輸送段、螺杆壓縮段和螺杆均化段，螺杆輸送段的溫度為180°C，螺杆壓縮段的溫度為190°C，螺杆均化段的溫度為210°C，成型口模的溫度為210°C;螺杆的轉速為450rpm (轉/分鐘)。擠出成型機料筒內的真空度為O. 06MPa。實施例3本實施例中改性聚丙烯電纜導管由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為聚丙烯72份、三元乙丙橡膠8份、微膠囊紅磷母粒20份、聚四氟乙烯O. 5份、硬脂酸鈣O. 6份、抗氧劑O. 7份(其中抗氧劑1010 O. 3份，抗氧劑168 0.4份)、顏料O. 05 份。上述改性聚丙烯電纜導管的製造方法包括下述步驟(I)製備改性聚丙烯材料按重量計，取聚丙烯72份(聚丙烯的熔體流動速度為O. 6克/10分鐘)、三元乙丙橡膠10份(三元乙丙橡膠的門尼粘度為30)、微膠囊紅磷母粒20份、聚四氟乙烯O. 5份、硬脂酸鈣O. 6份、抗氧劑O. 7份(其中抗氧劑1010 O. 3份，抗氧劑168 O. 4份)、顏料O. 05份；然後將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中進行初步混合(將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中並密封袋口後，手拿塑膠袋搖動4分鐘)，得到初步混合料；然後將初步混合料、聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒一起加入到高速混合機中，利用攪拌器攪拌13分鐘，攪拌器的轉速為330rpm (轉/分鐘)，使聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料混合均勻，得到整體混合料；然後將整體混合料加入到雙螺杆擠出機中進行共混擠出，再進行造粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料(可將整體混合料自雙螺杆擠出機的進料口加入到雙螺杆擠出機中，在料筒中進行共混後，自擠出口模擠出料條；料條經過水冷後，再經過切粒機切粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料)；上述雙螺杆擠出機的兩個螺杆是同向轉動的，螺杆的轉速為250rpm (轉/分鐘)。上述雙螺杆擠出機的料筒自進料口至擠出口模之間的部分依次為第I區、第II區、第III區和第IV區，第I區的溫度為170°c，第II區的溫度為185°C，第III區的溫度為200°C，第IV區的溫度為200°C，擠出口模的溫度為205°C。第III區的螺杆上具有回流螺塊。雙螺杆擠出機料筒內的真空度為O. 04MPa。
(2)製造改性聚丙烯波紋管將步驟(I)製得的顆粒狀改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，用擠出成型的方法製造改性聚丙烯波紋管。改性聚丙烯材料自進料口加入到擠出成型機中後，經擠出成型機的料筒壓縮、均化後，自成型口模擠出成型(成型口模具有環形的出料口)；然後經真空定徑、冷卻及牽引等操作，得到改性聚丙烯波紋管。然後可在改性聚丙烯波紋管上噴印標識，並進行切割和包裝。擠出成型機的螺杆自進料口至成型口模之間的部分依次為螺杆輸送段、螺杆壓縮段和螺杆均化段，螺杆輸送段的溫度為170°C，螺杆壓縮段的溫度為185°C，螺杆均化段的溫度為200°C，成型口模的溫度為205°C;螺杆的轉速為350rpm (轉/分鐘)。擠出成型機料筒內的真空度為O. 04MPa。
權利要求
1.一種改性聚丙烯波紋管，其特徵在於由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為基料100份、聚四氟乙烯O. I — I份、硬脂酸鈣O. I — I份、抗氧劑0.2- I份、顏料O. 01-0. I份；所述基料由65 — 80% (重量)的聚丙烯、5 — 10% (重量)的三元乙丙橡膠、15-25%(重量)的微膠囊紅磷母粒組成。
2.如權利要求I所述的改性聚丙烯波紋管，其特徵在於所述聚丙烯的熔體流動速度為O. 2-1. O克/10分鐘。
3.如權利要求I所述的改性聚丙烯波紋管，其特徵在於所述三元乙丙橡膠的門尼粘度為30-60。
4.如權利要求I所述的改性聚丙烯波紋管，其特徵在於所述O.2 — I份抗氧劑由O.I - O. 5份抗氧劑1010和O. I — O. 5份抗氧劑168組成。
5.一種改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於包括下述步驟 (O製備改性聚丙烯材料按權I所述比例配備聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料；然後將聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料裝入塑膠袋中進行初步混合，得到初步混合料；然後將初步混合料、聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒一起加入到高速混合機中，利用攪拌器攪拌10-15分鐘，攪拌器的轉速為250-400rpm使聚丙烯、三元乙丙橡膠、微膠囊紅磷母粒、聚四氟乙烯、硬脂酸鈣、抗氧劑和顏料混合均勻，得到整體混合料；然後將整體混合料加入到雙螺杆擠出機中進行共混擠出，再進行造粒，得到顆粒狀的改性聚丙烯材料； (2)製造改性聚丙烯波紋管將步驟(I)製得的顆粒狀改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，用擠出成型的方法製造改性聚丙烯波紋管。
6.如權利要求5所述的改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於步驟(I)中雙螺杆擠出機的兩個螺杆是同向轉動的，螺杆的轉速為200-300rpm (轉/分鐘)，輸送物料時是正向輸送。
7.如權利要求5所述的改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於步驟(I)中雙螺杆擠出機的料筒自進料口至擠出口模之間的部分依次為第I區、第II區、第III區和第IV區，第I區的溫度為160-180°c，第II區的溫度為180-190°c，第III區的溫度為190_210°C，第IV區的溫度為190-210°C，擠出口模的溫度為200-210°C。
8.如權利要求5所述的改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於步驟(2)中所述改性聚丙烯材料自進料口加入到擠出成型機中後，經擠出成型機的料筒壓縮、均化後，自成型口模擠出成型；然後經真空定徑、冷卻及牽引等操作，得到改性聚丙烯波紋管。
9.如權利要求5所述的改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於步驟(2)中擠出成型機的螺杆自進料口至成型口模之間的部分依次為螺杆輸送段、螺杆壓縮段和螺杆均化段，螺杆輸送段的溫度為160-180°C，螺杆壓縮段的溫度為180-190°C，螺杆均化段的溫度為190-210°C，成型口模的溫度為200-210°C，螺杆的轉速為300_450rpm。
10.如權利要求5所述的改性聚丙烯波紋管的製造方法，其特徵在於步驟(2)中所述擠出成型機料筒內的真空度為O. 02-0. 06MPa。
全文摘要
一種改性聚丙烯波紋管，涉及一種敷設電纜所用的導管。它由改性聚丙烯材料製成按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為基料100份、聚四氟乙烯0.1－1份、硬脂酸鈣0.1－1份、抗氧劑0.2－1份、顏料0.01-0.1份；所述基料由65－80％的聚丙烯、5－10％的三元乙丙橡膠、15-25%的微膠囊紅磷母粒組成。其製造方法包括下述步驟製備改性聚丙烯材料；製造改性聚丙烯波紋管。本發明的改性聚丙烯波紋管具有優良的阻燃性能、優良的電氣絕緣性、抗衝擊性能好、熱變形溫度比較高、低溫抗衝擊性能較佳、質輕，表面光滑，穿電纜時摩擦阻力小，且可熱熔焊對接，因此適合於在地下敷設管道及電纜，廣泛應用於電信、電力等工程。
文檔編號C08L27/18GK102964689SQ201210512390
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者吳錫炎, 樸春福, 吳澤和, 王柏春, 張明周, 吳澤秀 申請人:廣東三凌塑料管材有限公司