一種改性聚丙烯線纜保護管材及其成型工藝的製作方法
2023-05-17 10:53:31
本發明涉及一種線纜保護管材，特別涉及一種改性聚丙烯線纜保護管材及其成型工藝。
背景技術：
聚丙烯(PP)作為一種綜合性能優異的熱塑性樹脂，具有原料來源豐富、力學性能好、密度小、化學穩定性好等優點，在塑料和纖維行業中應用十分廣泛，但由於PP分子鏈柔性大，熔體擠出彈性大，聚丙烯存在衝擊強度尤其是低溫衝擊強度低的缺點，而且通常難以做到流動性與力學性能兼顧，這在一定程度上限制了PP的應用。為了改善聚丙烯的性能，擴大其應用範圍，國內外對改性PP做了很多研究。
電力線纜保護管材是電力領域中的重要元件，改性的聚丙烯製備的電力線纜保護管材在抗衝擊性、阻燃性、電絕緣性、抗酸鹼腐蝕、滑動性、熱穩定性等方面還存在不足，因此通過填充改性或者共混改性提高聚丙烯電力線纜保護管材的綜合性能，得到抗衝擊性強、電氣絕緣性好、機械強度高、摩擦係數小、阻燃、抑煙、耐熱、耐寒、使用壽命長、施工方便、性能價格比優越的電力線纜保護管材是目前研究的熱點問題。
另外，除了增強改性聚丙烯線纜保護管材的綜合物理性能，為了增加其使用壽命，其防腐蝕性能也需要進一步提高。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種改性聚丙烯線纜保護管材及其成型工藝，提高了線纜保護管材在抗衝擊性強、電氣絕緣性好、機械強度高、摩擦係數小、阻燃、抑煙、耐熱、耐寒、耐腐蝕等方面的性能。
本發明的技術方案為：一種改性聚丙烯線纜保護管材，管材由100份改性聚丙烯、1-5份增粘劑、0.5-5份玻璃纖維、1-5份抗衝擊改性劑、1-5份成核劑、0-10份填充母料、0.1-3份抗氧劑、0.1-3份光穩定劑、2-8份橡膠按重量份組成，以改性聚丙烯為基礎，通過增粘劑、玻璃纖維、抗衝擊改進劑、成核劑、填充母料、抗氧化劑、穩定劑、橡膠等成分的添加，改善改進聚丙烯線纜保護管材的綜合性能，尤其是玻璃纖維的添加，對管材機械強度強度、耐腐蝕方面的性能改善較大。
優選地，一種改性聚丙烯線纜保護管材，管材由100份改性聚丙烯、1-5份增粘劑、0.5-5份玻璃纖維、1-5份抗衝擊改性劑、1-5份成核劑、0-10份填充母料、1-4份色母料、0.1-3份抗氧劑、0.1-3份光穩定劑、2-8份橡膠按重量份配比組成，以改性聚丙烯為基礎，通過增粘劑、玻璃纖維、抗衝擊改進劑、成核劑、填充母料、抗氧化劑、穩定劑、橡膠等成分的添加，改善改進聚丙烯線纜保護管材的綜合性能，尤其是玻璃纖維的添加，對管材機械強度強度、耐腐蝕方面的性能改善較大，另外還添加了色母粒，實現不同顏色管材的生產。
優選地，管材外表面塗覆有耐腐蝕層，所述耐腐蝕層為PTFE，厚度為0.01mm-1mm，進一步提高特殊工況情況下線纜保護管材的耐腐蝕性能。
管材成型工藝包括下列步驟：
混料，將改性聚丙烯、成核劑、玻璃纖維按重量份配比混合，加熱攪拌30-40分鐘，攪拌時速度為10-30轉/分鐘，當溫度達到75-85℃時，加入抗衝擊改性劑、填充母料、抗氧劑、光穩定劑繼續攪拌到120-150℃時停止攪拌，攪拌時速度為60-80轉/分鐘，冷卻到25-45℃，形成初混料，該步工藝確保了線纜保護管材的基礎性能，尤其是機械強度和耐腐蝕性能的提升；
塑化，將增容劑、增粘劑、色母料、橡膠按重量份配比混合，加熱攪拌25分鐘，當溫度達到80-100℃時加入混料工序的初混料，繼續攪拌到120-150℃時停止攪拌，冷卻到25-45℃供下道工序使用；
造粒，將塑化後的混料經過單螺杆或者雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出機機筒溫度一區為160-190℃，二區溫度為170-210℃，三區溫度為180-225℃，四區溫度為185-235℃，模具溫度為200-260℃，擠出機螺杆轉速為1-30轉/分鐘；
擠出管材，將上述造粒料經過雙螺杆或者單螺杆擠出機及模具擠出成型，擠出機機筒一區溫度為160-190℃，二區溫度為170-210℃，三區溫度為180-225℃，四區溫度為185-235℃；模具一區溫度為180-225℃，二區溫度為185-230℃，三區溫度為190-240℃，口模溫度為190-260℃；擠出機螺杆轉速為5-30轉/分鐘，牽引速度為0.5-10米/分鐘，水箱真空度為0.02-0.06MPa。
優選地，所述的成核劑為苯甲酸鈉、對苯酚磺酸鈉、對苯酚磺酸鈣、苯酚鈉、硬脂酸鈣、二對叔丁基苯磷酸鈉、烷基山梨糖酯、碳酸鈉、滑石粉、二氧化鈦、碳酸硼、碳酸鉀、二氧化鈰稀土、氫氧化鈰稀土、富鑭氯化稀土、硅藻土、氣溶膠、鄰氯苯甲酸鈉、間氯苯甲酸鈉、對氯苯甲酸鈉中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度；
優選地，所述的抗衝擊改性劑為三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯中的一種或者二種以上的混合，提高管材的抗衝擊性能。
優選地，所述的填充母料為碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦、滑石粉、雲母、石英砂、絹雲母、陶土、矽酸鹽、石灰石中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度。
優選地，所述的抗氧劑為亞磷酸抗氧劑、硫酯抗氧劑、酚類抗氧劑中的一或者兩種以上的混合，提高管材的抗氧化性能。
優選地，所述的光穩定劑為二苯甲酮、苯甲酸酯、苯並三唑、水楊酸酯、二硫代氨基甲酸鎳鹽、硫代雙酚、磷酸單酯鎳、受阻胺、炭黑、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵中的一種或者二種以上的混合，提升管材的耐熱、耐寒性能。
優選地，所述的增粘劑為聚異丁烯共聚物、松香樹脂、松香酸甘油酯、氫化松香酸香戊四醇酯、二萜烯聚合物、烷基酚醛樹脂、達馬樹脂、蟲膠、聚苯乙烯樹脂、松香改性酚醛樹脂中的一種或者二種以上的混合。
通過以上技術方案，使線纜保護管材具有抗衝擊性強、電氣絕緣性好、機械強度高、摩擦係數小、阻燃、抑煙、耐熱、耐寒、耐腐蝕性等特點。
具體實施方式
下面將結合具體實施例，對本發明的技術方案作詳細說明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的範圍內。
實施例1
本發明的技術方案為：一種改性聚丙烯線纜保護管材，管材由100份改性聚丙烯、1份增粘劑、0.5份玻璃纖維、1份抗衝擊改性劑、1份成核劑、0.1份抗氧劑、0.1份光穩定劑、2份橡膠按重量份組成，以改性聚丙烯為基礎，通過增粘劑、玻璃纖維、抗衝擊改進劑、成核劑、填充母料、抗氧化劑、穩定劑、橡膠等成分的添加，改善改進聚丙烯線纜保護管材的綜合性能，尤其是玻璃纖維的添加，對管材機械強度強度、耐腐蝕方面的性能改善較大。
優選地，管材外表面塗覆有耐腐蝕層，所述耐腐蝕層為PTFE，厚度為0.01mm，進一步提高特殊工況情況下線纜保護管材的耐腐蝕性能。
管材成型工藝包括下列步驟：
混料，將改性聚丙烯、成核劑、玻璃纖維按重量份配比混合，加熱攪拌30分鐘，攪拌時速度為10轉/分鐘，當溫度達到75℃時，加入抗衝擊改性劑、填充母料、抗氧劑、光穩定劑繼續攪拌到120℃時停止攪拌，攪拌時速度為60轉/分鐘，冷卻到25℃，形成初混料，該步工藝確保了線纜保護管材的基礎性能，尤其是機械強度和耐腐蝕性能的提升；
塑化，將增容劑、增粘劑、色母料、橡膠按重量份配比混合，加熱攪拌25分鐘，當溫度達到80-100℃時加入混料工序的初混料，繼續攪拌到120℃時停止攪拌，冷卻到25℃供下道工序使用；
造粒，將塑化後的混料經過單螺杆或者雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出機機筒溫度一區為160℃，二區溫度為170℃，三區溫度為180℃，四區溫度為185℃，模具溫度為200℃，擠出機螺杆轉速為1轉/分鐘；
擠出管材，將上述造粒料經過雙螺杆或者單螺杆擠出機及模具擠出成型，擠出機機筒一區溫度為160℃，二區溫度為170℃，三區溫度為180℃，四區溫度為185℃；模具一區溫度為180℃，二區溫度為185℃，三區溫度為190℃，口模溫度為190℃；擠出機螺杆轉速為5轉/分鐘，牽引速度為0.5米/分鐘，水箱真空度為0.02MPa。
優選地，所述的成核劑為苯甲酸鈉、對苯酚磺酸鈉、對苯酚磺酸鈣、苯酚鈉、硬脂酸鈣、二對叔丁基苯磷酸鈉、烷基山梨糖酯、碳酸鈉、滑石粉、二氧化鈦、碳酸硼、碳酸鉀、二氧化鈰稀土、氫氧化鈰稀土、富鑭氯化稀土、硅藻土、氣溶膠、鄰氯苯甲酸鈉、間氯苯甲酸鈉、對氯苯甲酸鈉中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度；
優選地，所述的抗衝擊改性劑為三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯中的一種或者二種以上的混合，提高管材的抗衝擊性能。
優選地，所述的填充母料為碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦、滑石粉、雲母、石英砂、絹雲母、陶土、矽酸鹽、石灰石中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度。
優選地，所述的抗氧劑為亞磷酸抗氧劑、硫酯抗氧劑、酚類抗氧劑中的一或者兩種以上的混合，提高管材的抗氧化性能。
優選地，所述的光穩定劑為二苯甲酮、苯甲酸酯、苯並三唑、水楊酸酯、二硫代氨基甲酸鎳鹽、硫代雙酚、磷酸單酯鎳、受阻胺、炭黑、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵中的一種或者二種以上的混合，提升管材的耐熱、耐寒性能。
優選地，所述的增粘劑為聚異丁烯共聚物、松香樹脂、松香酸甘油酯、氫化松香酸香戊四醇酯、二萜烯聚合物、烷基酚醛樹脂、達馬樹脂、蟲膠、聚苯乙烯樹脂、松香改性酚醛樹脂中的一種或者二種以上的混合。
通過以上技術方案，使線纜保護管材具有抗衝擊性強、電氣絕緣性好、機械強度高、摩擦係數小、阻燃、抑煙、耐熱、耐寒、耐腐蝕性等特點。
實施例2
本發明的技術方案為：一種改性聚丙烯線纜保護管材，管材由100份改性聚丙烯、5份增粘劑、5份玻璃纖維、5份抗衝擊改性劑、5份成核劑、10份填充母料、4份色母料、3份抗氧劑、3份光穩定劑、8份橡膠按重量份配比組成，以改性聚丙烯為基礎，通過增粘劑、玻璃纖維、抗衝擊改進劑、成核劑、填充母料、抗氧化劑、穩定劑、橡膠等成分的添加，改善改進聚丙烯線纜保護管材的綜合性能，尤其是玻璃纖維的添加，對管材機械強度強度、耐腐蝕方面的性能改善較大，另外還添加了色母粒，實現不同顏色管材的生產。
優選地，管材外表面塗覆有耐腐蝕層，所述耐腐蝕層為PTFE，厚度為1mm，進一步提高特殊工況情況下線纜保護管材的耐腐蝕性能。
管材成型工藝包括下列步驟：
混料，將改性聚丙烯、成核劑、玻璃纖維按重量份配比混合，加熱攪拌40分鐘，攪拌時速度為30轉/分鐘，當溫度達到85℃時，加入抗衝擊改性劑、填充母料、抗氧劑、光穩定劑繼續攪拌到150℃時停止攪拌，攪拌時速度為80轉/分鐘，冷卻到45℃，形成初混料，該步工藝確保了線纜保護管材的基礎性能，尤其是機械強度和耐腐蝕性能的提升；
塑化，將增容劑、增粘劑、色母料、橡膠按重量份配比混合，加熱攪拌25分鐘，當溫度達到80-100℃時加入混料工序的初混料，繼續攪拌到150℃時停止攪拌，冷卻到45℃供下道工序使用；
造粒，將塑化後的混料經過單螺杆或者雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出機機筒溫度一區為190℃，二區溫度為210℃，三區溫度為225℃，四區溫度為235℃，模具溫度為260℃，擠出機螺杆轉速為30轉/分鐘；
擠出管材，將上述造粒料經過雙螺杆或者單螺杆擠出機及模具擠出成型，擠出機機筒一區溫度為190℃，二區溫度為210℃，三區溫度為225℃，四區溫度為235℃；模具一區溫度為225℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，口模溫度為260℃；擠出機螺杆轉速為30轉/分鐘，牽引速度為10米/分鐘，水箱真空度為0.06MPa。
優選地，所述的成核劑為苯甲酸鈉、對苯酚磺酸鈉、對苯酚磺酸鈣、苯酚鈉、硬脂酸鈣、二對叔丁基苯磷酸鈉、烷基山梨糖酯、碳酸鈉、滑石粉、二氧化鈦、碳酸硼、碳酸鉀、二氧化鈰稀土、氫氧化鈰稀土、富鑭氯化稀土、硅藻土、氣溶膠、鄰氯苯甲酸鈉、間氯苯甲酸鈉、對氯苯甲酸鈉中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度；
優選地，所述的抗衝擊改性劑為三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、丁腈橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯中的一種或者二種以上的混合，提高管材的抗衝擊性能。
優選地，所述的填充母料為碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦、滑石粉、雲母、石英砂、絹雲母、陶土、矽酸鹽、石灰石中的一種或者二種以上的混合，提高管材的機械強度。
優選地，所述的抗氧劑為亞磷酸抗氧劑、硫酯抗氧劑、酚類抗氧劑中的一或者兩種以上的混合，提高管材的抗氧化性能。
優選地，所述的光穩定劑為二苯甲酮、苯甲酸酯、苯並三唑、水楊酸酯、二硫代氨基甲酸鎳鹽、硫代雙酚、磷酸單酯鎳、受阻胺、炭黑、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵中的一種或者二種以上的混合，提升管材的耐熱、耐寒性能。
優選地，所述的增粘劑為聚異丁烯共聚物、松香樹脂、松香酸甘油酯、氫化松香酸香戊四醇酯、二萜烯聚合物、烷基酚醛樹脂、達馬樹脂、蟲膠、聚苯乙烯樹脂、松香改性酚醛樹脂中的一種或者二種以上的混合。
通過以上技術方案，使線纜保護管材具有抗衝擊性強、電氣絕緣性好、機械強度高、摩擦係數小、阻燃、抑煙、耐熱、耐寒、耐腐蝕性等特點。