一种聚氯乙烯电力管材及其制备工艺的制作方法

本发明涉及材料，具体涉及一种聚氯乙烯电力管材及其制备工艺。

背景技术：

1、随着科技的不断进步和工业的飞速发展，电力工程作为现代社会运转的重要基石，对管道材料的要求也越来越高。聚氯乙烯电力管是一种由聚氯乙烯树脂为主要原料，通过挤出成型工艺生产出的管道材料，它具有优良的电气绝缘性能，可以有效防止电流泄漏和电击事故。同时，pvc电力管还具有良好的化学稳定性，能够抵抗多种化学物质的侵蚀，保证管道的长期使用寿命，因此成为现代电力工程的理想选择。

2、但是随着电力管铺设环境逐渐复杂，对聚氯乙烯电力管的机械力学等综合性能要求也越来越高，常规聚氯乙烯的机械力学性能逐渐无法满足特殊环境的电力管材要求，因此，需要对聚氯乙烯的机械力学性能进行增强。此外，聚氯乙烯电力管材的制备过程中往往需要添加大量增塑剂等其他助剂，这就导致聚氯乙烯电力管的阻燃性能大大降低，一旦发生短路，很容易造成火势蔓延，存在巨大的安全隐患。

3、为了解决上述技术问题，发明专利公开号cn102875932b公开了一种pvc电力管材料及其制备方法，以聚氯乙烯为主要原料，通过添加冲击改性剂和纳米级无机阻燃剂，使制得的聚氯乙烯电力管材料具有良好的机械力学性能和阻燃性能，然而，无机阻燃剂与聚氯乙烯基材之间存在界面问题，在长期使用过程中可能会发生相分离，对电力管的使用寿命造成负面影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚氯乙烯电力管材及其制备工艺，解决了聚氯乙烯作为电力管材机械力学性能不佳，且阻燃性能较差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种聚氯乙烯电力管材，按重量份数计，包括以下组分：高聚合度聚氯乙烯55-65份、聚氯乙烯改性添加料10-15份、热稳定剂3-5份、高分子阻燃添加料1-4份、润滑剂1-3份、三元乙丙橡胶10-20份、过氧化苯甲酰0.1-0.5份、无机填充料5-8份、增塑剂10-25份；

4、所述聚氯乙烯改性添加料为结构中含有降冰片烯杂环结构的聚氯乙烯；

5、所述高分子阻燃添加料为结构中含有磷阻燃剂的聚硅氮烷。

6、一种如权利要求1所述的聚氯乙烯电力管材的制备工艺，包括以下步骤：

7、第一步、按照重量份数称取聚氯乙烯改性添加料、三元乙丙橡胶和过氧化苯甲酰，混合均匀后，经喂料器进入双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为60-80r/min，挤出温度为150-160℃，经熔融挤出，获得物料①；

8、在上述技术方案中，聚氯乙烯改性添加料结构中含有降冰片烯杂环结构，因此可在引发剂作用下，与三元乙丙橡胶发生熔融接枝，形成结构中同时含有刚性杂环结构和橡胶分子链的聚氯乙烯中间物料①；

9、第二步、将高聚合度聚氯乙烯、物料①、热稳定剂、高分子阻燃添加料、润滑剂、无机填充料加入至混料机中，于100-120℃的温度条件下搅拌混合20-30min后，加入增塑剂，继续搅拌10-20min，获得预混料；

10、第三步、将预混料转移至双螺杆挤出机中，设置主机温度为160-165℃、机头温度为180-200℃、螺杆转速为80-100r/min，熔融挤出，待物料自然冷却冷却，即可获得聚氯乙烯电力管材。

11、由于物料①中聚氯乙烯结构的存在，高聚合物聚氯乙烯能够与物料①产生良好的相容性，利用物料①中橡胶分子链和聚氯乙烯分子链的交联结构，使制得的电力管材表现出更高的交联密度。

12、更进一步地，所述高聚合度聚氯乙烯的聚合度为2500。

13、更进一步地，所述聚氯乙烯改性添加料由以下方法制备：

14、向反应器中加入聚氯乙烯粉末与n,n-二甲基甲酰胺，开启搅拌，形成均匀溶液后，再将5-降冰片烯-2甲胺和碱性催化剂，加完后，混合均匀，开启升温，于70-80℃的温度中搅拌4-6h后，停止加热，待物料冷却，倒入甲醇中进行沉淀，分离出沉淀物，经洗涤、干燥处理，即可得到聚氯乙烯改性添加料。

15、在上述技术方案中，聚氯乙烯结构中含有大量卤素取代基团，在碱性催化剂的作用下，可以与5-降冰片烯-2甲胺结构中的伯氨基发生取代，从而在聚氯乙烯分子链中引入降冰片烯刚性杂环结构，制得聚氯乙烯改性添加料。

16、更进一步地，所述碱性催化剂为三乙胺或者吡啶。

17、更进一步地，所述聚氯乙烯的聚合度为400。

18、更进一步地，所述高分子阻燃添加料由以下方法制备：

19、将聚硅氮烷和甲苯加入至充满氮气的反应器中，搅拌至完全溶解后，将卤代磷系阻燃剂加入至反应器中，加毕，开启加热，将温度升高至50-60℃，搅拌4-6h后，徹去氮气，减压蒸发去除低沸物，使用四氢呋喃进行洗涤，最后于80-100℃的干燥箱中真空干燥，即可得到高分子阻燃添加料。

20、在上述技术方案中，聚硅氮烷结构中含有仲氨基，可以与卤代磷系阻燃剂发生反应，从而在聚硅氮烷分子结构中引入磷系阻燃剂，制得结构中同时含有氮、磷、硅三种阻燃元素的高分子阻燃添加料。

21、更进一步地，所述聚硅氮烷的数均分子量为900-1000。

22、更进一步地，所述卤代磷系阻燃剂为氯磷酸二甲酯、氯磷酸二苯酯或者氯磷酸二苄酯中的任一种。

23、更进一步地，所述热稳定剂为钙锌稳定剂或者钡锌稳定剂；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙或者硬脂酸镁中的至少一种；所述无机填充料为滑石粉、碳酸钙或者钛白粉中的任一种；所述增塑剂为环氧大豆油。

24、本发明的有益效果：

25、1)本发明通过制备聚氯乙烯改性添加料，作为聚氯乙烯电力管材的组分之一，采用特殊的制作工艺，使制备的聚氯乙烯电力管材能够呈现出橡胶-聚氯乙烯分子链相互缠绕交联的立体网络结构，表现出更高的交联度，提高材料的密实性，从而有效增强聚氯乙烯电力管材的拉伸强度等力学性能，此外，降冰片烯杂环结构的引入还能有效改善聚氯乙烯电力管材的冲击强度等性能，从而使电力管材能够适应不同环境的使用要求。

26、2)本发明制备的高分子阻燃添加料结构中的聚硅氮烷含有未完全反应的仲氨基，可在后续熔融挤出过程中，与聚氯乙烯基材发生相互作用，从而被固载在聚氯乙烯电力管材中，一方面能够利用高分子阻燃添加料的三元协效阻燃效果，有效增强聚氯乙烯电力管材的阻燃性能，另一方面也能实现聚氯乙烯电力管材的长效阻燃性能，减少安全隐患。

27、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：高聚合度聚氯乙烯55-65份、聚氯乙烯改性添加料10-15份、热稳定剂3-5份、高分子阻燃添加料1-4份、润滑剂1-3份、三元乙丙橡胶10-20份、过氧化苯甲酰0.1-0.5份、无机填充料5-8份、增塑剂10-25份；

2.一种如权利要求1所述的聚氯乙烯电力管材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述高聚合度聚氯乙烯的聚合度为2500。

4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述聚氯乙烯改性添加料由以下方法制备：

5.根据权利要求4所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述碱性催化剂为三乙胺或者吡啶。

6.根据权利要求4所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述聚氯乙烯的聚合度为400。

7.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述高分子阻燃添加料由以下方法制备：

8.根据权利要求7所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述聚硅氮烷的数均分子量为900-1000。

9.根据权利要求7所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述卤代磷系阻燃剂为氯磷酸二甲酯、氯磷酸二苯酯或者氯磷酸二苄酯中的任一种。

10.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯电力管材，其特征在于，所述热稳定剂为钙锌稳定剂或者钡锌稳定剂；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙或者硬脂酸镁中的至少一种；所述无机填充料为滑石粉、碳酸钙或者钛白粉中的任一种；所述增塑剂为环氧大豆油。

技术总结本发明涉及材料技术领域，公开了一种聚氯乙烯电力管材及其制备工艺，该聚氯乙烯电力管材是以高聚合度聚氯乙烯为主要原料，以聚氯乙烯改性添加料、高分子阻燃添加料等为辅料制成，聚氯乙烯改性添加料的加入能够使聚氯乙烯电力管材能够呈现出橡胶‑聚氯乙烯分子链相互缠绕交联的立体网络结构，有效增强聚氯乙烯电力管材的拉伸强度等力学性能，高分子阻燃添加料的加入能够有效增强聚氯乙烯电力管材的阻燃性能，另一方面也能实现聚氯乙烯电力管材的长效阻燃性能，减少安全隐患。技术研发人员：李智,张大迎,陈伦高受保护的技术使用者：安徽海通塑胶科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13