专利名称：一种塑钢复合电缆导管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及城网电力改造架空线入地技术领域，特别是涉及一种新型高性能电缆导管一塑钢复合电缆导管及其制作方法。
背景技术：
对现行使用的电力导管进行分析，目前使用的有钢管、镀锌钢管、涂塑钢管、海泡石维纶水泥管、聚氯乙烯(PVC)管、氯化聚氯乙烯(CPVC)管、聚乙烯(PE)管、改性聚丙烯(MPP)电缆导管、玻璃钢夹砂电缆导管等。以上电缆导管虽然具有一定的优越性，但由于使用的材料的局限性，这些电缆导管具有一定的弊端
①钢管，具有很高的强度，但不耐常规的腐蚀，现已被淘汰；
②镀锌钢管，具有钢管较好的机械强度，但属于有缝直焊钢管，焊缝内层焊接处存在大量毛刺，容易在进行穿缆时划伤电缆；
③涂塑钢管，在耐腐蚀方面有了改进，但容易产生涡流，且成本高，除特殊地段外，一般不选用；
④PVC管，耐腐绝缘，但机械强度差，难承受重的荷载，且最高耐热温度为80°C，导热系数O. 17，根本达不到电缆防护的技术要求；
⑤CPVC管，比PVC管耐热温度高，达到93°C，但机械强度偏低，仍满足不了电缆排管入地所需的强度，如果采用加厚设计，成本提高；
⑥PE管，耐热仅70°C，也满足不了技术指标； ⑦MPP管，是在PP基础上改性的一种新型电缆导管，其特点是耐热，可在120°C下长期使用，但是仅满足_15°C条件下应用，不适应北方寒冷地区的应用，易燃，燃烧时发出浓烟及刺鼻的气味，易适用于供水或者排水，不适应易燃的地方配用，其抗撕裂、抗压强度、抗拉强度、抗弯曲强度仅为玻璃钢的四分之一至二分之一，且成本高，不经济；
⑧玻璃钢夹砂管，其综合性能均高于上述各种管材，但由于内壁难以承受穿缆摩擦力，会造成散丝缠死电缆，导致穿缆失败；
⑨海泡石维纶水泥管，因为重量大，易碎，含石棉，不环保，已被国家明文淘汰。在电力电缆排管方面，发现在城网电力改造架空入地技术领域中，已经有将热固性塑料(玻璃钢)和热塑性塑料PVC管套在一起形成的复合电缆导管；也有将热固性塑料(玻璃钢)和PVC管通过中间粘结层，将其间接粘接在一起形成的复合电缆导管。上述管材放置一段时间后，内管与外管开裂分层，其内管直径收缩5-30_，长度为6米的这种复合管其内管在长度上比外管缩短1-6厘米，在一定的受力条件下，其内管容易从外管中脱出。至今仍没有一种能够将热固性塑料(玻璃钢)和热塑性塑料复合在一起且能够满足电力行业技术要求的复合电缆导管。发明人通过对该领域现有技术和相关专利作了全面的分析。现有技术中比如有一种电力电缆复合材料管，其外管为玻璃钢，内管为PVC。但是该现有技术存在以下几大缺陷第一，内管与外管易分层，它只是在PVC管的外表面套了一层玻璃钢管，中间产生了缝隙，导致复合导管的荷载力不集中，整体达不到规定的强度。第二，同样因为内管与外管独立分层，在穿拉电缆时，由于电缆的摩擦作用，会把内层的PVC管拉出，导致穿缆失败。第三，由于PVC的收缩性远远高于玻璃钢外管，会导致该电缆复合导管因热胀冷缩而反复变型。第四，由于PVC的耐热温度为80°C，而电力电缆运行的温度大于90°C，此管材不符合《电力电缆用导管技术条件》(DL/T802. 3-2007)所规定的耐热温度，故不能作为电力电缆导管加以使用。第五，耐热性、导热性较差，且易破碎。普通的热固性塑料(玻璃钢)遇到高温或者明火会燃烧，并冒出有毒浓烟，散发出刺鼻的气味。鉴于上述现有技术的重大缺陷，最容易想到的解决途径是通过某种粘结剂将热固性塑料(玻璃钢)外管和PVC内管或者热塑性塑料内管粘结在一起，形成一个整体。但是，由于PVC是热塑性塑料的一种，加之其收缩性很高，因而它的表面很难和热固性塑料(玻璃钢)粘结，即使在特殊的胶粘剂的帮助下可以暂时粘接在一起，但是经过受力或者一段时间的热胀冷缩之后也会重新裂开。对此，虽然现有技术存在一种粘结剂，比如，一种玻璃钢与改性聚丙烯复合电缆管实用新型专利所述之外，市面上至今尚未找到能将两者有效粘结在一起的粘结剂，更没有不开裂的复合电缆导管。至于CN201527863 U这一实用新型专利，由于其内层与外层同为热塑性塑料之间进行粘结，这么做很容易，但是如果将热固性塑料和热塑性塑料粘结在一起却非常困难。
发明内容
本发明宗旨在解决电力排管技术领域的一个难题。热塑性塑料一般是弱极性或者非极性材料，几乎和任何胶粘剂都不粘结；同时，热塑性塑料又是一种收缩性非常高的材料，具有和热固性塑料(玻璃钢)相比较大的膨胀系数，会因热胀冷缩而反复变形。—种塑钢复合电缆导管，包括内管和外管，内管为改性热塑性塑料管，外管为由玻璃纤维与改性树脂构成的热固性塑料管，内管与外管不通过介质而是直接粘结成一个整体；其中改性热塑性塑料由PVC和/或PP和/或PE和/或CPVC交联共聚制成，并添加短切玻璃纤维、硅烷偶联剂和氢氧化铝或氢氧化镁、滑石粉成分的塑料颗粒挤拉成改性热塑性塑料管为内管；或将其外表进行打毛；或进行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(3)。如使用PP材料做内管(2 )时，对其外表面应进行低温等离子体处理。热固性塑料还可以添加氢氧化铝或氢氧化镁、硅烷偶联剂或滑石粉成分。通过玻璃纤维浸溃改性树脂胶液后在内管的外表面进行缠结，内管外表面上的硅烷偶联剂、经过低温等离子处理所生成的官能团与缠结到内管外表面上的玻璃纤维所浸溃的改性树脂胶液进行化学粘结反应，加温固化而使内管与外管粘结成一个整体。一种塑钢复合电缆导管的制造方法，包括以下步骤
第一步，将主料PPjP /或PVCJP /或PE、和/或CPVC颗粒的和辅料放入双螺旋机进行共聚，制造改性热塑性塑料母料，然后在热塑性塑料母料中加入玻璃纤维及其他改性材料，放入双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒，制成改性热塑性塑料颗粒；
第二步，采用改性热塑性塑料颗粒制成改性热塑性塑料管，对其外表面进行低温等离子体处理；或将其外表进行打毛；或进行螺旋刻槽形成螺旋凹槽；或先将其外表进行打毛或进行螺旋刻槽形成螺旋凹槽，然后对其外表面进行低温等离子体处理；
第三步，把经过外表面处理的改性热塑性塑料管作为内管，然后用玻璃纤维浸溃改性树脂胶液在内管的外表面进行缠绕，以形成与内管直接粘结成一个整体的外管；
第四步，加温固化，最后经退模、修整制成塑钢复合电缆导管。
辅料为邻苯二甲酸二烯丙基酯、和/或过氧化二异丙苯、和或乙烯基三甲氧化硅烷、和或双环戊二烯、和/或1,4-已丁烯。其他改性材料包括硅烷偶联剂、滑石粉、氢氧化铝或氢氧化镁。改性树脂胶液中还可添加氢氧化铝或氢氧化镁、硅烷偶联剂、滑石粉成分。本发明其耐热可达120°C，耐寒为_40°C，技术指标达到或超过DL/T802. 3-2007的技术标准。
图1为本发明无螺旋凹槽的内管的横切面示意 图2为内管外表面打毛处理效果 图3为本发明无螺旋凹槽时内管经等离子处理后的的横切面示意 图4为本发明采用无螺旋凹槽的内管制作的塑钢复合电缆导管时的纵切面示意 图5为本发明无螺旋凹槽的内管的纵切面示意 图6为本发明内管经过开槽设备加工后的纵切面示意 图7为本发明内管经过开槽设备加工后的的纵切面示意图，图中4指的是内管经等离子处理生成的活性官能团；
图8为本发明采用螺旋凹槽的内管制作的塑钢复合电缆导管时的纵切面示意图1为外管，2为内管，3为螺旋凹槽，4为内管经低温等离子处理后生成的活性官能团。
具体实施例方式
一、为克服内层管收缩大、强度低、不易与其他材质粘接的问题，故此对热塑性材料进行改性，可以按以下四种配方任何一种进行制作内管，每种配方份数皆为质量份。本领域低温指的是等离子处理设备出口处温度为20°C -90°C。A、其方法及配方如下
Al、以PVC热塑性塑料为主料的改性 (I)化学改性 配方
①PVC 100 份；
②PP 10-30 份；
③CPVC 10-40 份；
④邻苯二甲酸二烯丙基酯O.5-2份；
⑤过氧化二异丙苯3-5份；
⑥乙稀基二甲氧化娃烧1_3份。制作工艺在30-40°C下充分搅拌，放入双螺旋机进行共聚，制造出母料。(2)物理改性 配方
①母料100份；
②玻璃纤维10-40份；
③硅烷偶联剂O.5-1. 5份；
④滑石粉10-20份；
⑤氢氧化铝或氢氧化镁20-40份；⑥碳酸钙70-150份。制作工艺搅拌均匀后，放入加长双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒。
A2、以PP热塑性塑料为主料进行改性
(I)化学改性 配方
①PP70-90 份；
②PVC30-10 份；
③邻苯二甲酸二烯丙基酯O.5-2份；
④过氧化二异丙苯3-4份；
⑤乙稀基二甲氧化娃烧O.8-3份。制作工艺在30-40°C下充分搅拌，放入双螺旋机进行共聚，制造出母料。(2)物理改性 配方 ①上述母料100份；
②玻璃纤维10-40份；
③滑石粉5-10份；
④氢氧化铝或氢氧化镁20-40份；
⑤碳酸钙30-50份。制作工艺搅拌均匀后，放入加长双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒。
A3、以PE热塑性塑料为主料的改进
(I)化学改性 配方:①PE100份
②PPI0-30 份
③CPVC 5-15 份
④双环戊二烯2-8份
⑤1，4-已丁烯1-6份
⑥硅烷偶联剂O. 5-1. 5份。制作工艺在30-40°C的温度下充分搅拌，放入双螺旋机进行共聚，制造出母料。(2)物理改性
配方①上述母料100份
②玻璃纤维10-30份
③氢氧化招20-30份
④聚烯烃填充母料30-40份
⑤硅烷偶联剂O.5-1. 5份。制作工艺搅拌均匀后，放入加长双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒。
A4、以CPVC热塑性塑料为主料的改性
(I)化学改性
配方:①CPVC 100份
②PP 10-30 份③过氧化二异丙苯2-10份
④氯化聚丙烯(CPP)5-12份
⑤硅烷偶联剂O. 2-1. 2份。制作工艺在30-40°C的温度下充分搅拌，放入双螺旋机进行共聚，制造出母料。(2)物理改性
配方①母料100份
②玻璃纤维10-30份
③氢氧化铝15-35份
④聚烯烃填充母料30-80份
⑤硅烷偶联剂O.5-1. 5份；
制作工艺搅拌均匀后，放入加长双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒。
B.对热固性塑料胶液的改性，对热固性塑料从收缩性、阻燃性、韧性、抗老化性、耐候性、拉伸强度、抗弯曲强度等方面进行改性。配方如下
配方
树脂100份；
氢氧化铝或氢氧化镁10-50份；
滑石粉5-10份；
碳酸钙5-10份；
硅烷偶联剂O. 5-1. 5份。制作工艺为在高速搅拌机下反复充分搅拌均匀，制成耐候、阻燃、抗老化的改性树脂胶液。C.制造MFPT塑钢复合电缆导管
Cl.将改性热塑性塑料颗粒通过通常的挤塑机加以公知技术的挤出工艺挤出所需管壁厚度的改性热塑性塑料导管，厚度以2mm-10mm为宜，太薄抵制不住穿缆摩擦力，太厚会影响外管的铺层设计，且不利于电缆的散热，降低了机械强度，影响了管材及电缆的使用寿命。可以利用挤出的塑料管(图1)经表面低温等离子处理后(图2)进行外管缠绕，也可以在挤制改性热塑性塑料导管的同时进行打毛或采用专用起槽设备进行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(图5)，槽宽不小于2mm，槽深不小于O. 5mm，其目的是缠绕热固性塑料(玻璃钢)时使玻璃纤维缠绕进槽内，起到防滑、防止内外层分层作用，有效地克服了内外管滑脱的弊病。也可不打毛不起槽直接进行缠绕，但性能较差。然后对螺旋刻槽的改性热塑性塑料管进行低温等离子体处理，使其外表面反应出大量的羟基、羧基、羰基等官能团，不用涂覆任何粘结剂即可和热固性塑料(玻璃钢)层粘牢，从而实现了节约成本的目的。二、外层管的制作
把经过改性的热塑性塑料管，按照相应尺寸紧紧的固定到模具上面，采用玻璃纤维浸溃改性树脂胶液连续缠绕到设计厚度，经加温固化、退模、修整便可得到塑钢复合电缆导管
女口
广叩ο塑钢复合电缆导管的质量验证方法是1、将塑钢复合电缆导管锯开，结构层断截面不应该出现缝隙、分层和粘接不均匀的现象。2、将塑钢复合电缆导管切成IOOmm的管环放入120±2°C烘箱中烘焙2小时，然后从烘箱中拿出管环并使管体自然冷却至室温(23±2°C)，或者，将MFPT塑钢复合电缆导管切成50mm的管环放入沸腾水中煮沸2小时，然后从热水中拿出管环并使管体自然冷却至室温(23±2°C)放置48小时，无论何种检验方法，内管(2)和外管(I)之间均不出现裂缝、分层、变型、起泡现象。3、性能指标如下表应符合表I的规定。
表I技术性能
权利要求
1.一种塑钢复合电缆导管，其特征在于包括内管(2)和外管(1)，内管(2)为改性热塑性塑料管，外管(I)为由玻璃纤维与改性树脂构成的热固性塑料管，内管(2)与外管(I)不通过介质而是直接粘结成一个整体；其中改性热塑性塑料由PVC和/或PP和/或PE和/或CPVC交联共聚制成，并添加短切玻璃纤维、硅烷偶联剂、氢氧化铝或氢氧化镁、滑石粉成分的颗粒，经挤出工艺制作成改性热塑性塑料管，可以直接作为塑钢复合电缆导管的内管；或将外表面打毛作为塑钢复合电缆导管的内管；或经过螺旋刻槽形成带有凹槽的管作为塑钢复合电缆导管的内管；如使用PP材料做内管(2)时，对其外表面应进行低温等离子体处理。
2.根据权利要求1所述的塑钢复合电缆导管，其特征在于热固性塑料还添加氢氧化铝或氢氧化镁、硅烷偶联剂或滑石粉成分。
3.根据权利要求1所述的塑钢复合电缆导管，其特征在于通过玻璃纤维浸溃改性树脂胶液后，在内管(2)的外表面进行缠结，内管(2)外表面上的硅烷偶联剂和经过低温等离子体处理所生成的官能团与缠结到内管(2)外表面上的玻璃纤维所浸溃的改性树脂胶液进行化学粘结反应，最终加温固化而使内管(2)与外管(I)粘结成一个整体。
4.一种塑钢复合电缆导管的制造方法，其特征在于 第一步，将主料PPJP /或PVCJP /或PE、和/或CPVC颗粒的和辅料放入双螺旋机进行共聚，制造改性热塑性塑料母料，然后在热塑性塑料母料中加入玻璃纤维及其他改性材料，放入双螺杆挤塑机挤出改性热塑性塑料颗粒，制成改性热塑性塑料颗粒； 第二步，采用改性热塑性塑料颗粒制成改性热塑性塑料管为内管(2 );或将其外表进行打毛或进行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(图6)； 第三步，把经过外表面处理的改性热塑性塑料管作为内管(2)，然后用玻璃纤维浸溃改性树脂胶液在内管(2)的外表面进行缠绕，以形成与内管(2)直接粘结成一个整体的外管； 第四步，加温固化，最后经退模、修整制成塑钢复合电缆导管。
5.根据权利要求4所述的塑钢复合电缆导管的制造方法，其特征在于辅料为邻苯二甲酸二烯丙基酯、和/或过氧化二异丙苯、和或乙烯基三甲氧化硅烷、和或双环戊二烯、和/或1，4_已丁烯。
6.根据权利要求4所述的塑钢复合电缆导管的制造方法，其他改性材料包括硅烷偶联齐U、滑石粉、氢氧化铝或氢氧化镁。
7.根据权利要求4所述的塑钢复合电缆导管的制造方法，其特征在于改性树脂胶液中还可添加氢氧化铝或氢氧化镁、硅烷偶联剂、滑石粉成分。
全文摘要
本发明公开了一种电缆护套管制作技术，特别公开了一种MFPT塑钢复合电缆导管的制作技术，该MFPT塑钢复合电缆导管，包括内管和外管，内管为改性热塑性塑料管(2)，外管为热固性塑料管(1)，内管(2)与外管(1)紧密地粘结成一个整体。内管(2)与外管(1)收缩率一致，既有效地利用了热固性塑料(玻璃钢)、热塑性塑料这两种材料的优越性，又巧妙地解决了这两种材料易燃、不耐热、收缩率不一致，尤其是很难粘结在一起的难题，提高了耐热温度到120℃，使耐寒温度增加到-40℃使抗老化性延长了15年以上，是电力电缆导管领域的一个重大技术进步。
文档编号B32B3/26GK103057174SQ201210588
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者李呈祥, 李先举, 卢斌, 陈建立, 邵立忠, 王卫东 申请人:山东省呈祥电工电气有限公司