本发明涉及电缆管道领域，尤其涉及一种热浸塑钢质线缆保护管道及其制备方法。
背景技术：
传统的电缆施工通常采用塑料管或镀锌钢管，这些管道分别具有其明显的缺陷。塑料管虽然耐腐蚀性较好，但是其耐冲击性、强度相对不足。镀锌钢管虽然其耐冲击性以及强度较高，但是其耐腐蚀性较差，且其是非绝缘导磁材料，敷设单相电缆后，磁性易对电缆运行产生干扰。
申请号为201410232585.X的中国发明专利公开了一种热浸塑钢塑曲线复合管生产工艺，其步骤如下：将设计宽度的钢带送入卷制机螺旋缠绕接合成管体；切割为设计长度；通过传动输送带，送入加热器进行加热；放入浸塑井内进行高压吸附式浸塑；挂在输送架上，输送并自然降温至常温后，打包成产品。改发明管体由钢带螺旋缠绕接合构成，一种规格的钢带可生产任意长度和直径的钢管体，从而可明显降低原材料的库存数量和种类，有效降低生产成本，也给实际生产带来方便；管体带有螺旋状凸起，结合高压吸附式浸塑PE粉，增加了其耐腐蚀性能，大大提供了抗压能力。
申请号为CN200510046801.2的中国发明专利公开了一种聚氯乙烯热浸塑配制品及其生产方法和应用。以PVC树脂粉、邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、癸二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、阻燃剂、稳定剂、汽相法白炭黑、炭黑和降粘剂为原料按配比经制备炭膏、配料、调节粘度、抽真空、静置工艺步骤制成。
由上可知，其膜层为聚乙烯或聚氯乙烯膜层，虽然结合了钢管以及塑料管各自的优点，但是其膜层与钢管表面的结合力较差，容易脱落，且膜层韧性和强度不足，容易开裂。
并且专利CN200510046801.2对聚氯乙烯进行了复配改性，但是其只是将各组分简单地进行了共混，其中各组分的相容性、分散性较差，导致了管道膜层各部位的韧性、强度、抗冲击性等性能不均匀，影响产品品质。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热浸塑钢质线缆保护管道及其制备方法。本发明的热浸塑钢质线缆保护管道的膜层以环氧树脂作为主要材料，材料中各组分分散性、相容性好，膜层与钢管的粘结力强，不易脱落，且膜层具有较好的韧性、强度、抗冲击性和抗菌性，不易开裂，使用寿命长。
本发明的具体技术方案为：一种热浸塑钢质线缆保护管道，由钢管以及设于所述钢管内外表面的热浸塑膜组成；所述热浸塑膜由热浸塑料固化而成，所述热浸塑料包括A组分和B组分。
所述A组分由以下质量份的组分制得：
环氧树脂 90-110份，
聚乙烯 10-20份，
聚四氟乙烯 10-20份，
肌醇六磷酸酯 5-10份，
正硅酸甲酯 15-25份，
硅烷偶联剂 6-12份，
功能添加剂 2-6份，
聚酚氧树脂 2-4份，
阻燃剂 1-3份，
二甲苯 90-110份，
乙醇 5-15份，
水 5-10份。
所述B组分为环氧树脂固化剂；其中，A组分与B组分的是质量比为4-5:1。
本发明的热浸塑料中，将环氧树脂作为主要成膜基料，在复配以聚乙烯、聚四氟乙烯和肌醇六磷酸酯以提高其耐腐蚀性、韧性和与金属表面的粘结力。其中聚四氟乙烯具有超强的耐腐蚀性，肌醇六磷酸酯能够在钢管表面与金属螯合成膜，起到保护作用，同时可提高与金属表面的粘结力，不易脱落。
正硅酸甲酯在制备过程中会水解成为凝胶，可提高热浸塑料的韧性、抗冲击性，使膜层不易开裂。硅烷偶联剂能够提高改性热浸塑料中无机物在有机物中的分散性和相容性。
功能添加剂可以进一步提高改性聚丙烯的韧性、抗菌性。可以为常规的具有上述功能的功能添加剂或者是自制的具有上述功能的功能添加剂。
聚酚氧树脂在本发明中起到粘合剂作用，其与金属表面粘结力强，并且能够提高膜层的耐高温收缩性。阻燃剂能够提高热浸塑料的阻燃性。
作为优选，所述热浸塑膜的厚度在280-400微米之间。
作为优选，所述阻燃型环氧树脂为四氯双酚A环氧树脂或四溴双酚A环氧树脂。
与直接阻燃剂相比，自带含卤基团的环氧树脂不存在阻燃剂分散性差的问题，其阻燃效果更好。
作为优选，所述阻燃剂为甲基磷酸二甲酯或9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。
作为优选，所述硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷。
作为优选，所述功能添加剂的制备方法为：先配制得到硝酸锌浓度为15-20wt％、硝酸铜浓度为15-20wt％的金属离子溶液；另行称取纤维素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑盐离子液体中加热至40-50℃配制得到纤维素浓度为20-30wt％的纤维素溶液；在搅拌条件下，按体积比1-2:1将纤维素溶液以0.2-0.4mL/sec的滴速滴加至金属离子溶液中；滴加完毕后在30-40℃下静置1-3h，得到混合液；将混合液放置于-20℃至-10℃冰箱中冷冻，24-48h后浸渍于清水中解冻，得到湿凝胶；将湿凝胶用足量的乙醇进行溶剂置换，经干燥、粉碎后得到金属离子接枝纤维素气凝胶粉末，即为功能添加剂。
上述方法制得的功能添加剂，呈细小的气凝胶粉末状。在制备过程中，将金属离子在特定条件下接枝到纤维素上，再一同与纤维素交联形成凝胶，最后得到金属离子接枝纤维素气凝胶粉末。该纤维素气凝胶粉末具有多种功能：
一方面，纤维素气凝胶中的纤维素具有大量活性基团，能够在热浸塑料制备过程中与其他组分的一些活性基团发生交联，增强热浸塑料的韧性和强度，使膜层不易开裂、破裂。
另一方面，由于接枝有磁性金属离子，因此具有出的抗菌功能。虽然环氧树脂自身不易被细菌等微生物侵蚀，但是由于含有不少添加剂，这些物质却容易被降解，从而间接地使环氧树脂的性能老化。因此目前也有在环氧树脂中添加有抗菌剂。但是一般都是以直接混合的方式添加。上述方法存下不少问题。首先是抗菌剂在材料中的分散性较差；其次是抗菌剂在材料中不够稳定，容易流失；再者是由于环境所致，抗菌剂在材料中的抗菌活性较差。
本发明先锌、铜离子接枝到纤维素上，并制得纤维素凝胶，有效解决了普通抗菌剂在高分子材料中分散性、稳定性差的技术问题。并且锌、铜离子作为抗菌剂，与普通单一的抗菌剂不同的是，其结合了离子抗菌原理和微磁电场原理，通过微磁场加强了金属离子的电离活性和强度，能够有效破坏细菌细胞壁和细胞膜以达到抗菌目的。因此其受环境影响小，在高分子材料中的抗菌活性高。
作为优选，所述功能添加剂的粒径为0.5-10微米。
一种热浸塑钢质线缆保护管道的制备方法，步骤如下：
(1)选取表面光滑，且无折叠、裂缝、分层以及搭焊的钢管，对钢管进行预热；
(2)按配比分别称取热浸塑料各原料；将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯混合均匀得到前驱体液；将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯添加至前驱体液中完全溶解，接着添加聚酚氧树脂、功能添加剂并搅拌均匀；然后添加预先混合均匀的乙醇和水，并用醋酸溶液调节pH为1-3，加热至40-50℃，水解反应2-4h，反应后与环氧树脂固化剂混合均匀得到热浸塑料。
(3)将步骤(2)制得的热浸塑料在固化前迅速涂覆至钢管内外表面。
(4)将钢管在70-110℃的保温炉中保温固化，热浸塑料固化成膜后冷却至室温，即制得热浸塑钢质线缆保护管道。
在本发明的制备方法中，先对钢管进行预热，有利于后续的热浸塑料的涂覆。在热浸塑料A组分的制备过程中，先将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯合均匀得到前驱体液；接着将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯等溶解到前驱体液中，混合基料与前驱体液充分混合，正硅酸甲酯作为前驱体，再加入水和乙醇后，发生水解，生成网络状结构胶体。由于在水解前无机物与有机物互混，因此在水解时，正硅酸甲酯在有机物分子结构中发生原位水解，从而形成有机物和无机物相互交联的互穿网络结构。在此结构下各组分在基体物料中的分散性、稳定性更佳；制得的热浸塑料成膜后的韧性、抗冲击性更加均匀、稳定。需要指出的是，乙醇和醋酸溶液的添加量会影响正硅酸甲酯的水解(无机网络形成)过程，本发明人经过长期研究，得出在上述特定添加量下，无机物和有机物形成的网络结构更好，分散性、稳定更佳。
步骤(3)将热浸塑料涂覆于钢管表面，步骤(4)固化成膜冷却，制得成品。
作为优选，步骤(1)中，在钢管预热前，将钢管在酸液中浸渍10-20min。
在预热前对钢管进行酸处理，能够在钢管表面形成一些极小的腐蚀凹坑，当热浸塑料涂覆于钢管表面后，两者之间的粘结力更强，不易脱落。
作为优选，步骤(1)中，预热温度为250-350℃。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的热浸塑钢质线缆保护管道的膜层以环氧树脂作为主要材料，材料中各组分分散性、相容性好，膜层与钢管的粘结力强，不易脱落，且膜层具有较好的韧性、强度、抗冲击性和抗菌性，不易开裂，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种热浸塑钢质线缆保护管道，由钢管以及设于所述钢管内外表面的热浸塑膜(厚度在300-350微米)组成；所述热浸塑膜由热浸塑料固化而成，所述热浸塑料包括A组分和B组分。
其中，A组分由以下质量份的组分制得：
环氧树脂(四氯双酚A环氧树脂) 100份，
聚乙烯 15份，
聚四氟乙烯 15份，
肌醇六磷酸酯 8份，
正硅酸甲酯 20份，
硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷) 9份，
功能添加剂 4份，
聚酚氧树脂 3份，
阻燃剂(甲基磷酸二甲酯) 2份，
二甲苯 100份，
乙醇 10份，
水 8份。
B组分为环氧树脂固化剂。
其中，A组分与B组分的是质量比为4.5:1。
一种热浸塑钢质线缆保护管道的制备方法，步骤如下：
(1)选取表面光滑，且无折叠、裂缝、分层以及搭焊的钢管，在300℃下对钢管进行预热；
(2)先配制得到硝酸锌浓度为18wt％、硝酸铜浓度为18wt％的金属离子溶液；另行称取纤维素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑盐离子液体中加热至45℃配制得到纤维素浓度为25wt％的纤维素溶液；在搅拌条件下，按体积比1.5:1将纤维素溶液以0.3mL/sec的滴速滴加至金属离子溶液中；滴加完毕后在35℃下静置2h，得到混合液；将混合液放置于15℃冰箱中冷冻，36h后浸渍于清水中解冻，得到湿凝胶；将湿凝胶用足量的乙醇进行溶剂置换，经干燥、粉碎后得到粒径为3-7微米的金属离子接枝纤维素气凝胶粉末，即为功能添加剂。
按配比分别称取热浸塑料各原料；将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯混合均匀得到前驱体液；将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯添加至前驱体液中完全溶解，接着添加聚酚氧树脂、功能添加剂并搅拌均匀；然后添加预先混合均匀的乙醇和水，并用醋酸溶液调节pH为2，加热至45℃，水解反应3h，反应后与环氧树脂固化剂混合均匀得到热浸塑料。
(3)将步骤(2)制得的热浸塑料在固化前迅速涂覆至钢管内外表面。
(4)将钢管在90℃的保温炉中保温固化，热浸塑料固化成膜后冷却至室温，即制得热浸塑钢质线缆保护管道。
实施例2
一种热浸塑钢质线缆保护管道，由钢管以及设于所述钢管内外表面的热浸塑膜(厚度在280-300微米)组成；所述热浸塑膜由热浸塑料固化而成，所述热浸塑料包括A组分和B组分。
其中，A组分由以下质量份的组分制得：
环氧树脂(四溴双酚A环氧树脂) 90份，
聚乙烯 20份，
聚四氟乙烯 10份，
肌醇六磷酸酯 10份，
正硅酸甲酯 15份，
硅烷偶联剂(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷) 6份，
功能添加剂 2份，
聚酚氧树脂 2份，
阻燃剂(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物) 1份，
二甲苯 90份，
乙醇 5份，
水 5份。
B组分为环氧树脂固化剂。
其中，A组分与B组分的是质量比为4:1。
一种热浸塑钢质线缆保护管道的制备方法，步骤如下：
(1)选取表面光滑，且无折叠、裂缝、分层以及搭焊的钢管，在250-℃下对钢管进行预热；
(2)先配制得到硝酸锌浓度为15wt％、硝酸铜浓度为15wt％的金属离子溶液；另行称取纤维素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑盐离子液体中加热至40℃配制得到纤维素浓度为20wt％的纤维素溶液；在搅拌条件下，按体积比1:1将纤维素溶液以0.2mL/sec的滴速滴加至金属离子溶液中；滴加完毕后在30℃下静置3h，得到混合液；将混合液放置于-20℃冰箱中冷冻，24h后浸渍于清水中解冻，得到湿凝胶；将湿凝胶用足量的乙醇进行溶剂置换，经干燥、粉碎后得到粒径为0.5-3微米的金属离子接枝纤维素气凝胶粉末，即为功能添加剂。
按配比分别称取热浸塑料各原料；将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯混合均匀得到前驱体液；将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯添加至前驱体液中完全溶解，接着添加聚酚氧树脂、功能添加剂并搅拌均匀；然后添加预先混合均匀的乙醇和水，并用醋酸溶液调节pH为1，加热至40℃，水解反应4h，反应后与环氧树脂固化剂混合均匀得到热浸塑料。
(3)将步骤(2)制得的热浸塑料在固化前迅速涂覆至钢管内外表面。
(4)将钢管在70℃的保温炉中保温固化，热浸塑料固化成膜后冷却至室温，即制得热浸塑钢质线缆保护管道。
实施例3
一种热浸塑钢质线缆保护管道，由钢管以及设于所述钢管内外表面的热浸塑膜(厚度在300-350微米)组成；所述热浸塑膜由热浸塑料固化而成，所述热浸塑料包括A组分和B组分。
其中，A组分由以下质量份的组分制得：
环氧树脂(四氯双酚A环氧树脂) 100份，
聚乙烯 15份，
聚四氟乙烯 15份，
肌醇六磷酸酯 8份，
正硅酸甲酯 20份，
硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷) 9份，
功能添加剂 4份，
聚酚氧树脂 3份，
阻燃剂(甲基磷酸二甲酯) 2份，
二甲苯 100份，
乙醇 10份，
水 8份。
B组分为环氧树脂固化剂。
其中，A组分与B组分的是质量比为4.5:1。
一种热浸塑钢质线缆保护管道的制备方法，步骤如下：
(1)选取表面光滑，且无折叠、裂缝、分层以及搭焊的钢管，将钢管在酸液中浸渍15min，然后在300℃下对钢管进行预热；
(2)先配制得到硝酸锌浓度为20wt％、硝酸铜浓度为20wt％的金属离子溶液；另行称取纤维素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑盐离子液体中加热至50℃配制得到纤维素浓度为30wt％的纤维素溶液；在搅拌条件下，按体积比2:1将纤维素溶液以0.4mL/sec的滴速滴加至金属离子溶液中；滴加完毕后在40℃下静置1h，得到混合液；将混合液放置于-10℃冰箱中冷冻，48h后浸渍于清水中解冻，得到湿凝胶；将湿凝胶用足量的乙醇进行溶剂置换，经干燥、粉碎后得到粒径为7-10微米的金属离子接枝纤维素气凝胶粉末，即为功能添加剂。
按配比分别称取热浸塑料各原料；将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯混合均匀得到前驱体液；将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯添加至前驱体液中完全溶解，接着添加聚酚氧树脂、功能添加剂并搅拌均匀；然后添加预先混合均匀的乙醇和水，并用醋酸溶液调节pH为2，加热至45℃，水解反应3h，反应后与环氧树脂固化剂混合均匀得到热浸塑料。
(3)将步骤(2)制得的热浸塑料在固化前迅速涂覆至钢管内外表面。
(4)将钢管在90℃的保温炉中保温固化，热浸塑料固化成膜后冷却至室温，即制得热浸塑钢质线缆保护管道。
实施例4
一种热浸塑钢质线缆保护管道，由钢管以及设于所述钢管内外表面的热浸塑膜(厚度在350-400微米)组成；所述热浸塑膜由热浸塑料固化而成，所述热浸塑料包括A组分和B组分。
其中，A组分由以下质量份的组分制得：
环氧树脂(四溴双酚A环氧树脂) 110份，
聚乙烯 10份，
聚四氟乙烯 20份，
肌醇六磷酸酯 5份，
正硅酸甲酯 25份，
硅烷偶联剂(苯基三甲氧基硅烷) 12份，
功能添加剂 6份，
聚酚氧树脂 4份，
阻燃剂(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物) 3份，
二甲苯 110份，
乙醇 15份，
水 10份。
B组分为环氧树脂固化剂。
其中，A组分与B组分的是质量比为5:1。
一种热浸塑钢质线缆保护管道的制备方法，步骤如下：
(1)选取表面光滑，且无折叠、裂缝、分层以及搭焊的钢管，将钢管在酸液中浸渍20min，然后在350℃下对钢管进行预热；
(2)先配制得到硝酸锌浓度为20wt％、硝酸铜浓度为20wt％的金属离子溶液；另行称取纤维素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑盐离子液体中加热至50℃配制得到纤维素浓度为30wt％的纤维素溶液；在搅拌条件下，按体积比2:1将纤维素溶液以0.4mL/sec的滴速滴加至金属离子溶液中；滴加完毕后在40℃下静置1h，得到混合液；将混合液放置于-10℃冰箱中冷冻，48h后浸渍于清水中解冻，得到湿凝胶；将湿凝胶用足量的乙醇进行溶剂置换，经干燥、粉碎后得到粒径为7-10微米的金属离子接枝纤维素气凝胶粉末，即为功能添加剂。
按配比分别称取热浸塑料各原料；将正硅酸甲酯、硅烷偶联剂、二甲苯混合均匀得到前驱体液；将环氧树脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、肌醇六磷酸酯添加至前驱体液中完全溶解，接着添加聚酚氧树脂、功能添加剂并搅拌均匀；然后添加预先混合均匀的乙醇和水，并用醋酸溶液调节pH为3，加热至50℃，水解反应2h，反应后与环氧树脂固化剂混合均匀得到热浸塑料。
(3)将步骤(2)制得的热浸塑料在固化前迅速涂覆至钢管内外表面。
(4)将钢管在110℃的保温炉中保温固化，热浸塑料固化成膜后冷却至室温，即制得热浸塑钢质线缆保护管道。
对本发明制得的热浸塑钢质线缆保护管道进行各项性能测试，测试结果如下表所示：
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。