本发明涉及一种高强度阻燃建筑电气穿线管材料的制备方法，属于电气管材技术领域。
背景技术：
随着我国城镇化建设的快速发展，大量的农民由农村转移到城镇居住，这样使我国第三产业得到迅速发展，为了满足转移到城镇来居住的人民对物质和精神文化的需求，就要配套建设很多公众聚集场所如宾馆、饭店、商场、大型超市、图书馆和歌舞娱乐场所等，这些公众聚集场所内的供电线路有明敷和暗敷两种，明敷线路主要铺设在吊顶上和地板内，但在吊顶和地板内有较多可燃易燃材料，所以必须使用穿线管对其内部的线路进行保护，否则，会因为线路老化等原因发生短路而引发火灾，对人民的生命和财产安全造成重大损失。
穿线管全称“建筑用绝缘电工套管”，是一种在电气工程领域用于穿电线的管材，多用于室内正常环境和在高温、多尘、有震动及有火灾危险的场所。普通pvc穿线管的氧指数oi(表征阻燃性能的指标，指标值越大阻燃性能越好)最大值为32，在发生火灾时对其内部的线路起不到很好的保护作用，所以必须对其阻燃性能进行提高改性；暗敷线路主要是预埋在预制板和墙壁内，普通的pvc穿线管的抗压强度最大值为1250n，将穿线管预埋在预制板和墙内时，由于线管的抗压强度不够很容将线管压扁，在后期线路铺设时电线在穿线管内穿不过去，给后期线路铺设带来很大麻烦，甚至因为某一处电路穿不过去要对电路设计方案进行更改，所以必须对线管的抗压性能进行改性提高。
也可在潮湿的场所使用。现有线管大多有pvc管或改性pvc管，其基本要求是防腐蚀、阻燃，还应具有一定的抗压和抗弯折能力。尤其在某些特殊应用领域，所用线管还要求必须具有抗静电、高阻燃性等性能，综合性能要求极高。
pvc穿线管中所用原料聚氯乙烯(pvc)属于自熄性材料，但pvc在燃烧时会放出大量的黑烟和有毒气体。如hcl、co、少量光气、苯、萘等芳香族化合物。在火灾时造成大量人员由于烟雾窒息而死亡，这使pvc的应用范围受到一定限制。同时，pvc管材加工过程中加入增塑剂、润滑剂等助剂也会降低材料的阻燃性能和抑烟性能。所以，对pvc管材进行抑烟阻燃改性的研究越来越受到重视。因此，开发出适于pvc穿线管的阻燃抑烟技术显得十分必要。
申请号为201610750178.7的发明专利公开了一种阻燃抑烟pvc管及其生产方法，该阻燃抑烟pvc管包括以下重量份数的原料：其中，聚氯乙烯树脂80-100份、纳米无水硫酸钙20-30份、阻燃抑烟剂5-10份、复合稳定剂2-6份、改性剂1-3份、pe蜡0.5-2.0份、硅烷偶联剂0.5-2份、复合抗氧化剂0.2-0.5份。该发明原料简单易得，成本低廉，韧性高，伸长率大，耐低温韧性好，并且能够极大的降低pvc管在燃烧时释放的黑烟和有毒气体，大大降低火灾事故中由于烟雾窒息造成的人员伤亡。
申请号为201510377254.x的发明专利公开了一种阻燃pvc管材及其制备方法，该pvc管材由以下质量份成分组成：pvc树脂45-55份、轻质碳酸钙35-45份、硅烷偶联剂0.5-1份、稳定剂1-5份、石蜡0.5-1.5份、硬脂酸1-3份、钛白粉0.5-1.5份、氢氧化铝1-2份、炭黑0.5-1份，将上述成分按配比依次放入到搅拌筒中进行搅拌3min，依次进行加热、共挤、冷却、牵引、切割成型，最后得到成品。本发明的pvc管材表面硬度和抗拉强度高，且抗老化性好，正常使用寿命可达50年以上，耐酸碱耐腐蚀性能优良，适用于工业污水排放及输送，且耐火阻燃性能优。
申请号为201610638445.1的发明专利公开了一种耐高温阻燃抗老化pvc管材及其制备方法，该耐高温阻燃抗老化pvc管材，包括如下质量份数的组分：70～90份pvc树脂粉、20～50份填充剂、1～3份热稳定剂、0.5～1份acr树脂、2～4份cpe、0.3～0.5份润滑剂、0.2～0.5份炭黑、0.5～1份氢氧化铝、1～4份阻燃剂和0.1～0.2份抗老化剂，制备方法包括混合、挤出、定径、冷却和切割。该发明所述的耐高温阻燃抗老化pvc管材，通过各个组份的配合制备的pvc管材具有较高的耐热性能和阻燃性，在较长时间的氙灯耐候试验中仍然保持有较大的拉伸强度。
可见，目前，生产阻燃pvc管均是采用外加阻燃剂的方法，而常用的阻燃剂为卤素阻燃剂（含氯或含溴阻燃剂，如四溴双酚a、十溴二苯醚、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴环十二烷等）。作为外添加型阻燃剂，该类材料的使用普遍存在环境污染的问题，且适用后材料阻燃性能不高及抗撕裂强度差等缺陷。且如果单一使用此类阻燃剂，阻燃效果不理想，添加量大，不仅提高了生产成本，而且也影响了线管的力学性能。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术中的穿线管抗压性能差，且阻燃性能较差的问题，提供了一种高强度阻燃建筑电气穿线管材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取聚氯乙烯、氯丁橡胶、马来酸酐、氢化钠，将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，搅拌反应处理，即得混合物料，在混合物料中加入聚氯乙烯，搅拌处理，冷却至室温，即得主体树脂；
（2）将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，密封搅拌处理，即得悬浮液，将悬浮液进行抽滤，即得滤渣，将滤渣置于温度为60～70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得填料；
（3）按质量比1∶5将钛酸酯偶联剂和异丙醇混合均匀，即得改性剂，将填料和改性剂混合，恒温搅拌处理，即得改性液，将改性液抽滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀2～3次，并置于温度为60～70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性填料；
（4）取主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020，将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，混炼处理，即得混炼胶；
（5）将混炼胶置于双螺杆挤出机中挤出造粒，即得前驱体，将前驱体置于温度为80～90℃的烘箱中干燥3～5h后，并注塑成型处理，冷却至室温，即得高强度阻燃建筑电气穿线管材料。
步骤（1）所述的聚氯乙烯、氯丁橡胶、马来酸酐、氢化钠之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取20～30份聚氯乙烯、1～10份氯丁橡胶、1～3份马来酸酐、0.3～0.5份氢化钠。
步骤（1）所述的搅拌反应处理步骤为：将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，在温度为100～105℃，转速为40～50r/min下反应1～2h。
步骤（1）所述的搅拌处理步骤为：在混合物料中加入聚氯乙烯，在转速为60～70r/min，温度为60～70℃下搅拌30～40min。
步骤（2）所述的密封搅拌处理步骤为：按质量比5∶1将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，在搅拌速度为300～400r/min下密封搅拌2～3天。
步骤（3）所述的恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将填料和改性剂混合，在温度为75～85℃，搅拌速度为500～600r/min下恒温搅拌1～2h。
步骤（4）所述的主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取30～40份主体树脂、5～15份改性填料、1～3份分散剂硬脂酸、1～5份稳定剂硬脂酸镧、0.4～0.7份硫化剂硫磺、0.5～0.7份防老剂4020。
步骤（4）所述的混炼处理步骤为：将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，在搅拌速度为60～80r/min，温度为60～70℃下混炼15～20min。
步骤（5）所述的挤出造粒步骤为：将混炼胶置于双螺杆挤出机中在温度为160～170℃，主机转速为60～80r/min，喂料转速为20～30r/min，切拉转速为180～200r/min下挤出造粒。
步骤（5）所述的注塑成型处理步骤为：置于注塑机上在温度为160～180℃下注塑成型。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明将氯丁橡胶改性聚氯乙烯作为主体树脂，氢氧化镁插层至高岭土中作为填料，用硅烷偶联剂对填料进行表面处理，并和主体树脂进行复合，结合分散剂、稳定剂等助剂，制备出一种高强度阻燃建筑电气穿线管材料；氯丁橡胶有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭氧，耐酸碱，耐化学试剂，具有较高的拉伸强度、伸长率和可逆的结晶性，粘接性好；氯丁橡胶和聚氯乙烯构成双连续相，在材料中共同构成互穿网络结构，在外力作用下，网络结构发生大变形，消耗能量，起到增韧作用，橡胶形成连续网络结构将初级粒子包围在中央，在外力作用下，橡胶网络起到能量的传递、分散、缓冲和吸收的作用，从而避免局部应力集中产生裂缝，同时橡胶形变是具有较高的断裂延生率，可产生银纹和剪切带吸收大量能量，使材料抗冲击性能大幅提高；
（2）本发明中的氢氧化镁通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用，分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂，氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，与主体树脂有很好的相容性；
（3）本发明中偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的2个基团，它是由亲无机物的基团sior和亲有机物的基团y组成，亲无机基团sior易于与填料表面起化学反应，而亲有机基团y又易于与高聚物分子和分解出的自由基发生化学反应，因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善填料与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能；偶联剂既有与高岭土反应的水解性基团，又有与主体树脂反应的官能团，当它分布在高岭土与主体树脂的界面上时，可使这2种性质不同的材料紧密地结合在一起，从而改善高岭土与主体树脂之间的相容性，同时也改善高岭土在主体树脂中的分散效果，因此高岭土有效增强了穿线管材料的力学性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称取20～30份聚氯乙烯、1～10份氯丁橡胶、1～3份马来酸酐、0.3～0.5份氢化钠，将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，在温度为100～105℃，转速为40～50r/min下反应1～2h，即得混合物料，在混合物料中加入聚氯乙烯，在转速为60～70r/min，温度为60～70℃下搅拌30～40min，冷却至室温，即得主体树脂；按质量比5∶1将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，在搅拌速度为300～400r/min下密封搅拌2～3天，即得悬浮液，将悬浮液进行抽滤，即得滤渣，将滤渣置于温度为60～70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得填料；按质量比1∶5将钛酸酯偶联剂和异丙醇混合均匀，即得改性剂，按质量比1∶3将填料和改性剂混合，在温度为75～85℃，搅拌速度为500～600r/min下恒温搅拌1～2h，即得改性液，将改性液抽滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀2～3次，并置于温度为60～70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性填料；按重量份数计，分别称取30～40份主体树脂、5～15份改性填料、1～3份分散剂硬脂酸、1～5份稳定剂硬脂酸镧、0.4～0.7份硫化剂硫磺、0.5～0.7份防老剂4020，将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，在搅拌速度为60～80r/min，温度为60～70℃下混炼15～20min，即得混炼胶；将混炼胶置于双螺杆挤出机中在温度为160～170℃，主机转速为60～80r/min，喂料转速为20～30r/min，切拉转速为180～200r/min下挤出造粒，即得前驱体，将前驱体置于温度为80～90℃的烘箱中干燥3～5h后，并置于注塑机上，在温度为160～180℃下注塑成型，冷却至室温，即得高强度阻燃建筑电气穿线管材料。
实施例1
按重量份数计，分别称取20份聚氯乙烯、1份氯丁橡胶、1份马来酸酐、0.3份氢化钠，将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，在温度为100℃，转速为40r/min下反应1h，即得混合物料，在混合物料中加入聚氯乙烯，在转速为60r/min，温度为60℃下搅拌30min，冷却至室温，即得主体树脂；按质量比5∶1将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，在搅拌速度为300r/min下密封搅拌2天，即得悬浮液，将悬浮液进行抽滤，即得滤渣，将滤渣置于温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得填料；按质量比1∶5将钛酸酯偶联剂和异丙醇混合均匀，即得改性剂，按质量比1∶3将填料和改性剂混合，在温度为75℃，搅拌速度为500r/min下恒温搅拌1h，即得改性液，将改性液抽滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀2次，并置于温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性填料；按重量份数计，分别称取30份主体树脂、5份改性填料、1份分散剂硬脂酸、1份稳定剂硬脂酸镧、0.4份硫化剂硫磺、0.5份防老剂4020，将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，在搅拌速度为60r/min，温度为60℃下混炼15min，即得混炼胶；将混炼胶置于双螺杆挤出机中在温度为160℃，主机转速为60r/min，喂料转速为20r/min，切拉转速为180r/min下挤出造粒，即得前驱体，将前驱体置于温度为80℃的烘箱中干燥3h后，并置于注塑机上，在温度为160℃下注塑成型，冷却至室温，即得高强度阻燃建筑电气穿线管材料。
实施例2
按重量份数计，分别称取25份聚氯乙烯、5份氯丁橡胶、2份马来酸酐、0.4氢化钠，将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，在温度为103℃，转速为45r/min下反应1.5h，即得混合物料，在混合物料中加入聚氯乙烯，在转速为65r/min，温度为65℃下搅拌35in，冷却至室温，即得主体树脂；按质量比5∶1将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，在搅拌速度为350r/min下密封搅拌2天，即得悬浮液，将悬浮液进行抽滤，即得滤渣，将滤渣置于温度为65℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得填料；按质量比1∶5将钛酸酯偶联剂和异丙醇混合均匀，即得改性剂，按质量比1∶3将填料和改性剂混合，在温度为80℃，搅拌速度为550r/min下恒温搅拌1.5h，即得改性液，将改性液抽滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀2次，并置于温度为65℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性填料；按重量份数计，分别称取35份主体树脂、10份改性填料、2份分散剂硬脂酸、3份稳定剂硬脂酸镧、0.6份硫化剂硫磺、0.6份防老剂4020，将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，在搅拌速度为70r/min，温度为65℃下混炼17min，即得混炼胶；将混炼胶置于双螺杆挤出机中在温度为165℃，主机转速为70r/min，喂料转速为25r/min，切拉转速为190r/min下挤出造粒，即得前驱体，将前驱体置于温度为85℃的烘箱中干燥4h后，并置于注塑机上，在温度为170℃下注塑成型，冷却至室温，即得高强度阻燃建筑电气穿线管材料。
实施例3
按重量份数计，分别称取30份聚氯乙烯、10份氯丁橡胶、3份马来酸酐、0.5份氢化钠，将聚氯乙烯、氯丁橡胶和马来酸酐混合置于转矩流变仪中，在温度为105℃，转速为50r/min下反应2h，即得混合物料，在混合物料中加入聚氯乙烯，在转速为70r/min，温度为70℃下搅拌40min，冷却至室温，即得主体树脂；按质量比5∶1将质量分数为50%氢氧化镁溶液和高岭土混合，在搅拌速度为400r/min下密封搅拌3天，即得悬浮液，将悬浮液进行抽滤，即得滤渣，将滤渣置于温度为70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得填料；按质量比1∶5将钛酸酯偶联剂和异丙醇混合均匀，即得改性剂，按质量比1∶3将填料和改性剂混合，在温度为85℃，搅拌速度为600r/min下恒温搅拌2h，即得改性液，将改性液抽滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3次，并置于温度为70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得改性填料；按重量份数计，分别称取40份主体树脂、15份改性填料、3份分散剂硬脂酸、5份稳定剂硬脂酸镧、0.7份硫化剂硫磺、0.7份防老剂4020，将主体树脂、改性填料、分散剂硬脂酸、稳定剂硬脂酸镧、硫化剂硫磺、防老剂4020混合，在搅拌速度为80r/min，温度为70℃下混炼20min，即得混炼胶；将混炼胶置于双螺杆挤出机中在温度为170℃，主机转速为80r/min，喂料转速为30r/min，切拉转速为200r/min下挤出造粒，即得前驱体，将前驱体置于温度为90℃的烘箱中干燥5h后，并置于注塑机上，在温度为180℃下注塑成型，冷却至室温，即得高强度阻燃建筑电气穿线管材料。
将本发明制备的高强度阻燃建筑电气穿线管材料及市售的穿线管进行检测，具体检测结果如下表表1：
测试方法：
检测实施例1～3以及对比例所得的穿线管材料的阻燃性能以及力学性能，制备成同规格的厚度为3mm的管材，其结果见表1。其中，阻燃级别测试参照ul94标准，烟密度测试参照gb/t8323.2-2008，力学性能的测试按照jg3050-1998的规定。
表1高强度阻燃建筑电气穿线管材料性能表征
由表1可知本发明制备的高强度阻燃建筑电气穿线管材料，阻燃性能好，力学性能优异，具有广阔的市场价值和应用前景。