埋地式高压电力电缆用pvc-c套管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种PVC-C套管，特别涉及一种埋地式高压电力电缆用PVC-C套管。
【背景技术】
[0002]电缆保护套管是电力工程中推广使用的一种新型套管材料。随着电力电缆埋地敷设工程的迅速发展，对电缆套管提出的更高要求，电缆保护套管是通常采用聚乙烯PE材料制作而成，它是保护电线和电缆最常用的一种电绝缘管。但是使用发现PE管容易受外力而变形，影响了后期电缆的正常敷设，不适合用于埋地式电力电缆护套管。
[0003]PVC-C套管以PVC-C树脂为主要材料，是目前公认的绿色环保产品，其优异的物化性能正越来越受到行业的重视。常规的PVC-C套管能耐受较高温度以及具有较好地强度，但是在一些特殊环境下，仍无法满足其强度和耐高温需求，尤其是冷热温差大之地，无法满足耐寒要求。常规的PVC-C套管也具有较好的绝缘性，但是在对高压电力电缆使用时，为了满足绝缘性，不得不增加厚度来满足，这样会导致安装运输难度增加。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种埋地式高压电力电缆用PVC-C套管，具有优异的绝缘性，较高的强度，兼具耐高温性能和耐寒性能，能在宽温范围下使用。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种埋地式高压电力电缆用PVC-C套管，由以下重量份计的原料组分混合制成:氯化聚乙烯树脂100份，PVC树脂20-30份，重钙粉25-35份，耐热增强改性剂5_8份，耐寒剂8-10份，改性云母3-5份，玻璃纤维3-5份，钙锌稳定剂2-4份，分散剂0.5-0.8份，润滑剂1-2份，增韧剂2-3份，ACR加工助剂1-2份。
[0006]玻璃纤维的加入能对PVC-C套管起到增强作用，材料表面硬度、刚性、抗冲击强度等机械性能有了极大提高，同时收缩率变小，尺寸稳定性增加。改性云母的加入能起到增加阻燃性，尤其是增加电绝缘性作用，对高压电力电缆能很好地适应，抗电击穿性能大大提高，可以无需增加PVC-C套的厚度进而达到优异的电绝缘性能。而耐寒剂能够大幅度提高产品的耐寒性，与其它组分协同作用，还同时提高了材料的机械性能。
[0007]作为优选，所述重钙粉经表面处理后使用，所述表面处理具体为:先将10kg重钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合60-90min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合40_60min，最后真空干燥。
[0008]重钙粉由于较细，因此在使用时容易团聚，导致在基体树脂中(氯化聚乙烯树脂+PVC树脂)分散不均匀，影响材料性能，且重钙粉为无机材料，未经处理时与基体树脂的结合强度不高，影响材料性能。发明人经长期研宄，开发了特定的表面处理工艺，采用不同偶联剂对重钙粉二次表面处理，能有效防止重钙粉团聚，且增强重钙粉与基体树脂的结合强度。
[0009]本发明先通过使用铝酸酯偶联剂对重钙粉进行一次表面处理，能有效的提高重钙粉间的分散性及在有机物中的分散性，然后再通过添加硅烷偶联剂进行二次表面处理，铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂联合作用能有效的包裹重钙粉，这样能有效解决重钙粉团聚的问题，且给重钙粉提供了表面活性基团，增强重钙粉与基体树脂的结合强度，这样提高了重钙粉的有效使用率，提高了材料的性能。最后的真空干燥能回收乙醇。
[0010]作为优选，所述铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂的质量浓度为30-40%，铝酸酯偶联剂的用量为重钙粉重量的0.3-0.5% ;所述硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为30-40%，硅烷偶联剂的用量为重钙粉重量的0.1-0.3%。
[0011]作为优选，所述耐高温增强改性剂按重量百分比计由70%_80%的改性碳纳米管和30-40%的纳米氮化铝组成；所述改性碳纳米管的制备方法如下:
(I)将碳纳米管粉加入质量浓度35-45%的甲醇溶液中搅拌混合均匀得预混液，将预混液与酸溶液按照1:3-5的体积比混合，机械搅拌30-60min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤碳纳米管，然后在50-60°C下真空干燥3-4h得初级改性碳纳米管；所述酸溶液为质量浓度为4-6%的硝酸溶液与质量浓度为10-12%的磷酸溶液按照1:1-2体积比的混合物；通过将碳纳米管加入质量浓度35-45%的甲醇溶液中，能够使得碳纳米管分散均匀，这样利于后续的酸溶液氧化改性。酸溶液能够使得碳纳米管亲水性降低，亲油性增加，从而提高碳纳米管与基体树脂的结合力，增加增强效果。
[0012](2)将初级改性碳纳米管加质量浓度为6-8%的硅烷偶联剂-无水乙醇溶液中，通氮气条件下，55-65°C下加热50-80min，无水乙醇洗涤3_4次，70-80°C下真空干燥3_5h得改性碳纳米管。
[0013]本发明采用改性碳纳米管，使碳管表面官能基化，以去除碳纳米管在基体树脂中的团聚效应提升碳管分散性，同时在碳管表面产生出能与基体树脂互相连结的共价键，使有机/无机两界面间形成强而有力的共价键结，当复合材料受到外力冲击时，能将冲击能量从强度较弱的基体树脂转移到强度较强的碳管上，藉由碳管弹性形变或扭曲，进而将冲击能量消散掉，达到最佳的增韧补强效果。
[0014]硅烷偶联剂分子在水解后产生硅醇基，而碳纳米管在初步改性后在其表面上带有羟基，硅醇基可与羟基行缩合反应，脱去一个水分子后缩合在一起，使硅烷偶联剂与碳纳米管之间以共价键结强而有力的连结在一起，并赋予碳纳米管新的官能团，此官能团可进一步与基体树脂作用，进一步提高结合能力，增强材料的强度和韧性。
[0015]本发明通过添加耐高温增强改性剂，不仅能增强材料的强度和韧性，同时能提高材料的耐高温性能。耐高温增强改性剂由70%-80%的改性碳纳米管和30-40%的纳米氮化铝组成，碳纳米管本身具有较好得散热性能，能提高材料的耐高温性能，纳米氮化铝粉具有优异的导热性能，改性碳纳米管在基体中连成网状，形成骨架，为氮化铝提供分散基体，氮化销附着在碳纳米管壁上，形成尚效散热网，从而提尚材料的耐尚温性能。
[0016]作为优选，所述耐寒剂由POE与EPDM按照1_3:1的重量配比混合而成。本发明以POE (乙烯-α -辛烯共聚物)与EPDM两种聚烯烃弹性体的特殊比例复配物为基材，能有效提尚广品的低温性能。
[0017]作为优选，所述玻璃纤维经改性处理后使用，改性处理的方法为:将玻璃纤维浸入质量浓度为15-20%的硝酸溶液中，超声处理10-15min，然后将玻璃纤维在质量浓度为10%-20%硅烷偶联剂-无水乙醇溶液中浸渍15-30min，取出玻璃纤维，在40_50°C下真空干燥5-8h。通过将玻璃纤维浸入硝酸溶液溶液中处理，以除去玻纤表面的杂质并使玻璃纤维表面粗造化增大比表面积，以提升与基体树脂的结合强度。硅烷偶联剂-无水乙醇溶液改性玻璃纤维后，可以提升玻璃纤维与基体树脂的结合强度。
[0018]作为优选，所述增韧剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
[0019]作为优选，所述改性云母的制备方法包括如下步骤:
(I)将云母碎片在700-800°C下煅烧1-1.5小时得熟云母料，然后过5_10目筛；煅烧用以脱去云母结构中的部分结晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨胀、分层，质地变软；煅烧还可让存在于云母碎片中的结晶石、泥沙等杂质变成灰分，便于除杂。
[0020](2)将过筛后的熟云母料在质量浓度70-85%碳酸氢钠溶液中浸渍1_2小时；浸渍碳酸氢钠后，可在下步裂解反应时，分解产生大量二氧化碳，从内到外作用于云母碎片，促使云母碎裂。
[0021](3)将浸渍后的熟云母料与质量浓度为30-40%的氨水按照1:2-4的重量比混合，搅拌条件下加热至350-450°C保持1-2小时；将浸渍后的熟云母料与氨水混合，首先氨水与碳酸氢钠发生反应，可以促使云母碎裂，其次，反应的同时及反应后的产物在加热搅拌下能产生大量的二氧化碳和氨气，从内到外作用于云母碎片，促使云母碎裂，使得云母充分分离获得较小的鳞片。
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