专利名称：碳素纤维刚性电缆工程管的制作方法
碳素纤维刚性电缆工程管技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种碳素纤维刚性电缆工程管及其制备方法，该产品主要应用于光缆、电缆、电缆外套保护，广泛用于通讯、电力、城建、市政、工业民用建筑、路桥等电网扩建与改造领域。
背景技术：
众所周知，目前市场上使用的电缆工程管，大都采用CPVC、VPVC及玻璃钢管，CPVC 管刚性低、强度不够易弯曲变形、热变形温度低等缺陷，严重影响了其应用范围的扩展，玻璃钢管管道体积大，材质笨重，不便于安装使用，又由于管道脆硬，容易破裂使用寿命短；而且上述管道在穿电缆时和电缆接触面大，摩擦阻力大，电缆表皮容易损坏，其绝缘性能差， 散热效果差，已不适应电缆铺装行业发展的需求。发明内容
鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种碳素纤维刚性电缆工程管及其制备方法，该碳素纤维刚性电缆工程管不但其拉伸强度、冲击强度以及弯曲强度大大增强，而且使用寿命也大大增加。
为了达到上述目的，我们首先对碳素纤维刚性电缆工程管的组方进行了研究 由于高密度聚乙烯具有抗冲击性好、耐寒性好、耐抗环境应力开裂好、化学稳定性极佳、耐油性好、电绝缘性好等优点，故我们将高密度聚乙烯作为本组方的主料。
为了进一步增大电缆工程管的刚性，我们将增刚母料(本发明选取2000目重质碳酸钙粉和1250目滑石粉来作为增刚母料)按一定的配比与HDPE和PE蜡配成混合料，经高速混合机混合5min，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒。粒料经冷却干燥后注塑成型，制得样条，按国家标准样条测试其力学性能。
(I)采用2000目重质碳酸钙粉与HDPE和PE蜡配成混合料制成复合材料来测试其力学性能。
测试得知随着2000目重质碳酸钙粉含量的增加，制得的复合材料的拉伸强度略微下降，这是碳酸钙近球状结构的特性所决定的；制得的复合材料的的冲击强度有所增强， 体现了 2000目重质碳酸钙粉近球状结构的增韧效果；制得的复合材料的的弯曲强度略微增加。
(2)采用1250目滑石粉与HDPE和PE蜡配成混合料制成复合材料来测试其力学性倉泛。
测试得知随着1250目滑石粉含量的增加，制得的复合材料的拉伸强度逐渐增加，这是这是因为呈层片状结构，层片具有较大的径厚比的滑石粉对结晶性的非极性高分子体系有更好的增强效果；制得的复合材料的的冲击强度大幅度下降；制得的复合材料的弯曲强度增加，增加幅度高于2000目重质碳酸钙粉带来的幅度。
经过研究人员的多次实验测试得出，当2000目重质碳酸钙粉与1250目滑石粉其质量配比为1:1时，并且在整个组方中二者的所占质量百分比之和为6%-8%时(超过8%时， 制得的复合材料脆性大大增加)，所制得的复合材料其拉伸强度提高了 22%、冲击强度提高了 26%、弯曲强度提高了 20%。
虽然制得的复合材料其拉伸强度、冲击强度以及弯曲强度具有显著提高了，但是其仍具有以下问题，耐老化性差，在大气、阳光、氧的作用下，逐渐变脆。
我们通过进一步研究实验，发现加入碳素纤维可以有效解决上述问题，并且碳素纤维的加入不影响原有复合材料的聚集态结构，其主要分布于高密度聚乙烯的非晶成分中，与碳黑填充结晶性聚合物相似，当碳素纤维加入量在整个组方中所占质量百分比为 8-10%时，能明显延长耐老化时间(耐老化时间增加20%以上)，并且能让复合材料的力学性能增强10%。并且加入碳素纤维，碳素纤维其导热特性，能使整个复合材料散热性能更为优巳
从上述组方选配可以看出，通过发明人进行大量创造性劳动，得到了在下述质量百分比范围内都有较好效果的碳素纤维刚性电缆工程管配方一种碳素纤维刚性电缆工程管，按质量百分比计，该工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-85%2000目重质碳酸钙粉3%-4%1250目滑石粉3%-4%PE 蜡0. 5-2%碳素纤维8-10%。
进一步的，按质量百分比计，碳素纤维刚性电缆工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80%，2000目重质碳酸钙粉4%，1250目滑石粉4%，PE蜡2%，碳素纤维10%。
所述的碳素纤维刚性电缆工程管的方法包括有以下步骤(I)将高密度聚乙烯、2000目重质碳酸钙粉、1250目滑石粉、PE蜡以及碳素纤维配成混合料，经高速混合机混合5min，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒；(2 )将步骤(I)中所得粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
本发明的有益效果在于本发明是以HDPE为主要原料，添加碳素纤维等经共混改性具有特殊性能的管材。具有高强度、高韧性、耐腐蚀性能好、摩擦系数小、维卡度高、散热性能好、抗电压等性能，同时具有绝缘电阻高、阻燃性高、使用寿命长(60年以上)、防白蚁、 适应温差大，不易变形、施工简单，检修率少，综合成本低等诸多特点，是铸铁管、PVC管和水泥管等理想换代产品，适用于光缆、电缆外套保护，广泛用于通信、电力、城建、工业民用建筑，广电网扩建与改道领域。
具体实施方式
实施例I按质量百分比计将80%的高密度聚乙烯，4%的2000目重质碳酸钙粉，4%的1250目滑石粉，2%的PE蜡以及10%的碳素纤维经高速混合机混合5min配成混合料，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒，得粒料；然后将粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
实施例2按质量百分比计将85%的高密度聚乙烯，3%的2000目重质碳酸钙粉，3%的1250目滑石粉，1%的PE蜡以及8%的碳素纤维经高速混合机混合5min配成混合料，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒，得粒料；然后将粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
实施例3按质量百分比计将82%的高密度聚乙烯，4%的2000目重质碳酸钙粉，4%的1250目滑石粉，1%的PE蜡以及9%的碳素纤维经高速混合机混合5min配成混合料，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒，得粒料；然后将粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
实施例4按质量百分比计将85%的高密度聚乙烯，3%的2000目重质碳酸钙粉，3%的1250目滑石粉，O. 5%的PE蜡以及8. 5%的碳素纤维经高速混合机混合5min配成混合料，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒，得粒料；然后将粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
对实施例I所得的碳素纤维刚性电缆工程管进行了如表I的性能评价试验。
表I为实施例I产品的性能检测表。
权利要求
1.一种碳素纤维刚性电缆工程管，其特征在于按质量百分比计，该工程管由以下成分制成 高密度聚乙烯80-85% 2000目重质碳酸钙粉3%-4% 1250目滑石粉3%-4%PE 蜡0. 5-2% 碳素纤维8-10%。
2.根据权利要求I所述的碳素纤维刚性电缆工程管，其特征在于按质量百分比计，该工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80%，2000目重质碳酸钙粉4%，1250目滑石粉4%，PE蜡2%，碳素纤维10%。
3.制备一种如权利要求I或2所述的碳素纤维刚性电缆工程管的方法，其特征在于该方法包括有以下步骤 (1)将高密度聚乙烯、2000目重质碳酸钙粉、1250目滑石粉、PE蜡以及碳素纤维配成混合料，经高速混合机混合5min，然后在双螺杆挤出机中于200 220°C，挤出造粒； (2)将步骤(I)中所得粒料冷却干燥后进入注塑机注塑成型，得碳素纤维刚性电缆工程管。
全文摘要
本发明公开了一种碳素纤维刚性电缆工程管，其特征在于按质量百分比计，该工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-85%，2000目重质碳酸钙粉3%-4%，1250目滑石粉3%-4%，PE蜡0.5-2%，碳素纤维8-10%。本发明是以HDPE为主要原料，添加碳素纤维等经共混改性具有特殊性能的管材。具有高强度、高韧性、耐腐蚀性能好、摩擦系数小、维卡度高、散热性能好、抗电压等性能，同时具有绝缘电阻高、阻燃性高、使用寿命长(60年以上)、防白蚁、适应温差大，不易变形、施工简单，检修率少，综合成本低等诸多特点，是铸铁管、PVC管和水泥管等理想换代产品，适用于光缆、电缆外套保护，广泛用于通信、电力、城建、工业民用建筑，广电网扩建与改道领域。
文档编号C08K3/26GK102977444SQ20121045323
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者彭国宾, 刘江 申请人:成都易信达科技有限公司