一种抗冲击mpp电力保护管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗冲击MPP电力保护管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯90-110份、三元乙丙橡胶5-15份、滑石粉10-25份、水镁石粉3-10份、改性微硅粉5-12份、着色剂0.8-2份、纳米云母5-15份、抗氧剂0.5-2份、聚四氟乙烯0.5-2份、改性贝壳粉体10-25份、改性锂皂石5-15份、新型有机蒙脱土5-25份、氰尿酸三聚氰胺5-18份、改性晶须10-25份、长玻璃纤维15-30份、可膨胀石墨3-8份、膨胀型阻燃剂5-20份。本发明所述抗冲击MPP电力保护管材具有优良的耐冲击性、阻燃性、耐老化性、耐寒性和耐热性。
【专利说明】-种抗冲击MPP电力保护管
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力保护管【技术领域】，尤其涉及一种抗冲击MPP电力保护管。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯（PP)作为一种综合性能优异的热塑性树脂，具有原料来源丰富、力学性能 好、密度小、化学稳定性好等优点，在塑料和纤维行业中应用十分广泛，但由于PP分子链柔 性大，熔体挤出弹性大，聚丙烯存在冲击强度尤其是低温冲击强度低的缺点，而且通常难以 做到流动性与力学性能兼顾，这在一定程度上限制了 PP的应用。为了改善聚丙烯的性能， 扩大其应用范围，国内外对改性PP做了很多研究。
[0003] 电力保护管是电力领域中的重要元件，改性的聚丙烯制备的电力保护管在抗冲击 性、阻燃性、电绝缘性、抗酸碱腐蚀、滑动性、热稳定性等方面还存在不足，因此通过填充改 性或者共混改性提高聚丙烯电力保护管的综合性能，得到抗冲击性强、电气绝缘性好、机械 强度高、摩擦系数小、阻燃、抑烟、耐热、耐寒、使用寿命长、施工方便、性能价格比优越的电 力保护管是目前研究的热点问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击MPP电力保护 管，该MPP电力保护管具有优良的抗冲击性，同时提高了其阻燃性、耐冲击性、耐老化性、耐 寒性、耐热性和电绝缘性。
[0005] 本发明提出了一种抗冲击MPP电力保护管材，聚丙烯90-110份、三元乙丙橡胶 5-15份、滑石粉10-25份、水镁石粉3-10份、改性微硅粉5-12份、着色剂0. 8-2份、纳米 云母5-15份、抗氧剂0. 5-2份、聚四氟乙烯0. 5-2份、改性贝壳粉体10-25份、改性锂皂石 5-15份、新型有机蒙脱土 5-25份、氰尿酸三聚氰胺5-18份、改性晶须10-25份、长玻璃纤维 15-30份、可膨胀石墨3-8份、膨胀型阻燃剂5-20份；
[0006] 所述改性锂皂石按照以下工艺进行制备：将80-100份的锂皂石分散于400-500ml 蒸馏水中，得到锂皂石分散液；将4-10份改性剂溶于50-100ml蒸馏水中得到改性剂溶液； 调节锂皂石分散液pH至7-8,加热至68-80°C后加入改性剂溶液保温搅拌4-8h后过滤、洗 涤、干燥得到所述改性锂皂石；
[0007] 所述新型有机蒙脱土按照以下工艺进行制备：在三口烧瓶中加入100-200ml蒸馏 水后加入10-20份的钠基蒙脱土，加热至70-90°C后滴加含有10-20份CTAB的水溶液，保 温搅拌2-3h后，经干燥、研磨、过筛得到改性有机蒙脱土 A ;将20-25份的改性有机蒙脱土 A 与0. 5-1份的环氧树脂加入研钵中，研磨l-3h后在140-160°C下干燥l_3h，过筛后得到改 性有机蒙脱土 B ;将20-30份的改性有机蒙脱土 B与1-2份的异佛尔酮二异氰酸酯放入研 钵中，研磨2-3h，在60-70°C干燥3-5h，过筛后得到改性有机蒙脱土 C ;将20-30份的改性有 机蒙脱土 C与2-3份的十八胺放入研钵中共混，研磨l-3h，在60-75°C干燥3-5h，过筛后得 到所述新型有机蒙脱土。
[0008] 所述改性晶须为改性碱式硫酸镁晶须，并采用以下工艺制备：在三口烧瓶中搅拌 状态下加入10-15份碱式硫酸镁晶须和150-250ml去离子水，然后加入0. 5-0. 8份乳化剂 和0. 5-1份引发剂，加热至70-90°C，在1-1. 5h内加入15-20份表面活性剂后抽滤、洗涤、烘 干得到改性晶须；
[0009] 根据上述原料配比，抗冲击MPP电力保护管材按照以下制备工艺进行制备：将各 原料同时加入高速混合机混合5-10min后出料，得到混合料；设置双辊开炼机前辊温度为 30-50°C，后辊温度为40-55°C，辊距为0. 4-0. 7mm，加入得到的混合料，升温至145-160°C混 炼10-20min后冷却得到混炼胶；设置平板硫化机的温度为160-170°C，压力为8-15MPa，加 入得到的混炼胶保温保压5-15min，冷却至40-60°C后经塑料挤出机得到所述电力保护管 材。
[0010] 优选地，聚丙烯98-105份、二兀乙丙橡|父8_12份、滑石粉12-22份、水缓石粉5_7 份、改性微硅粉8-10份、着色剂1. 4-1. 9份、纳米云母7-13份、抗氧剂0. 9-1. 4份、聚四氟 乙烯1. 1-1. 7份、改性贝壳粉体16-22份、改性锂皂石8-13份、新型有机蒙脱土 10-22份、 氰尿酸三聚氰胺7-13份、改性晶须14-19份、长玻璃纤维20-26份、可膨胀石墨5-6. 5份、 膨胀型阻燃剂15-17份。
[0011] 优选地，所述改性微硅粉改性剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、 KH-580、KH-602、KH-792、Si-42、Si-69 中的一种或多种的组合。
[0012] 优选地，所述纳米云母的粒径为72_85nm。
[0013] 优选地，所述改性贝壳粉体的改性剂为糠醛、庚二酸、戊二酸、丙二酸中的一种或 者多种的组合。
[0014] 优选地，在改性锂皂石的制备过程中，所述改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八 烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或者多 种的组合。
[0015] 优选地，在改性晶须的制备工艺中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯 磺酸钠、二烷基苯磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、二丁基萘黄酸钠中的一种或多种的组合。
[0016] 优选地，在改性晶须的制备工艺中，所述引发剂为过过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化 苯甲酰、过氧化环乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈中的一种或多 种的组合。
[0017] 优选地，在改性晶须的制备工艺中，所述表面活性剂为甲基丙烯酸酯。
[0018] 优选地，根据上述原料配比，抗冲击MPP电力保护管材按照以下制备工艺进行制 备：将各原料同时加入高速混合机混合7min后出料，得到混合料；设置双辊开炼机前辊温 度为33°C，后辊温度为47°C，辊距为0. 5mm，加入得到的混合料，升温至152°C混炼14min后 冷却得到混炼胶；设置平板硫化机的温度为165°C，压力为llMPa，加入得到的混炼胶保温 保压lOmin，冷却至52°C后经塑料挤出机得到所述电力保护管。
[0019] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了多种无机填充剂，滑石粉可以提高 管材的刚性、耐热性、尺寸稳定性，同时降低成本；水镁石粉达到了填充、阻燃和消烟的三重 效果；微硅粉用偶联剂改性后，与聚丙烯的接触面积增大，且可进入聚丙烯裂缝与空隙的内 部，与聚丙烯链形成"丝状连接"结构，使得产生的裂缝被终止而转化为纹银状态，管材需要 更大的应力或者消耗更多的外界能量才可断裂，提高了材料的拉伸强度、冲击韧性和弯曲 强度。
[0020] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了纳米云母作为成核剂，在不改变聚 丙烯的结晶晶型的同时减小了微晶尺寸和晶面间距，并且使相邻球晶间的明显界面消失， 单位面积内球晶数量增多，为聚丙烯提供了大量的异相晶核，促进了聚丙烯的结晶速度，提 高了聚丙烯的结晶程度，提高管材的力学强度的同时增加了管材的致密度。
[0021] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了改性贝壳粉体，改性剂破坏了贝壳 粉体中有机与无机的结合，致使贝壳粉体结构发生剥离而破碎为较小的颗粒，增加了贝壳 粉体的疏水性，使其在聚丙烯中具有良好的分散性，使得到的管材在拉伸过程中由于作为 分散相的改性贝壳粉体和聚丙烯在弹性模量和泊松比上存在差别，在分散相的赤道面上产 生较高的静压强，当压强大到一定数值时作为分散相的贝壳粉体刚性颗粒屈服而产生冷 拉，发生塑性转变，从而吸收大量的冲击能量，使管材的断裂伸长率得以提高，同时由于改 性的贝壳粉体与聚丙烯更好的相容性提高了管材的抗拉强度和冲击强度。
[0022] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了三元乙丙橡胶和改性锂皂石，加入 三元乙丙橡胶之后，三元乙丙橡胶插入到了聚丙烯的大球晶内，分割减小球晶尺寸，改善了 聚丙烯的抗冲击强度，又由于改性锂皂石的作用，改善了聚丙烯的结晶性能，提高了管材的 拉伸强度；另外，由于分布在基体中的锂皂石片层之间的相互滑移，体系的流动性得到提 商。
[0023] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了新型有机蒙脱土，一方面，钠基蒙 脱土经过插层改性后，与钠基蒙脱土之间有着很强的界面作用，使新型有机蒙脱土具有很 强的吸附聚丙烯分子链的作用而成为聚丙烯结晶所需要的晶核，起到异相成核的作用；一 方面，新型有机蒙脱土均匀地分散在聚丙烯中且与聚丙烯大分子链之间存在较强的界面作 用，需要很高的能量才能使聚丙烯分子发生运动，提高其拉伸强度；另一方面，钠基蒙脱土 的层间距很大，当受到冲击时可以在层与层之间有良好的应力传递，在传递的过程中由于 应力集中导致复合材料产生银纹，提高材料缺口冲击，同时新型有机蒙脱土引入了长链的 柔性分子链十八胺，使材料在拉伸过程中易出现屈服而不发生断裂，提供材料的断裂伸长 率。
[0024] 本发明所述抗冲击MPP电力保护管材中添加了氰尿酸三聚氰胺作为阻燃剂，提高 了管材的阻燃性；添加了改性晶须，改性晶须在维持阻燃性的同时提高了管材的拉伸强度 和弯曲强度，这是因为：晶须能传递、分散应力，当应力从聚丙烯基体传向镁盐晶须时，在 两界产生了剪切应力，能够有效的增加聚丙烯基体界面产生的剪切屈服应力，增大材料的 拉伸强度和弯曲强度，另外晶须与聚丙烯良好的相容性也增加了材料的拉伸强度和弯曲强 度；添加了协效剂可膨胀石墨配合可膨胀型阻燃剂，提高了管材的阻燃性能，可膨胀石墨是 一种十分疏松的多孔物质，受热时，其比表面积急剧增大，能吸附更多的气体和液体分子； 并且可膨胀石墨嵌入到可膨胀型阻燃剂中后形成了互相贯穿的凝聚相嵌合炭层结构，此结 构不仅可以起到良好的隔热作用，还可以在燃烧中阻碍气相和固相之间的物质传递，对提 高隔热性、有效保护基体材料、延缓和阻止其燃烧发挥了重要作用。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0026] 本发明所述的抗冲击MPP电力保护管材，其原料按重量份数包括：聚丙烯的重量 分数可以为91、92、104、105、105. 8、107、109份，三元乙丙橡胶的重量分数可以为6、7、9、 10. 3、14份，滑石粉的重量分数可以为11、14、15. 2、17. 5、20. 3、21、24份，水镁石粉的重量 分数可以为4、5、7. 3、8份，改性微硅粉的重量分数可以为6、7. 3、9. 3份，着色剂的重量分数 可以为0. 9、1. 0、1. 2、1. 5、1. 6、1. 7、1. 8份，纳米云母的重量分数可以为6、8. 7、10. 3、12、14 份，抗氧剂的重量分数可以为0. 7、1. 1、1. 3、1. 7、1. 9份，聚四氟乙烯的重量分数可以为为 0. 7、0. 9、1. 3、1. 6、1. 9,改性贝壳粉体的重量分数可以为12、14、15、17、21、23、24. 5份，改 性锂皂石的重量分数可以为6、7、9. 8、12、13. 9份，新型有机蒙脱土的重量分数可以为6、8、 10、11. 4、13、15、16、19、21、24份，氰尿酸三聚氰胺的重量分数可以为9、10、12、13. 3、16. 7 份，改性晶须的重量分数可以为11、15、17、19.3、20、23份，长玻璃纤维的重量分数可以为 17、19、23.2、24、27、28份，可膨胀石墨的重量分数可以为4、4.5份，膨胀型阻燃剂的重量分 数可以为 6、7、8、10、11、16. 3、18、19 份。
[0027] 下面通过具体实施例对本发明中抗冲击MPP电力保护管材的技术方案进行详细 说明。
[0028] 表1各实施例中抗冲击MPP电力保护管材各组分的重量份数
[0029]
【权利要求】
1. 一种抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，其原料按重量份数包括：聚丙烯90-110 份、三元乙丙橡胶5-15份、滑石粉10-25份、水镁石粉3-10份、改性微硅粉5-12份、着色剂 0. 8-2份、纳米云母5-15份、抗氧剂0. 5-2份、聚四氟乙烯0. 5-2份、改性贝壳粉体10-25 份、改性锂皂石5-15份、新型有机蒙脱土 5-25份、氰尿酸三聚氰胺5-18份、改性晶须10-25 份、长玻璃纤维15-30份、可膨胀石墨3-8份、膨胀型阻燃剂5-20份； 所述改性锂皂石按照以下工艺进行制备：将80-100份的锂皂石分散于400-500ml蒸馏 水中，得到锂皂石分散液；将4-10份改性剂溶于50-100ml蒸馏水中得到改性剂溶液；调节 锂皂石分散液pH至7-8,加热至68-80°C后加入改性剂溶液保温搅拌4-8h后过滤、洗涤、干 燥得到所述改性锂皂石； 所述新型有机蒙脱土按照以下工艺进行制备：在三口烧瓶中加入100_200ml蒸馏水后 加入10-20份的钠基蒙脱土，加热至70-90°C后滴加含有10-20份CTAB的水溶液，保温搅 拌2-3h后，经干燥、研磨、过筛得到改性有机蒙脱土 A ;将20-25份的改性有机蒙脱土 A与 〇. 5-1份的环氧树脂加入研钵中，研磨l-3h后在140-160°C下干燥l_3h，过筛后得到改性有 机蒙脱土 B ;将20-30份的改性有机蒙脱土 B与1-2份的异佛尔酮二异氰酸酯放入研钵中， 研磨2-3h，在60-70°C干燥3-5h，过筛后得到改性有机蒙脱土 C ;将20-30份的改性有机蒙 脱土 C与2-3份的十八胺放入研钵中共混，研磨l-3h，在60-75°C干燥3-5h，过筛后得到所 述新型有机蒙脱土。 所述改性晶须为改性碱式硫酸镁晶须，并采用以下工艺制备：在三口烧瓶中搅拌状态 下加入10-15份碱式硫酸镁晶须和150-250ml去离子水，然后加入0. 5-0. 8份乳化剂和 〇. 5-1份引发剂，加热至70-90°C，在1-1. 5h内加入15-20份表面活性剂后抽滤、洗涤、烘干 得到改性晶须； 根据上述原料配比，抗冲击MPP电力保护管材按照以下制备工艺进行制备：将各原 料同时加入高速混合机混合5-10min后出料，得到混合料；设置双辊开炼机前辊温度为 30-50°C，后辊温度为40-55°C，辊距为0. 4-0. 7mm，加入得到的混合料，升温至145-160°C混 炼10-20min后冷却得到混炼胶；设置平板硫化机的温度为160-170°C，压力为8-15MPa，加 入得到的混炼胶保温保压5-15min，冷却至40-60°C后经塑料挤出机得到所述电力保护管 材。
2. 根据权利要求1所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，其原料按重量份数包 括：聚丙烯98-105份、三元乙丙橡胶8-12份、滑石粉12-22份、水镁石粉5-7份、改性微硅 粉8-10份、着色剂1. 4-1. 9份、纳米云母7-13份、抗氧剂0. 9-1. 4份、聚四氟乙烯1. 1-1. 7 份、改性贝壳粉体16-22份、改性锂皂石8-13份、新型有机蒙脱土 10-22份、氰尿酸三聚氰 胺7-13份、改性晶须14-19份、长玻璃纤维20-26份、可膨胀石墨5-6. 5份、膨胀型阻燃剂 15-17 份。
3. 根据权利要求1或2所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，所述改性微硅粉 改性剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-580、KH-602、KH-792、Si-42、Si-69 中的一种或多种的组合。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，所述纳米 云母的粒径为72_85nm。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，所述改性 贝壳粉体的改性剂为糠醛、庚二酸、戊二酸、丙二酸中的一种或者多种的组合。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，在改性锂 皂石的制备过程中，所述改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷 基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或者多种的组合。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，在改性晶 须的制备工艺中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、二烷基苯磺酸钠、 烷基芳基磺酸钠、二丁基萘黄酸钠中的一种或多种的组合。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，在改性晶 须的制备工艺中，所述引发剂为过过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化环乙酮、偶氮 二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈中的一种或多种的组合。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，在改性晶 须的制备工艺中，所述表面活性剂为甲基丙烯酸酯。
10. 根据权利要求1-9所述的抗冲击MPP电力保护管材，其特征在于，根据上述原料配 t匕，抗冲击MPP电力保护管材按照以下制备工艺进行制备：将各原料同时加入高速混合机 混合7min后出料，得到混合料；设置双辊开炼机前辊温度为33°C，后辊温度为47°C，辊距为 0. 5_，加入得到的混合料，升温至152°C混炼14min后冷却得到混炼胶；设置平板硫化机的 温度为165°C，压力为1 IMPa，加入得到的混炼胶保温保压lOmin，冷却至52°C后经塑料挤出 机得到所述电力保护管。
【文档编号】C08K7/14GK104086886SQ201410325932
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】金立胜 申请人:安徽宁国市高新管业有限公司