本发明涉及一种增韧电力电缆CV环保管及其制备方法。
背景技术：
电缆保护管，又名电缆管、电力电缆管、水泥电缆管、电力排管、电力电缆保护管等，它是套在电线电缆的外部，对其起保护作用，避免电缆之间的相互影响以及周边其他管线对电缆的影响。随着电力事业、通信产业的飞速发展，环境保护问题逐渐引起人们的重视，线缆入地在城市电网建设和改造中得到大规模的推广，使得电缆保护管得到了越来越广泛的应用。
传统上，大多数采用玻璃钢制备电缆保护管，能够对电线电缆等起到较好的保护作用，但是，玻璃钢制备的电缆保护管，密度大，较为沉重，给运输和施工都带来较大的不便，而且，玻璃钢的韧性较差，特别是在低温环境中使用，容易造成缺口或破裂，使内部的电线电缆暴露在外，不能再对电线电缆起到保护作用。
高分子材料，如聚氯乙烯(PVC)，相对密度为1.4左右，具有密度小、质轻的优点，便于运输和施工，同时又可以方便地制备成管材，有望取代玻璃钢作为制备电缆保护管的材料。然而，聚氯乙烯的缺口冲击强度仅有5～10kJ/m2，同样存在韧性差的问题。
为了提高聚氯乙烯的韧性，特别是，为了提高缺口冲击强度，本领域技术人员已经开展了一些积极的尝试，如中国专利CN 101948596A的聚氯乙烯复合材料，按重量份计，包含聚氯乙烯80～145份和热塑性聚氨酯弹性体橡胶20～35份，能够将聚氯乙烯的缺口冲击强度提高到13.5～17.4kJ/m2，但仍然较低，难以满足电缆保护管的技术指标要求。
为了克服现有聚乙烯复合材料的缺陷或不足，同时也为了能够满足电缆保护管的技术指标要求，亟需发明一种新的聚氯乙烯复合材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新的聚氯乙烯复合材料，能够用于制备电缆保护管，并能很好地满足电缆保护管的技术指标要求。
本发明提供的一种聚氯乙烯复合材料，它包括以下重量份数的组分：聚氯乙烯类聚合物50～150份、热塑性聚酯弹性体5～20份；其中，所述的聚氯乙烯类聚合物是由氯化聚氯乙烯与聚氯乙烯组成，氯化聚氯乙烯与聚氯乙烯的重量比为1：0.2～1.5。
进一步的，所述热塑性聚酯弹性体的硬度为邵氏70～82D。
进一步的，所述氯化聚氯乙烯的氯含量为62％～72％。
进一步的，氯化聚氯乙烯与聚氯乙烯的重量比为1：0.6～1。
进一步的，所述聚氯乙烯复合材料还包括复合金属稳定剂、丙烯酸酯类共聚物、润滑剂、滑石粉、水滑石、抗氧剂、颜料中的一种或两种以上。
进一步的，所述聚氯乙烯复合材料还包括以下重量份数的组分：复合金属稳定剂2～5份、丙烯酸酯类共聚物2～10份、润滑剂2～10份、滑石粉5～15份、水滑石5～15份、抗氧剂0.5～5份、颜料0～5份。
进一步的，所述复合金属稳定剂为钙/锌稳定剂；所述丙烯酸酯类化合物选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上；所述润滑剂选自酯蜡类润滑剂、烃类润滑剂、脂肪酰胺类化合物中的一种或两种以上；所述抗氧剂为酚类抗氧剂；所述颜料选自橘红粉、大红粉、钛白粉、炭黑中的一种或两种以上。
进一步的，所述聚氯乙烯复合材料的缺口冲击强度为45～55kJ/m2。
本发明还提供了上述的聚氯乙烯复合材料在制备电缆保护管中的用途。
本发明还提供了一种制备电缆保护管的方法，它包括以下步骤：
①、按照上述聚氯乙烯复合材料的组分和重量份数，取原料，混匀，得到预混料；
②、取预混料，挤出，定型，冷却，即得电缆保护管；所述挤出的温度为100～200℃。
本发明的增韧电力电缆CV环保管，能够很好地满足作为电缆保护管的应用要求，既适用于电力、通讯电缆在埋地铺设时作保护管用，也适用于电缆过行车道直埋、交通要道口铺设、电缆过桥、过河等特殊环境时作保护管用，还适用于电网建设和改造、城市市政改造、民航机场工程建设、工业园区、小区工程、交通路桥等工程建设领域，具有十分广阔的市场前景。
聚氯乙烯(PVC)，分子量一般在5万～11万范围内，无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；相对密度为1.4左右，玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解，产生的氯化氢，起催化作用，进一步加剧分解，物理机械性能也随之迅速下降。
氯化聚氯乙烯(CPVC)，由聚氯乙烯氯化改性制得，为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末，氯含量通常为62～75％，随着氯含量的增加，软化点升高，耐热性能提高，密度增大，拉伸强度提高，同时脆性增大，冲击强度下降，熔体加工粘度至少是PVC的2倍，熔融加工温度也比PVC高，加工难度比PVC大；而且，CPVC树脂微粒之间的相互作用差，热传导效率低，容易产生熔体破裂，塑化质量差。
PVC、CPVC的性能对照，见表1。
表1、PVC、CPVC的性能对照
热塑性聚酯弹性体(TPEE)，是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。通过对软硬段比例的调节，TPEE的硬度可以从邵氏30～82D，其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。
本发明选用钙/锌稳定剂，具有以下三方面的优点，一是成型加工者的安全，二是使用者的安全防护，三是废弃物对环境的安全。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为本发明实施例1所得增韧电力电缆CV环保管的产品图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
氯化聚氯乙烯(CPVC)：氯含量为62～66％，东营旭业化工有限公司或潍坊亚星化学股份有限公司；
聚氯乙烯(PVC)：3型或5型，中国石化齐鲁石化公司或上海氯碱化工股份有限公司；
钙/锌稳定剂：高效(钙锌)复合稳定剂TKCZ-200，重庆太岳科技有限公司；
ACR是丙烯酸酯类共聚物，俗称PVC加工、抗冲改性剂；其中，A606ACR、KM-355ACR：美国罗门哈斯公司；M51ACR：台塑基团；B564ACR：日本钟渊化学公司；KM334ACR：美国罗门哈斯公司。
OP蜡：又称为褐煤酯蜡；
AC316A：氧化聚乙烯蜡，美国霍尼韦尔国际公司；
水滑石：白色微粉末，细度为0.4-0.6μm，铝镁比为3.5:9(重量比)；
热塑性聚酯弹性体(TPEE)：硬度为邵氏70-82D，美国杜邦公司或四川晨光科新塑胶有限公司。
实施例1
工艺过程如下：
预混→挤出→定型→冷却→切割→产品
(1)预混料的制备：
以重量份计，将CPVC 60份、PVC 40份、钙/锌稳定剂4份计量后，投入常温、转速100rpm的低速搅拌机中，搅拌2min后，搅拌中依次缓慢计量加入A606ACR 3份、M51ACR 2份、OP蜡1.5份、氧化聚乙烯蜡1.8份、滑石粉8份、水滑石8份、1010抗氧剂1份、TPEE 13份，再搅拌3min，得到预混料；
(2)增韧电力电缆CV环保管的制备：
将步骤(1)制得的预混料，送入温度为110℃、160℃、175℃、180℃、175℃、170℃，螺杆转速为100rpm的锥形双螺杆挤出机中，塑化挤出管坯(内径100mm、厚度5mm)，管坯经定型、冷却、切割，即得增韧电力电缆CV(conduit vinl，乙烯导管)环保管，如图1所示。
实施例2
(1)预混料的制备：
以重量份计，将CPVC 55份、PVC 45份、钙/锌稳定剂3.5份计量后，投入常温、转速100rpm的低速搅拌机中，搅拌2min后，搅拌中依次缓慢计量加入KM-355ACR2份、B564ACR 2份、OP蜡1.5份、聚乙烯蜡1.6份、滑石粉10份、水滑石7份、1010抗氧剂1份、TPEE 12份，再搅拌3min，得到预混料；
(2)增韧电力电缆CV环保管的制备：
将步骤(1)制得的预混料，送入温度为110℃、160℃、175℃、175℃、175℃、170℃，螺杆转速为100rpm的锥形双螺杆挤出机中，塑化挤出管坯(内径100mm、厚度5mm)，管坯经定型、冷却、切割，即得增韧电力电缆CV环保管。
实施例3
(1)预混料的制备：
以重量份计，将CPVC 80份、PVC 20份、钙/锌稳定剂4.5份计量后，投入常温、转速105rpm的低速搅拌机中，搅拌2min后，搅拌中依次缓慢计量加入A606ACR 3份、KM334ACR 3份、OP蜡2份、聚乙烯蜡1.6份、316蜡1份、滑石粉6份、水滑石10份、245抗氧剂1份、TPEE 16份，继续搅拌3min，得到预混料；
(2)增韧电力电缆CV环保管的制备：
将步骤(1)制得的预混料，送入温度为110℃、160℃、175℃、180℃、180℃、170℃，螺杆转速为100rpm的锥形双螺杆挤出机中，塑化挤出管坯(内径100mm、厚度5mm)，管坯经定型、冷却、切割，即得增韧电力电缆CV环保管。
实施例4
(1)预混料的制备：
以重量份计，将CPVC 80份、PVC 20份、钙/锌稳定剂4.5份计量后，投入常温、转速105rpm的低速搅拌机中，搅拌2min后，搅拌中依次缓慢计量加入A606ACR 3份、KM334ACR 3份、OP蜡2份、聚乙烯蜡1.6份、EBS 1.5份、滑石粉6份、水滑石10份、245抗氧剂1份、橘红粉0.4份、大红粉0.45份、TPEE 16份，继续搅拌3min，得到预混料。
(2)增韧电力电缆CV环保管的制备：
将步骤(1)制得的预混料，送入温度为110℃、160℃、175℃、180℃、180℃、170℃，螺杆转速为100rpm的锥形双螺杆挤出机中，塑化挤出管坯(内径100mm、厚度5mm)，管坯经定型、冷却、切割，即得增韧电力电缆CV环保管。
对比例1
按照实施例1类似的方法，以CPVC和PVC为原料，不添加其它组分，制备得到CPVC/PVC管材。
通过以下试验例来说明本发明的有益效果。
试验例、技术指标和性能测试
电缆管的技术指标要求，见表2。
表2、电缆管的技术指标要求
对本发明增韧电力电缆CV环保管和对比例CPVC/PVC管材，进行性能测试，性能测试方法和结果，见表3。
表3、性能测试方法和结果
上述结果表明，本发明的增韧电力电缆CV环保管，满足电缆保护管的各项技术指标要求，是一种综合性能十分优良的产品，非常适合产业化生产；特别是，本发明增韧电力电缆CV环保管的缺口冲击强度达到了46～51kJ/m2，与现有聚氯乙烯复合材料的13.5～17.4kJ/m2相比，提高幅度达到1.5倍以上，具有良好的韧性。
此外，与现有电缆保护管相比，本发明的增韧电力电缆CV环保管还具有以下优点：
(1)本发明的增韧电力电缆CV环保管，断裂伸长率能够达到102％～147.3％，进一步表明本发明环保管具有良好的韧性；
(2)本发明的增韧电力电缆CV环保管，微卡软化温度可以根据实际应用的需要在90～110℃之间灵活调整；
(3)本发明的增韧电力电缆CV环保管，克服了现有聚氯乙烯复合材料以及氯化聚氯乙烯存在的韧性差、容易破裂的缺陷，既保障了聚氯乙烯类材料的刚性，又增加了环保管的韧性、耐疲劳性及耐寒性；
(4)本发明的增韧电力电缆CV环保管，各组分之间相互匹配，起到了很好的协同作用；
(5)本发明的增韧电力电缆CV环保管，绿色、环保、无毒，并具有良好的阻燃性，能够有效地防止燃烧面的扩大，减少有毒烟雾HCl的释放，有利于消防人员的灭火救灾；
(6)本发明增韧电力电缆CV环保管的制备方法，生产过程中无废水、废气、废渣产生，对环境友好；同时，打破传统用高速混料机混料的方法，改为低速混料机预混料，具有操作安全、能耗低、噪声小、粉尘少的优点，大大改善了工作人员的工作环境。
综上所述，用本发明组合物所制备的增韧电力电缆CV环保管，能够很好地满足作为电缆保护管的应用要求，既适用于电力、通讯电缆在埋地铺设时作保护管用，也适用于电缆过行车道直埋、交通要道口铺设、电缆过桥、过河等特殊环境时作保护管用，还适用于电网建设和改造、城市市政改造、民航机场工程建设、工业园区、小区工程、交通路桥等工程建设领域，具有十分广阔的市场前景。