一种耐热型PE电力导管及其制备方法与流程

本发明涉及电力电缆附件领域，尤其是涉及一种耐热型pe电力导管及其制备方法。

背景技术：

1、随着城市大规模建设，电力资源需求越来越大，电缆在城市早已经从空中建设进化到了道路埋设，而电缆的埋设必须要有电缆管道的铺设为基础工程。电力导管用于输送电力同时保护电缆不受外界损坏，在使用时，通过将电缆电线穿设在电力导管的内部，再将电力导管埋设在地下。

2、电力导管主要包括聚乙烯电力导管、改性聚丙烯电力管、氯化聚氯乙烯塑料电缆导管、玻璃纤维增强塑料电缆导管等多种类型。其中聚乙烯(pe)材料重量轻成本低，绝缘性好且能耐酸碱腐蚀，因此可以作为电力导管的绝缘材料。

3、但由于聚乙烯自身特性，聚乙烯的耐热性较差，导致现有的以聚乙烯(pe)作为直接材料的聚乙烯(pe)电力导管的耐高温性弱，无法承受高温环境，并且力学性能一般，在长久使用中，会影响电力导管的寿命和电缆电线的正常输电。

技术实现思路

1、为了提高聚乙烯电力导管的耐高温性和力学性能，本技术提供一种耐热型pe电力导管及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种耐热型pe电力导管采用如下的技术方案：

3、一种耐热型pe电力导管，由以下重量份的原料制备而成：

4、低密度聚乙烯 85-100份；

5、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 20-25份；

6、环氧树脂 8-12份；

7、纳米石墨烯 5-10份；

8、改性凹凸棒土 3-6份；

9、抗氧剂 2-5份；

10、助燃剂 1-3份；

11、其中，所述改性凹凸棒土为经过丙烯酸酯和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复合改性的凹凸棒土。

12、通过采用上述技术方案，pe电力导管以低密度聚乙烯为基础原料，低密度聚乙烯的绝缘性能佳、抗冲击强度较大，耐低温性好，通过将低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂交联形成网络结构体系，有利于提升体系的抗冲击韧性和耐环境应力；低密度聚乙烯的耐热性不佳，因此采用纳米石墨烯和改性凹凸棒土进行填充，纳米石墨烯对体系的空隙进行填充，使得体系更加紧凑，并且提高了聚乙烯体系的玻璃化转变温度，使得聚乙烯体系的耐热性得到提升；改性凹凸棒土与聚乙烯体系的相容性好，改性凹凸棒土作为纳米增强剂均匀分散在体系中，提高聚乙烯体系的抗冲击强度和力学性能，同时对聚乙烯体系的耐热性能也有提升作用。

13、优选的，所述改性凹凸棒土由以下重量份的原料制备而成：

14、凹凸棒土 80-90份；

15、丙烯酸酯 4-8份；

16、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷 2-5份；

17、引发剂 0.5-1份。

18、通过采用上述技术方案，凹凸棒土本身与聚乙烯体系件的相容性不高，通过加入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性，在凹凸棒土表面接枝有机硅基团，利用有机硅基团增强与聚乙烯体系的相容性；在引发剂作用下，有机硅基团中的双键可以与丙烯酸酯发生共聚，从而利用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的作用在凹凸棒土表面接枝上丙烯酸酯的分子链；丙烯酸酯分子链同样可与聚乙烯体系发生相互作用力，促进改性凹凸棒土的均匀分散，同时长链段增大空间位阻，减少了凹凸棒土的团聚，从而充分发挥凹凸棒土的补强作用，改善聚乙烯体系的耐环境应力。

19、优选的，所述纳米石墨烯选用kh-550改性纳米石墨烯，所述kh-550改性纳米石墨烯由以下重量份的原料制备而成：

20、硅烷偶联剂kh-550 1-3份；

21、纳米石墨烯30-40份。

22、通过采用上述技术方案，使用硅烷偶联剂kh-550对纳米石墨烯进行改性，增强纳米石墨烯在聚乙烯体系中的分散性，同时kh-550改性纳米石墨烯中引入了胺基基团，通过接枝胺基官能团，胺基基团可以与环氧基团进行聚合反应或者与聚乙烯体系产生作用力，增大纳米石墨烯与聚乙烯体系的相互作用力，增强体系的化学稳定性，同时进一步提升聚乙烯体系的力学性能和热稳定性。

23、优选的，所述低密度聚乙烯选用密度为0.915-0.920g/cm3的低密度聚乙烯。

24、通过采用上述技术方案，选用密度在0.915-0.920g/cm3的低密度聚乙烯作为基料，交联成的电力导管的力学性能更佳。

25、优选的，所述抗氧剂选用抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或多种。

26、通过采用上述技术方案，抗氧化剂可以通过抑制氧化反应，减缓老化速度，有利于提高电力导管的耐热老化性。

27、优选的，所述阻燃剂选用红磷、三氧化二铝、氢氧化铝、氢氧化镁的一种或多种。

28、通过采用上述技术方案，阻燃剂选用无机氧化物或者金属氧化物，为电力导管提供阻燃性能。

29、第二方面，本技术提供的一种耐热型pe电力导管的制备方法，包括如下步骤：

30、称取相应质量的低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂、纳米石墨烯、改性凹凸棒土、抗氧剂和阻燃剂，放入反应器中搅拌混匀，挤出成型，得到pe电力导管。

31、通过采用上述技术方案，将原料混匀挤出成型得到耐热性好、力学性能佳的pe电力导管。

32、优选的，所述改性凹凸棒土的制备方法包括如下步骤：

33、量取乙醇放入反应容器中，在搅拌状态下加入凹凸棒土，将凹凸棒土分散均匀，加入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，室温下搅拌0.5-1h，而后升温至60-65℃，加入丙烯酸酯和引发剂，保持温度搅拌聚合2-2.5h，继续升温至75-78℃，再度聚合22-24h；

34、反应结束后冷却过滤，将滤渣在80-85℃下烘干0.5-1h，得到改性凹凸棒土。

35、通过采用上述技术方案，先利用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对凹凸棒土进行改性，在凹凸棒土引入有机硅基团，在利用硅烷中的双键与丙烯酸酯共聚，得到经过丙烯酸酯和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复合改性的改性凹凸棒土。

36、优选的，当纳米石墨烯选用kh-550改性纳米石墨烯时，kh-550改性纳米石墨烯的制备方法包括如下步骤：

37、将硅烷偶联剂kh-550溶于乙醇形成硅烷偶联剂溶液，向硅烷偶联剂溶液中加入纳米石墨烯，超声分散反应2-3h，真空抽滤后得到固体，洗涤后将固体在80-90℃下干燥至恒重，得到kh-550改性纳米石墨烯。

38、通过采用上述技术方案，超声分散使得纳米石墨烯和kh-550充分接触，实现对纳米石墨烯的接枝。

39、优选的，挤出成型的条件为：进料段温度为160-180℃，压缩段温度为210-220℃，塑化段温度为220-230℃，均化段温度为200-210℃，模具温度为190-210℃。

40、通过采用上述技术方案，通过控制温度，得到耐热性好、力学性能佳的pe电力导管。

41、综上所述，本技术具有以下有益效果：

42、1.pe电力导管以低密度聚乙烯为基础原料，低密度聚乙烯的绝缘性能佳、抗冲击强度较大，耐低温性好，通过将低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂交联形成网络结构体系，有利于提升体系的抗冲击韧性和耐环境应力；低密度聚乙烯的耐热性不佳，因此采用纳米石墨烯和改性凹凸棒土进行填充，纳米石墨烯对体系的空隙进行填充，使得体系更加紧凑，并且提高了聚乙烯体系的玻璃化转变温度，使得聚乙烯体系的耐热性得到提升；改性凹凸棒土与聚乙烯体系的相容性好，改性凹凸棒土作为纳米增强剂均匀分散在体系中，提高聚乙烯体系的抗冲击强度和力学性能，同时对聚乙烯体系的耐热性能也有提升作用。

43、2.凹凸棒土本身与聚乙烯体系件的相容性不高，通过加入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性，在凹凸棒土表面接枝有机硅基团，利用有机硅基团增强与聚乙烯体系的相容性；在引发剂作用下，有机硅基团中的双键可以与丙烯酸酯发生共聚，从而利用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的作用在凹凸棒土表面接枝上丙烯酸酯的分子链；丙烯酸酯分子链同样可与聚乙烯体系发生相互作用力，促进改性凹凸棒土的均匀分散，同时长链段增大空间位阻，减少了凹凸棒土的团聚，从而充分发挥凹凸棒土的补强作用，改善聚乙烯体系的耐环境应力。

44、3.使用硅烷偶联剂kh-550对纳米石墨烯进行改性，增强纳米石墨烯在聚乙烯体系中的分散性，同时kh-550改性纳米石墨烯中引入了胺基基团，通过接枝胺基官能团，胺基基团可以与环氧基团进行聚合反应或者与聚乙烯体系产生作用力，增大纳米石墨烯与聚乙烯体系的相互作用力，增强体系的化学稳定性，同时进一步提升聚乙烯体系的力学性能和热稳定性。