一种耐高温、抗老化的电力管材及其制造方法
文献发布时间:2023-06-19 12:22:51
技术领域
本发明涉及管材技术领域,具体是一种耐高温、抗老化的电力管材及其制造方法。
背景技术
电力管材是一种电缆上常用的绝缘保护套管,电力管材一般需要应用在各种恶劣环境,包括海底,雪地以及盐碱环境等,随着现代化建设的快速发展,人口越来越集中,用电量加大,工业发展用电也不断提高,通常情况下,高压电缆线都使用耐高温、抗老化的电力管材保护套管保护后埋入地下;
由于高压电缆在负荷状态下处于发热状态,管材内经常保持较高的温度,导致电力管材的使用寿命缩短,容易发生老化龟裂、腐蚀进而引发安全事故,造成不必要的人身及财产损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温、抗老化的电力管材及其制造方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种耐高温、抗老化的电力管材,主要由以下重量份的原料组成:
聚丙烯100-160份、填充剂10-20份、热稳定剂2-5份、云母粉6-10份、纳米二氧化硅5-9份、纳米氢氧化铝1-3份、抗氧化剂6-10份、阻燃剂4-8份、抗老化剂2-7份。
作为本发明进一步的方案:所述耐高温、抗老化的电力管材,主要由以下重量份的原料组成:聚丙烯120-140份、填充剂12-16份、热稳定剂3-4份、云母粉7-9份、纳米二氧化硅6-8份、纳米氢氧化铝2-3份、抗氧化剂7-9份、阻燃剂5-7份、抗老化剂3-5份。
作为本发明进一步的方案:所述耐高温、抗老化的电力管材,主要由以下重量份的原料组成:聚丙烯130份、填充剂14份、热稳定剂4份、云母粉8份、纳米二氧化硅7份、纳米氢氧化铝2份、抗氧化剂8份、阻燃剂6份、抗老化剂4份。
作为本发明再进一步的方案:所述填充剂为轻质碳酸钙和活性碳酸钙,轻质碳酸钙与活性碳酸钙的质量分数比为1:(2-5)。
作为本发明再进一步的方案:所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡和马来酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡与马来酸二丁基锡的质量分数比为1:(1-3)。
作为本发明再进一步的方案:所述抗氧化剂为二苯胺、三亚磷酸和丙酸十八醇酯,二苯胺、三亚磷酸与丙酸十八醇酯的质量分数比为1:1:3。
作为本发明再进一步的方案:所述阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺,三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺的质量分数比为1:2:1:3。
作为本发明再进一步的方案:所述抗老化剂为改性高岭土,所述改性高岭土的制备方法如下:将20-30重量份的高岭土在70-80重量份的水中分散,制得悬浮液;将2-5重量份的阳离子单体、4-7重量份改性剂、0.5-1重量份表面活性剂与0.1-0.15重量份引发剂加入10-15重量份的水中并混合均匀,制得混合液;将制得的悬浮液与制得的混合液混合均匀,100℃反应1-2h,然后将反应后的液体依次经过过滤、干燥和粉碎,得到改性高岭土,所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述改性剂为聚丙烯酸丁酯,所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,所述引发剂为过硫酸铵。
一种耐高温、抗老化的电力管材的制造方法,包括如下步骤:
1)按照重量份比例依次称取聚丙烯100-160份、填充剂10-20份、热稳定剂2-5份、云母粉6-10份、纳米二氧化硅5-9份、纳米氢氧化铝1-3份、抗氧化剂6-10份、阻燃剂4-8份、抗老化剂2-7份;
2)将聚丙烯、填充剂、热稳定剂、云母粉、纳米二氧化硅以及纳米氢氧化铝加入密炼机中混炼,混炼温度105-108摄氏度,混炼时间15-20分钟,得到第一混合物料;
3)将抗氧化剂、阻燃剂以及抗老化剂加入高速混合机中混合均匀后,放入烘箱中在80-100摄氏度下烘干2-3小时,得到第二混合物料;
4)将第二物料加入第一物料中并且在110-115摄氏度下,继续混炼16-20分钟,得到第三混合料;
5)将第三混合物料置入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,造粒干燥后,即可制得该耐高温、抗老化的电力管材。
作为本发明实施例进一步的方案:在步骤5)中,所述双螺杆挤出机的加料段温度为150-160摄氏度,中段温度为170-180摄氏度,模头温度为150-165摄氏度;螺杆转速为90-100r/min,牵引转速为1100-1200r/min,冷却水温20-35℃,真空度0.015-0.06MPa。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明通过对高岭土进行改性处理,通过高岭土的分散性剂细化时的稳定性,上述改性剂具有良好的耐候性、尺寸稳定性剂耐燃性等优点,还可提高复合材料的抗冲击性能,与阳离子单体协同作用包裹于高岭土粒子表面,提高了高岭土粒子在复合体系中的相容性,粒子性能稳定,有利于提高高岭土在复合材料中的耐热性能,制得的电缆保护管材料综合性能良好;
2)本发明在聚丙烯管材中添加了抗氧剂和热稳定剂,可以改善聚丙烯材料的加工性能,提高了其耐热性和抗老化性,能够有效延长管材使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
1)按照重量份比例依次称取聚丙烯100份、填充剂10份、热稳定剂2份、云母粉6份、纳米二氧化硅5份、纳米氢氧化铝1份、抗氧化剂6份、阻燃剂4份、抗老化剂2份,所述填充剂为轻质碳酸钙和活性碳酸钙,轻质碳酸钙与活性碳酸钙的质量分数比为1:2,所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡和马来酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡与马来酸二丁基锡的质量分数比为1:1,所述抗氧化剂为二苯胺、三亚磷酸和丙酸十八醇酯,二苯胺、三亚磷酸与丙酸十八醇酯的质量分数比为1:1:3,所述阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺,三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺的质量分数比为1:2:1:3,所述抗老化剂为改性高岭土,所述改性高岭土的制备方法如下:将20重量份的高岭土在70重量份的水中分散,制得悬浮液;将2重量份的阳离子单体、4重量份改性剂、0.5重量份表面活性剂与0.1重量份引发剂加入10重量份的水中并混合均匀,制得混合液;将制得的悬浮液与制得的混合液混合均匀,100℃反应1h,然后将反应后的液体依次经过过滤、干燥和粉碎,得到改性高岭土,所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述改性剂为聚丙烯酸丁酯,所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,所述引发剂为过硫酸铵;
2)将聚丙烯、填充剂、热稳定剂、云母粉、纳米二氧化硅以及纳米氢氧化铝加入密炼机中混炼,混炼温度105摄氏度,混炼时间15分钟,得到第一混合物料;
3)将抗氧化剂、阻燃剂以及抗老化剂加入高速混合机中混合均匀后,放入烘箱中在80摄氏度下烘干2小时,得到第二混合物料;
4)将第二物料加入第一物料中并且在110摄氏度下,继续混炼16分钟,得到第三混合料;
5)将第三混合物料置入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,造粒干燥后,即可制得该耐高温、抗老化的电力管材,所述双螺杆挤出机的加料段温度为150摄氏度,中段温度为170摄氏度,模头温度为150摄氏度;螺杆转速为90r/min,牵引转速为1100r/min,冷却水温20℃,真空度0.015MPa。
实施例2
1)按照重量份比例依次称取聚丙烯120份、填充剂12份、热稳定剂3份、云母粉7份、纳米二氧化硅6份、纳米氢氧化铝2份、抗氧化剂7份、阻燃剂5份、抗老化剂3份,所述填充剂为轻质碳酸钙和活性碳酸钙,轻质碳酸钙与活性碳酸钙的质量分数比为1:3,所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡和马来酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡与马来酸二丁基锡的质量分数比为1:2,所述抗氧化剂为二苯胺、三亚磷酸和丙酸十八醇酯,二苯胺、三亚磷酸与丙酸十八醇酯的质量分数比为1:1:3,所述阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺,三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺的质量分数比为1:2:1:3,所述抗老化剂为改性高岭土,所述改性高岭土的制备方法如下:将25重量份的高岭土在75重量份的水中分散,制得悬浮液;将3重量份的阳离子单体、5重量份改性剂、0.7重量份表面活性剂与0.12重量份引发剂加入12重量份的水中并混合均匀,制得混合液;将制得的悬浮液与制得的混合液混合均匀,100℃反应1.5h,然后将反应后的液体依次经过过滤、干燥和粉碎,得到改性高岭土,所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述改性剂为聚丙烯酸丁酯,所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,所述引发剂为过硫酸铵;
2)将聚丙烯、填充剂、热稳定剂、云母粉、纳米二氧化硅以及纳米氢氧化铝加入密炼机中混炼,混炼温度106摄氏度,混炼时间17分钟,得到第一混合物料;
3)将抗氧化剂、阻燃剂以及抗老化剂加入高速混合机中混合均匀后,放入烘箱中在90摄氏度下烘干2.5小时,得到第二混合物料;
4)将第二物料加入第一物料中并且在112摄氏度下,继续混炼18分钟,得到第三混合料;
5)将第三混合物料置入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,造粒干燥后,即可制得该耐高温、抗老化的电力管材,所述双螺杆挤出机的加料段温度为155摄氏度,中段温度为175摄氏度,模头温度为160摄氏度;螺杆转速为95r/min,牵引转速为1150r/min,冷却水温30℃,真空度0.03MPa。
实施例3
1)按照重量份比例依次称取聚丙烯140份、填充剂16份、热稳定剂4份、云母粉9份、纳米二氧化硅8份、纳米氢氧化铝3份、抗氧化剂9份、阻燃剂7份、抗老化剂5份,所述填充剂为轻质碳酸钙和活性碳酸钙,轻质碳酸钙与活性碳酸钙的质量分数比为1:4,所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡和马来酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡与马来酸二丁基锡的质量分数比为1:3,所述抗氧化剂为二苯胺、三亚磷酸和丙酸十八醇酯,二苯胺、三亚磷酸与丙酸十八醇酯的质量分数比为1:1:3,所述阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺,三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺的质量分数比为1:2:1:3,所述抗老化剂为改性高岭土,所述改性高岭土的制备方法如下:将28重量份的高岭土在75重量份的水中分散,制得悬浮液;将4重量份的阳离子单体、6重量份改性剂、0.8重量份表面活性剂与0.13重量份引发剂加入13重量份的水中并混合均匀,制得混合液;将制得的悬浮液与制得的混合液混合均匀,100℃反应1.8h,然后将反应后的液体依次经过过滤、干燥和粉碎,得到改性高岭土,所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述改性剂为聚丙烯酸丁酯,所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,所述引发剂为过硫酸铵;
2)将聚丙烯、填充剂、热稳定剂、云母粉、纳米二氧化硅以及纳米氢氧化铝加入密炼机中混炼,混炼温度107摄氏度,混炼时间18分钟,得到第一混合物料;
3)将抗氧化剂、阻燃剂以及抗老化剂加入高速混合机中混合均匀后,放入烘箱中在95摄氏度下烘干2.5小时,得到第二混合物料;
4)将第二物料加入第一物料中并且在113摄氏度下,继续混炼19分钟,得到第三混合料;
5)将第三混合物料置入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,造粒干燥后,即可制得该耐高温、抗老化的电力管材,所述双螺杆挤出机的加料段温度为160摄氏度,中段温度为175摄氏度,模头温度为150摄氏度;螺杆转速为95r/min,牵引转速为1100r/min,冷却水温32℃,真空度0.05MPa。
实施例4
1)按照重量份比例依次称取聚丙烯160份、填充剂20份、热稳定剂5份、云母粉10份、纳米二氧化硅9份、纳米氢氧化铝3份、抗氧化剂10份、阻燃剂8份、抗老化剂7份,所述填充剂为轻质碳酸钙和活性碳酸钙,轻质碳酸钙与活性碳酸钙的质量分数比为1:5,所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡和马来酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡与马来酸二丁基锡的质量分数比为1:3,所述抗氧化剂为二苯胺、三亚磷酸和丙酸十八醇酯,二苯胺、三亚磷酸与丙酸十八醇酯的质量分数比为1:1:3,所述阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺,三聚氰胺多聚磷酸盐、硼酸锌、八溴醚以及氰尿酸三聚氰胺的质量分数比为1:2:1:3,所述抗老化剂为改性高岭土,所述改性高岭土的制备方法如下:将30重量份的高岭土在80重量份的水中分散,制得悬浮液;将5重量份的阳离子单体、7重量份改性剂、1重量份表面活性剂与0.15重量份引发剂加入15重量份的水中并混合均匀,制得混合液;将制得的悬浮液与制得的混合液混合均匀,100℃反应2h,然后将反应后的液体依次经过过滤、干燥和粉碎,得到改性高岭土,所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述改性剂为聚丙烯酸丁酯,所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,所述引发剂为过硫酸铵;
2)将聚丙烯、填充剂、热稳定剂、云母粉、纳米二氧化硅以及纳米氢氧化铝加入密炼机中混炼,混炼温度108摄氏度,混炼时间20分钟,得到第一混合物料;
3)将抗氧化剂、阻燃剂以及抗老化剂加入高速混合机中混合均匀后,放入烘箱中在100摄氏度下烘干3小时,得到第二混合物料;
4)将第二物料加入第一物料中并且在115摄氏度下,继续混炼20分钟,得到第三混合料;
5)将第三混合物料置入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,造粒干燥后,即可制得该耐高温、抗老化的电力管材,所述双螺杆挤出机的加料段温度为170摄氏度,中段温度为180摄氏度,模头温度为165摄氏度;螺杆转速为100r/min,牵引转速为1200r/min,冷却水温35℃,真空度0.06MPa。
对比例1
对比例1与实施例3相比,对比例1中不添加抗老化剂,其余均与实施例3相同。
对比例2
对比例2与实施例3相比,对比例2中不添加抗氧剂和热稳定剂,其余均与实施例3相同。
对比例3
对比例3与实施例3相比,对比例3中不添加抗老化剂、抗氧剂和热稳定剂,其余均与实施例3相同。
性能测试:
对实施例1-4所制得的的电力管材和对比例1-3所制得的电力管材分别进行抗冲击性能、阻燃性能、拉伸强度、热变形温度等性能测试,测试结果如表1所示:
表1:实施例1-4和对比例1-3制得的电力管材性能测试结果汇总表
将采用实施例1-4制得的电缆保护管材料和对比例1-3的材料进行热老化性能试验和其中,热老化性能试验方法根据GB/T2951.12-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法》进行测试,并将测试结果记录于表2:
表2:实施例1-4和对比例1-3制得的电缆保护管材料经热老化试验后的拉伸强度测试结果汇总表
综上所示、本发明提高高岭土在复合材料中的耐热性能,制得的电缆保护管材料综合性能良好;本发明在聚丙烯管材中添加了抗氧剂和热稳定剂,可以改善聚丙烯材料的加工性能,提高了其耐热性和抗老化性,能够有效延长管材使用寿命。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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