專利名稱：碳素纖維剛性電纜工程管的制作方法
碳素纖維剛性電纜工程管技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳素纖維剛性電纜工程管及其制備方法，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于光纜、電纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通訊、電力、城建、市政、工業(yè)民用建筑、路橋等電網(wǎng)擴建與改造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，目前市場上使用的電纜工程管，大都采用CPVC、VPVC及玻璃鋼管，CPVC 管剛性低、強度不夠易彎曲變形、熱變形溫度低等缺陷，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范圍的擴展，玻璃鋼管管道體積大，材質(zhì)笨重，不便于安裝使用，又由于管道脆硬，容易破裂使用壽命短；而且上述管道在穿電纜時和電纜接觸面大，摩擦阻力大，電纜表皮容易損壞，其絕緣性能差， 散熱效果差，已不適應(yīng)電纜鋪裝行業(yè)發(fā)展的需求。發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種碳素纖維剛性電纜工程管及其制備方法，該碳素纖維剛性電纜工程管不但其拉伸強度、沖擊強度以及彎曲強度大大增強，而且使用壽命也大大增加。
為了達(dá)到上述目的，我們首先對碳素纖維剛性電纜工程管的組方進(jìn)行了研究 由于高密度聚乙烯具有抗沖擊性好、耐寒性好、耐抗環(huán)境應(yīng)力開裂好、化學(xué)穩(wěn)定性極佳、耐油性好、電絕緣性好等優(yōu)點，故我們將高密度聚乙烯作為本組方的主料。
為了進(jìn)一步增大電纜工程管的剛性，我們將增剛母料(本發(fā)明選取2000目重質(zhì)碳酸鈣粉和1250目滑石粉來作為增剛母料)按一定的配比與HDPE和PE蠟配成混合料，經(jīng)高速混合機混合5min，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒。粒料經(jīng)冷卻干燥后注塑成型，制得樣條，按國家標(biāo)準(zhǔn)樣條測試其力學(xué)性能。
(I)采用2000目重質(zhì)碳酸鈣粉與HDPE和PE蠟配成混合料制成復(fù)合材料來測試其力學(xué)性能。
測試得知隨著2000目重質(zhì)碳酸鈣粉含量的增加，制得的復(fù)合材料的拉伸強度略微下降，這是碳酸鈣近球狀結(jié)構(gòu)的特性所決定的；制得的復(fù)合材料的的沖擊強度有所增強， 體現(xiàn)了 2000目重質(zhì)碳酸鈣粉近球狀結(jié)構(gòu)的增韌效果；制得的復(fù)合材料的的彎曲強度略微增加。
(2)采用1250目滑石粉與HDPE和PE蠟配成混合料制成復(fù)合材料來測試其力學(xué)性倉泛。
測試得知隨著1250目滑石粉含量的增加，制得的復(fù)合材料的拉伸強度逐漸增加，這是這是因為呈層片狀結(jié)構(gòu)，層片具有較大的徑厚比的滑石粉對結(jié)晶性的非極性高分子體系有更好的增強效果；制得的復(fù)合材料的的沖擊強度大幅度下降；制得的復(fù)合材料的彎曲強度增加，增加幅度高于2000目重質(zhì)碳酸鈣粉帶來的幅度。
經(jīng)過研究人員的多次實驗測試得出，當(dāng)2000目重質(zhì)碳酸鈣粉與1250目滑石粉其質(zhì)量配比為1:1時，并且在整個組方中二者的所占質(zhì)量百分比之和為6%-8%時(超過8%時， 制得的復(fù)合材料脆性大大增加)，所制得的復(fù)合材料其拉伸強度提高了 22%、沖擊強度提高了 26%、彎曲強度提高了 20%。
雖然制得的復(fù)合材料其拉伸強度、沖擊強度以及彎曲強度具有顯著提高了，但是其仍具有以下問題，耐老化性差，在大氣、陽光、氧的作用下，逐漸變脆。
我們通過進(jìn)一步研究實驗，發(fā)現(xiàn)加入碳素纖維可以有效解決上述問題，并且碳素纖維的加入不影響原有復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，其主要分布于高密度聚乙烯的非晶成分中，與碳黑填充結(jié)晶性聚合物相似，當(dāng)碳素纖維加入量在整個組方中所占質(zhì)量百分比為 8-10%時，能明顯延長耐老化時間(耐老化時間增加20%以上)，并且能讓復(fù)合材料的力學(xué)性能增強10%。并且加入碳素纖維，碳素纖維其導(dǎo)熱特性，能使整個復(fù)合材料散熱性能更為優(yōu)巳
從上述組方選配可以看出，通過發(fā)明人進(jìn)行大量創(chuàng)造性勞動，得到了在下述質(zhì)量百分比范圍內(nèi)都有較好效果的碳素纖維剛性電纜工程管配方一種碳素纖維剛性電纜工程管，按質(zhì)量百分比計，該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-85%2000目重質(zhì)碳酸鈣粉3%-4%1250目滑石粉3%-4%PE 蠟0. 5-2%碳素纖維8-10%。
進(jìn)一步的，按質(zhì)量百分比計，碳素纖維剛性電纜工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80%，2000目重質(zhì)碳酸鈣粉4%，1250目滑石粉4%，PE蠟2%，碳素纖維10%。
所述的碳素纖維剛性電纜工程管的方法包括有以下步驟(I)將高密度聚乙烯、2000目重質(zhì)碳酸鈣粉、1250目滑石粉、PE蠟以及碳素纖維配成混合料，經(jīng)高速混合機混合5min，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒；(2 )將步驟(I)中所得粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明是以HDPE為主要原料，添加碳素纖維等經(jīng)共混改性具有特殊性能的管材。具有高強度、高韌性、耐腐蝕性能好、摩擦系數(shù)小、維卡度高、散熱性能好、抗電壓等性能，同時具有絕緣電阻高、阻燃性高、使用壽命長(60年以上)、防白蟻、 適應(yīng)溫差大，不易變形、施工簡單，檢修率少，綜合成本低等諸多特點，是鑄鐵管、PVC管和水泥管等理想換代產(chǎn)品，適用于光纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通信、電力、城建、工業(yè)民用建筑，廣電網(wǎng)擴建與改道領(lǐng)域。
具體實施方式
實施例I按質(zhì)量百分比計將80%的高密度聚乙烯，4%的2000目重質(zhì)碳酸鈣粉，4%的1250目滑石粉，2%的PE蠟以及10%的碳素纖維經(jīng)高速混合機混合5min配成混合料，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒，得粒料；然后將粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
實施例2按質(zhì)量百分比計將85%的高密度聚乙烯，3%的2000目重質(zhì)碳酸鈣粉，3%的1250目滑石粉，1%的PE蠟以及8%的碳素纖維經(jīng)高速混合機混合5min配成混合料，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒，得粒料；然后將粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
實施例3按質(zhì)量百分比計將82%的高密度聚乙烯，4%的2000目重質(zhì)碳酸鈣粉，4%的1250目滑石粉，1%的PE蠟以及9%的碳素纖維經(jīng)高速混合機混合5min配成混合料，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒，得粒料；然后將粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
實施例4按質(zhì)量百分比計將85%的高密度聚乙烯，3%的2000目重質(zhì)碳酸鈣粉，3%的1250目滑石粉，O. 5%的PE蠟以及8. 5%的碳素纖維經(jīng)高速混合機混合5min配成混合料，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒，得粒料；然后將粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
對實施例I所得的碳素纖維剛性電纜工程管進(jìn)行了如表I的性能評價試驗。
表I為實施例I產(chǎn)品的性能檢測表。
權(quán)利要求
1.一種碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于按質(zhì)量百分比計，該工程管由以下成分制成 高密度聚乙烯80-85% 2000目重質(zhì)碳酸鈣粉3%-4% 1250目滑石粉3%-4%PE 蠟0. 5-2% 碳素纖維8-10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于按質(zhì)量百分比計，該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80%，2000目重質(zhì)碳酸鈣粉4%，1250目滑石粉4%，PE蠟2%，碳素纖維10%。
3.制備一種如權(quán)利要求I或2所述的碳素纖維剛性電纜工程管的方法，其特征在于該方法包括有以下步驟 (1)將高密度聚乙烯、2000目重質(zhì)碳酸鈣粉、1250目滑石粉、PE蠟以及碳素纖維配成混合料，經(jīng)高速混合機混合5min，然后在雙螺桿擠出機中于200 220°C，擠出造粒； (2)將步驟(I)中所得粒料冷卻干燥后進(jìn)入注塑機注塑成型，得碳素纖維剛性電纜工程管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于按質(zhì)量百分比計，該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-85%，2000目重質(zhì)碳酸鈣粉3%-4%，1250目滑石粉3%-4%，PE蠟0.5-2%，碳素纖維8-10%。本發(fā)明是以HDPE為主要原料，添加碳素纖維等經(jīng)共混改性具有特殊性能的管材。具有高強度、高韌性、耐腐蝕性能好、摩擦系數(shù)小、維卡度高、散熱性能好、抗電壓等性能，同時具有絕緣電阻高、阻燃性高、使用壽命長(60年以上)、防白蟻、適應(yīng)溫差大，不易變形、施工簡單，檢修率少，綜合成本低等諸多特點，是鑄鐵管、PVC管和水泥管等理想換代產(chǎn)品，適用于光纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通信、電力、城建、工業(yè)民用建筑，廣電網(wǎng)擴建與改道領(lǐng)域。
文檔編號C08K3/26GK102977444SQ20121045323
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者彭國賓, 劉江 申請人:成都易信達(dá)科技有限公司