本發(fā)明涉及電纜導(dǎo)管領(lǐng)域，尤其涉及一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯管材是一種綠色建材，聚丙烯塑料無毒、無味、質(zhì)量輕、耐腐蝕；具有良好的介電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但是聚丙烯在低溫時變脆，不耐磨、易老化，導(dǎo)致聚丙烯管材抗壓性及低溫抗沖擊性能較差，這就限制了其應(yīng)用，當其用作地下敷設(shè)電纜的電纜導(dǎo)管時不能夠完全滿足要求。

申請?zhí)枮?01210096621.5的中國專利公開了一種改性聚丙烯電纜導(dǎo)管，由改性聚丙烯材料制成；按重量計，所述改性聚丙烯材料的組成為基料100份、聚四氟乙烯0.1－1份、硬脂酸鈣0.1－1份、抗氧劑0.2－1份、顏料0.01－0.1份，其中基料由85－95％(重量)的聚丙烯和5－15％(重量)的三元乙丙橡膠組成。本發(fā)明的改性聚丙烯電纜導(dǎo)管具有下述優(yōu)異性能：(1)優(yōu)良的電氣絕緣性；(2)抗沖擊性能好；(3)熱變形溫度比較高，低溫抗沖擊性能較佳，可在-10℃－70℃的環(huán)境溫度下長期使用；(4)較佳的抗拉性能和抗壓性能；(5)質(zhì)輕，表面光滑，穿電纜時摩擦阻力小，且可熱熔焊對接。

但是上述的改性聚丙烯材料只是將各組分簡單地進行了共混，其中各組分的相容性、分散性較差，導(dǎo)致了電纜導(dǎo)管各部位的韌性、抗沖擊性等性能不均勻，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管及其制備方法。本發(fā)明的電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的材料中各組分分散性、相容性好，改性聚丙烯材料具有較好的韌性、抗沖擊性和抗菌性，使用壽命長。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管，由以下質(zhì)量份的組分制得：

聚丙烯90-110份，

丁苯橡膠5-10份，

聚酚氧樹脂5-10份，

乙烯-醋酸乙烯共聚物5-10份，

鈦酸四丁酯10-20份，

硅烷偶聯(lián)劑5-10份，

功能添加劑2-6份，

抗氧劑0.1-0.5份，

穩(wěn)定劑1-3份，

二甲苯90-110份，

乙醇10-20份，

水5-10份。

本發(fā)明的改性聚丙烯材料中，將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物一起共混復(fù)配。由于聚丙烯自身的韌性較差，質(zhì)地較脆，抗沖擊能力較弱，制成電纜導(dǎo)管后容易受壓破裂。復(fù)配有丁苯橡膠、聚酚氧樹脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物后，能夠大幅提高聚丙烯的韌性和抗沖擊性。

而鈦酸四丁酯在制備過程中會水解成為凝膠，進一步提高聚丙烯的韌性、抗沖擊性和耐熱穩(wěn)定性。硅烷偶聯(lián)劑能夠提高改性聚丙烯材料中無機物在有機物中的分散性和相容性。

功能添加劑可以進一步提高改性聚丙烯的韌性、抗菌性?？梢詾槌Ｒ?guī)的具有上述功能的聚丙烯功能添加劑或者是自制的具有上述功能的功能添加劑。

抗氧劑能夠提高塑料的抗氧化能力，延長使用壽命。穩(wěn)定劑能夠提高塑料的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述聚丙烯由70-80wt％的等規(guī)聚丙烯和20-30wt％的無規(guī)聚丙烯組成。在上述配比下的聚丙烯的綜合性能較優(yōu)，在保證滿足剛性要求的前提下，使材料更具韌性。

作為優(yōu)選，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物共聚時醋酸乙烯的含量為40-50wt％。在共聚時將乙烯與醋酸乙烯的量控制在上述比例范圍時，共聚得到的EVA為彈性體，柔韌性、緩沖性能好。

作為優(yōu)選，所述穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣。

作為優(yōu)選，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

作為優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷。

作為優(yōu)選，所述功能添加劑的制備方法為：先配制得到硝酸鋅濃度為15-20wt％、硝酸銅濃度為15-20wt％的金屬離子溶液；另行稱取纖維素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑鹽離子液體中加熱至40-50℃配制得到纖維素濃度為20-30wt％的纖維素溶液；在攪拌條件下，按體積比1-2:1將纖維素溶液以0.2-0.4mL/sec的滴速滴加至金屬離子溶液中；滴加完畢后在30-40℃下靜置1-3h，得到混合液；將混合液放置于-20℃至-10℃冰箱中冷凍，24-48h后浸漬于清水中解凍，得到濕凝膠；將濕凝膠用足量的乙醇進行溶劑置換，經(jīng)干燥、粉碎后得到金屬離子接枝纖維素氣凝膠粉末，即為功能添加劑。

上述方法制得的功能添加劑，呈細小的氣凝膠粉末狀。在制備過程中，將金屬離子在特定條件下接枝到纖維素上，再一同與纖維素交聯(lián)形成凝膠，最后得到金屬離子接枝纖維素氣凝膠粉末。該纖維素氣凝膠粉末具有多種功能：

一方面，纖維素氣凝膠中的纖維素具有大量活性基團，能夠在改性聚丙烯制備過程中與其他組分的一些活性基團發(fā)生交聯(lián)，增強塑料的韌性和強度，制成管材時不容易受壓斷裂，抗沖擊性強。

另一方面，由于接枝有磁性金屬離子，因此具有出的抗菌功能。雖然聚丙烯自身不易被細菌等微生物侵蝕，但是由于含有不少添加劑，這些物質(zhì)卻容易被降解，從而間接地使聚丙烯的性能老化。因此目前也有在改性聚丙烯中添加有抗菌劑。但是一般都是以直接混合的方式添加。上述方法存下不少問題。首先是抗菌劑在塑料中的分散性較差；其次是抗菌劑在塑料中不夠穩(wěn)定，容易流失；再者是由于環(huán)境所致，抗菌劑在塑料中的抗菌活性較差。

本發(fā)明先鋅、銅離子接枝到纖維素上，并制得纖維素凝膠，有效解決了普通抗菌劑在塑料中分散性、穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。并且鋅、銅離子作為抗菌劑，與普通單一的抗菌劑不同的是，其結(jié)合了離子抗菌原理和微磁電場原理，通過微磁場加強了金屬離子的電離活性和強度，能夠有效破壞細菌細胞壁和細胞膜以達到抗菌目的。因此其受環(huán)境影響小，在塑料中的抗菌活性高。

作為優(yōu)選，所述功能添加劑的粒徑為0.5-10微米。

一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的制備方法，步驟如下：

(1)按配比分別稱取各組分。

(2)將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物一同共混熔融，得到混合基料。

(3)將鈦酸四丁酯、硅烷偶聯(lián)劑、二甲苯混合均勻得到前驅(qū)體液。

(4)將混合基料添加至前驅(qū)體液中使混合基料完全溶解，接著添加功能添加劑并攪拌均勻；然后添加預(yù)先混合均勻的乙醇和水，并用醋酸溶液調(diào)節(jié)pH為1-3，加熱至40-50℃，水解反應(yīng)2-4h，反應(yīng)后經(jīng)真空干燥，與抗氧劑、穩(wěn)定劑在雙螺桿擠出機中共混擠出造粒后得到改性聚丙烯材料。

(5)將制得的改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，制得電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管。

在本發(fā)明的制備方法中，先將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物四種基體物料充分混合；接著將鈦酸四丁酯、硅烷偶聯(lián)劑、二甲苯合均勻得到前驅(qū)體液；然后將混合基料溶解到前驅(qū)體液中。在步驟(3)中，混合基料與前驅(qū)體液充分混合，鈦酸四丁酯作為前驅(qū)體，再加入水和乙醇后，發(fā)生水解，生成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)膠體。由于在水解前無機物與有機物互混，因此在水解時，鈦酸四丁酯在有機物分子結(jié)構(gòu)中發(fā)生原位水解，從而形成有機物和無機物相互交聯(lián)的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)下各組分在基體物料中的分散性、穩(wěn)定性更佳；制得的改性聚丙烯的韌性、抗沖擊性更加均勻、穩(wěn)定。

需要指出的是，乙醇和醋酸溶液的添加量會影響鈦酸四丁酯的水解(無機網(wǎng)絡(luò)形成)過程，本發(fā)明人經(jīng)過長期研究，得出在上述特定添加量下，無機物和有機物形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更好，分散性、穩(wěn)定更佳。

與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的材料中各組分分散性、相容性好，改性聚丙烯材料具有較好的韌性、抗沖擊性和抗菌性，使用壽命長。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

實施例1

一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管，由以下質(zhì)量份的組分制得：

聚丙烯(75wt％的等規(guī)聚丙烯和25wt％的無規(guī)聚丙烯)100份，

丁苯橡膠8份，

聚酚氧樹脂7份，

乙烯-醋酸乙烯共聚物(醋酸乙烯的含量為45wt％)8份，

鈦酸四丁酯15份，

硅烷偶聯(lián)劑(苯基三甲氧基硅烷)7份，

功能添加劑4份，

抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3份，

穩(wěn)定劑硬脂酸鈣2份，

二甲苯100份，

乙醇15份，

水8份。

上述電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的制備方法，步驟如下：

(1)先配制得到硝酸鋅濃度為18wt％、硝酸銅濃度為18wt％的金屬離子溶液；另行稱取纖維素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑鹽離子液體中加熱至45℃配制得到纖維素濃度為25wt％的纖維素溶液；在攪拌條件下，按體積比1.5:1將纖維素溶液以0.3mL/sec的滴速滴加至金屬離子溶液中；滴加完畢后在35℃下靜置2h，得到混合液；將混合液放置于15℃冰箱中冷凍，36h后浸漬于清水中解凍，得到濕凝膠；將濕凝膠用足量的乙醇進行溶劑置換，經(jīng)干燥、粉碎后得到粒徑為3-7微米的金屬離子接枝纖維素氣凝膠粉末，即為功能添加劑。

(2)按配比分別稱取各組分。

(3)將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物一同共混熔融，得到混合基料。

(4)將鈦酸四丁酯、硅烷偶聯(lián)劑、二甲苯混合均勻得到前驅(qū)體液。

(5)將混合基料添加至前驅(qū)體液中使混合基料完全溶解，接著添加功能添加劑并攪拌均勻；然后添加預(yù)先混合均勻的乙醇和水，并用醋酸溶液調(diào)節(jié)pH為2左右，加熱至45℃，水解反應(yīng)3h，反應(yīng)后經(jīng)真空干燥，與抗氧劑、穩(wěn)定劑在雙螺桿擠出機中共混擠出造粒后得到改性聚丙烯材料。

(6)將制得的改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，制得電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管。

實施例2

一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管，由以下質(zhì)量份的組分制得：

聚丙烯(70wt％的等規(guī)聚丙烯和30wt％的無規(guī)聚丙烯)90份，

丁苯橡膠10份，

聚酚氧樹脂5份，

乙烯-醋酸乙烯共聚物(醋酸乙烯的含量為40wt％)10份，

鈦酸四丁酯10份，

硅烷偶聯(lián)劑(γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)5份，

功能添加劑6份，

抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1份，

穩(wěn)定劑硬脂酸鈣1份，

二甲苯90份，

乙醇10-份，

水5份。

上述電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的制備方法，步驟如下：

(1)先配制得到硝酸鋅濃度為15wt％、硝酸銅濃度為15wt％的金屬離子溶液；另行稱取纖維素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑鹽離子液體中加熱至40℃配制得到纖維素濃度為20wt％的纖維素溶液；在攪拌條件下，按體積比1:1將纖維素溶液以0.2mL/sec的滴速滴加至金屬離子溶液中；滴加完畢后在30℃下靜置3h，得到混合液；將混合液放置于-20℃冰箱中冷凍，24h后浸漬于清水中解凍，得到濕凝膠；將濕凝膠用足量的乙醇進行溶劑置換，經(jīng)干燥、粉碎后得到粒徑為0.5-3微米的金屬離子接枝纖維素氣凝膠粉末，即為功能添加劑。

(2)按配比分別稱取各組分。

(3)將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物一同共混熔融，得到混合基料。

(4)將鈦酸四丁酯、硅烷偶聯(lián)劑、二甲苯混合均勻得到前驅(qū)體液。

(5)將混合基料添加至前驅(qū)體液中使混合基料完全溶解，接著添加功能添加劑并攪拌均勻；然后添加預(yù)先混合均勻的乙醇和水，并用醋酸溶液調(diào)節(jié)pH為1左右，加熱至40℃，水解反應(yīng)4h，反應(yīng)后經(jīng)真空干燥，與抗氧劑、穩(wěn)定劑在雙螺桿擠出機中共混擠出造粒后得到改性聚丙烯材料。

(6)將制得的改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，制得電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管。

實施例3

一種電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管，由以下質(zhì)量份的組分制得：

聚丙烯(80wt％的等規(guī)聚丙烯和20wt％的無規(guī)聚丙烯)110份，

丁苯橡膠5份，

聚酚氧樹脂10份，

乙烯-醋酸乙烯共聚物(醋酸乙烯的含量為50wt％)5份，

鈦酸四丁酯20份，

硅烷偶聯(lián)劑(甲基三甲氧基硅烷)10份，

功能添加劑2份，

抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份，

穩(wěn)定劑硬脂酸鈣3份，

二甲苯110份，

乙醇20份，

水10份。

上述電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管的制備方法，步驟如下：

(1)先配制得到硝酸鋅濃度為20wt％、硝酸銅濃度為20wt％的金屬離子溶液；另行稱取纖維素，添加到1-丁基，3-甲基醋酸咪唑鹽離子液體中加熱至50℃配制得到纖維素濃度為30wt％的纖維素溶液；在攪拌條件下，按體積比2:1將纖維素溶液以0.4mL/sec的滴速滴加至金屬離子溶液中；滴加完畢后在40℃下靜置1h，得到混合液；將混合液放置于-10℃冰箱中冷凍，48h后浸漬于清水中解凍，得到濕凝膠；將濕凝膠用足量的乙醇進行溶劑置換，經(jīng)干燥、粉碎后得到粒徑為7-10微米的金屬離子接枝纖維素氣凝膠粉末，即為功能添加劑。

(2)按配比分別稱取各組分。

(3)將聚丙烯、丁苯橡膠、聚酚氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物一同共混熔融，得到混合基料。

(4)將鈦酸四丁酯、硅烷偶聯(lián)劑、二甲苯混合均勻得到前驅(qū)體液。

(5)將混合基料添加至前驅(qū)體液中使混合基料完全溶解，接著添加功能添加劑并攪拌均勻；然后添加預(yù)先混合均勻的乙醇和水，并用醋酸溶液調(diào)節(jié)pH為3左右，加熱至50℃，水解反應(yīng)2h，反應(yīng)后經(jīng)真空干燥，與抗氧劑、穩(wěn)定劑在雙螺桿擠出機中共混擠出造粒后得到改性聚丙烯材料。

(6)將制得的改性聚丙烯材料加入到擠出成型機中，制得電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管。

對本發(fā)明制得的電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管進行各項性能測試，測試結(jié)果如下表所示：

對本發(fā)明制得的電力電纜用改性聚丙烯導(dǎo)管進行落錘沖擊試驗，測試條件如下表所示：

在上述試驗條件下，試樣均為出現(xiàn)裂縫或破裂。

本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備；本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。