一種高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚氯乙烯管材的制備方法及產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力電纜保護(hù)用高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱 聚氯乙烯管材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙烯是一種熱塑性塑料，其機(jī)械強(qiáng)度較高、耐腐蝕性好、阻燃性優(yōu)、電絕緣性 佳、價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于建筑材料和電子電器等硬制品的生產(chǎn)中。但聚氯乙烯的韌性和耐 熱性較差，因此必須在聚氯乙烯樹脂中加入多種改性劑，以增加其韌性和耐熱性。
[0003] 提高聚氯乙烯韌性最常用的方法是加入抗沖改性劑。聚丙烯酸酯是一種常用的抗 沖改性劑，它與聚氯乙烯有良好的相容性，但在低溫條件下比較脆，增韌效果不好，可適用 溫度范圍窄。
[0004] 常采用聚合度為1000的聚氯乙烯制備管材等硬制品，聚合度為1000的聚氯乙烯 加工性好，但力學(xué)性能略微遜色，而高聚合度的聚氯乙烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能，但加工困 難。
[0005] 聚氯乙烯的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是電線電纜的保護(hù)套管，輸電過程中會在短時(shí)間內(nèi) 產(chǎn)生大量的熱量，而聚氯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)僅為〇. 17W/m · °C，其導(dǎo)熱性較差，無法快速地將 熱量發(fā)散到周圍環(huán)境中，從而使保護(hù)套管的溫度升高，聚氯乙烯發(fā)生熱降解，進(jìn)而影響其使 用壽命。另外，聚氯乙烯的熱變形溫度不高，短時(shí)溫度升高會使管材產(chǎn)生形變，影響正常使 用。作為電線電纜的保護(hù)套管，必須具有較高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還應(yīng)具有較高的導(dǎo)熱系數(shù) 和熱變形溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種用于電力電纜保護(hù)的高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚氯乙烯管材的制備方 法。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種由上述方法制備得到的電力電纜保護(hù)用高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚 氯乙烯管材產(chǎn)品。
[0008] -種高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚氯乙烯管材，各原料以重量份計(jì)組成為：
[0009] 高聚合度聚氯乙烯 20~60份 聚氯乙係 40-80份 鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑 2~5份 ACR加工助劑 1~3份 導(dǎo)熱助劑 3~35份 有機(jī)硅改性聚丙烯酸靡 3~15份 改性ABS樹脂 5~25份 硬脂酸 0.1~1.2份 石_ ：0.1-0.7 #
[0010] 所述的高聚合度聚氯乙烯的聚合度為2400-2600 ;所述聚氯乙烯的聚合度為 800-1200。
[0011] 作為優(yōu)選，所述高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚氯乙烯管材，各原料以重量份計(jì)組成為：
[0012] 高聚合度聚氯乙烯 30~50份 聚氯乙烯 50~70份 鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑 3~5份 ACR加工助劑 2~3份 導(dǎo)熱助劑 5~30份 有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯 5~10份 改性ABS樹脂 10~20份 硬脂酸 （X5~1份 石蠟 0.3~0.7份
[0013] 所述的高聚合度聚氯乙烯的聚合度為2400-2600 ;所述聚氯乙烯的聚合度為 800-1200。
[0014] 作為優(yōu)選，所述高聚合度聚氯乙烯的聚合度為2500 ;所述聚氯乙烯的聚合度為 1000。常采用聚合物為1000的聚氯乙烯與其它助劑混合后用于生產(chǎn)管材等硬制品。低聚 合度的聚氯乙烯加工性能好，但力學(xué)性能較低，而高聚合度聚氯乙烯強(qiáng)度高，但不易加工， 將二者復(fù)合使用，可在提高聚氯乙烯管材強(qiáng)度的同時(shí)，改善其加工性能。
[0015] 作為優(yōu)選，所述高聚合度聚氯乙烯與聚氯乙烯的重量比為1:1~2. 5。
[0016] 作為優(yōu)選，所述高聚合度聚氯乙烯與聚氯乙烯總的重量份為100份。本發(fā)明的聚 氯乙烯管材可用于電力電纜的保護(hù)套管，輸電過程中產(chǎn)生的大量熱量使聚氯乙烯管材溫度 升高，并發(fā)生降解，從而影響其使用壽命。鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑可提高聚氯乙烯管材的熱穩(wěn)定 性，減少高溫下的降解。
[0017] 所述的導(dǎo)熱助劑可提高聚氯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)，從而可以將管材上積聚的熱量快速 地發(fā)散到周圍環(huán)境中，降低管材的溫度，減少聚氯乙烯的降解，延長其使用壽命。作為優(yōu)選， 所述的導(dǎo)熱助劑為氧化鋁、氮化鋁、石墨、碳黑、金屬粉末或氮化硼中的至少一種；所述金屬 粉末選自鋁粉、銅粉、鐵粉中的至少一種。作為優(yōu)選，所述的導(dǎo)熱助劑所占重量份為10~25 份，其用量過少時(shí)，改性的聚氯乙烯導(dǎo)熱系數(shù)低，熱傳導(dǎo)性差；導(dǎo)熱助劑用量過高時(shí)，導(dǎo)熱系 數(shù)增加，但使聚氯乙烯管材的物理機(jī)械性能降低。
[0018] 為了提高聚氯乙烯的韌性，常用的方法是加入抗沖改性劑。聚丙烯酸酯是一種常 用的抗沖改性劑，它與聚氯乙烯有良好的相容性，但在低溫條件下較脆，增韌效果不好，可 適用溫度范圍窄。所述的有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯是抗沖改性劑，將有機(jī)硅引入到聚丙烯酸 酯中，可在不影響其與聚氯乙烯相容性的情況下，顯著提高其耐低溫性能，拓寬適用溫度范 圍。作為優(yōu)選，所述的有機(jī)硅改性丙烯酸酯為Mitsubishi Rayon生產(chǎn)的s-2001、s-2100或 S-2030。有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯為增韌改性劑，普通聚丙烯酸酯有優(yōu)異的耐候性、耐油性， 與PVC相容性好，可以增加聚氯乙烯管材的韌性，但在低溫條件下比較脆，增韌效果不好， 可適用溫度范圍窄，將有機(jī)硅引入到聚丙烯酸酯中，可在不影響其與PVC相容性的情況下， 顯著提高其耐低溫性能，減少斷裂的發(fā)生，拓寬適用溫度范圍。
[0019] 作為聚氯乙烯的耐熱改性劑，必須具有與聚氯乙烯樹脂良好的相容性、盡可能高 的熱變形溫度，還要有良好的加工性能。ABS樹脂綜合性能優(yōu)良，具有良好的耐熱性、韌性、 耐溶劑性和加工性能。所述的改性ABS樹脂是耐熱改性劑，作為優(yōu)選，所述的改性ABS樹脂 為Kaneka生產(chǎn)的A-15或A-50B，即馬來酰亞胺接枝改性ABS樹脂。本發(fā)明配方中所采用的 馬來酰亞胺接枝改性ABS樹脂，由于引入了強(qiáng)極性的馬來酰亞胺鏈段，可在不影響聚氯乙 烯固有特性的同時(shí)，增加 ABS與聚氯乙烯樹脂的相容性，并大幅提高聚氯乙烯硬制品的熱 變形溫度。
[0020] 所述的各原料經(jīng)高速混合機(jī)預(yù)混合后，再通過擠出成型得到高強(qiáng)、高韌、導(dǎo)熱聚氯 乙烯管材。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的顯著進(jìn)步：
[0022] 本發(fā)明的電力電纜保護(hù)用硬質(zhì)聚氯乙烯管材具有強(qiáng)度高、韌性佳、耐熱性好、導(dǎo)熱 性優(yōu)等特點(diǎn)，該管材用于電力電纜保護(hù)時(shí)，可快速將輸電過程中產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)到周 圍環(huán)境中，降低管材的溫度，延長其使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例中，采用的高聚合度聚氯乙烯的聚合度為2500,聚氯乙烯的聚合度為 1000,均產(chǎn)自新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司；鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑為大連開米森化工有限公司生產(chǎn) 的PFD9139 ;ACR加工助劑為山東瑞豐高分子材料股份有限公司生產(chǎn)的LP-90 ;有機(jī)硅改性 聚丙烯酸酯為Mitsubishi Rayon生產(chǎn)的S-200US-2100或S-2030 ;改性ABS樹脂為Kaneka 生產(chǎn)的A-15或A-50B。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 將高聚合度聚氯乙烯30份、聚氯乙烯70份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑4份、ACR加工助 劑2份、氧化鋁20份、S-20017份、A-50B 15份、硬脂酸1份、石蠟0. 4份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù)混 合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄標(biāo)準(zhǔn)，測定拉伸強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、維卡 軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)。
[0026] 該組樣品的拉伸強(qiáng)度為55MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為15. 5kJ/m2、維卡軟化溫度 為98°C、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 36W/m · °C。
[0027] 對比例1
[0028] 將聚氯乙烯100份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑4份、ACR加工助劑2份、硬脂酸1份、石蠟 0.4份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù)混合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄標(biāo)準(zhǔn)，測定拉伸強(qiáng)度、懸 臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、維卡軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)。
[0029] 該組樣品的拉伸強(qiáng)度為50MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為5. OkJ/m2、維卡軟化溫度為 88°C、導(dǎo)熱系數(shù)為 0· 17W/m · °C。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 將高聚合度聚氯乙烯40份、聚氯乙烯60份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑3份、ACR加工助 劑3份、氮化鋁20份、S-210010份、A-15 15份、硬脂酸0. 8份、石蠟0. 5份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù) 混合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄標(biāo)準(zhǔn)，測定拉伸強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、維 卡軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)。
[0032] 該組樣品的拉伸強(qiáng)度為56. 5MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為17. 5kJ/m2、維卡軟化溫 度為97. 6°C、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 35W/m · °C。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 將高聚合度聚氯乙烯50份、聚氯乙烯50份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑5份、ACR加工助 劑2份、炭黑20份、S-2030 10份、A-50B 20份、硬脂酸0. 6份、石蠟0. 5份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù) 混合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄標(biāo)準(zhǔn)，測定拉伸強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、維 卡軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)。
[0035] 該組樣品的拉伸強(qiáng)度為57MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為17. lkj/m2、維卡軟化溫度 為102°C、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 37W/m · °C。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] 將高聚合度聚氯乙烯30份、聚氯乙烯70份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑3份、ACR加工助 劑2份、石墨5份、S-2001 5份、A-15 10份、硬脂酸0. 9份、石蠟0. 5份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù)混 合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄標(biāo)準(zhǔn)，測定拉伸強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、維卡 軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)。
[0038] 該組樣品的拉伸強(qiáng)度為55MPa、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為15. 5kJ/m2、維卡軟化溫度 為95°C、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 25W/m · °C。
[0039] 實(shí)施例5
[0040] 將高聚合度聚氯乙烯30份、聚氯乙烯70份、鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑4份、ACR加工助 劑2份、氧化鋁5份、S-2100 7份、A-50B 15份、硬脂酸0. 6份、石蠟0. 7份經(jīng)高速混料機(jī)預(yù) 混合后，再通過擠出成型得到樣品。根據(jù)附錄