阅读说明：本技术 一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法 (Superstrong modified polyvinyl chloride power tube and preparation method thereof ) 是由 陈毅明 章振华 裘杨燕 孙东华 王进 陈建 汤成群 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及PVC电力管技术领域,尤其涉及一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法,所述超强改性聚氯乙烯电力管包括以下重量份的原料：PVC树脂60-90份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份、改性填料10-20份、热稳定剂2-4份、分散剂1.5-3.5份、润滑剂0.5-1.5份、硅烷偶联剂3-5份、增塑剂0.5-2份、抗氧化剂1-3份,从耐寒性、耐磨性、耐各种水质的腐蚀性的角度来解决PVC电力管在长期低温环境下的脆性、抗冲击性；在河底、海洋等复杂环境下的韧性、耐腐蚀性、耐水性的问题,使制得的PVC电力管具有更好的耐寒性、韧性、耐腐蚀性、耐水性和抗冲击性。(The invention relates to the technical field of PVC (polyvinyl chloride) power tubes, in particular to a super-strong modified polyvinyl chloride power tube and a preparation method thereof, wherein the super-strong modified polyvinyl chloride power tube comprises the following raw materials in parts by weight: 60-90 parts of PVC resin, 20-30 parts of ethylene-vinyl acetate copolymer, 10-20 parts of modified filler, 2-4 parts of heat stabilizer, 1.5-3.5 parts of dispersant, 0.5-1.5 parts of lubricant, 3-5 parts of silane coupling agent, 0.5-2 parts of plasticizer and 1-3 parts of antioxidant, and the brittleness and impact resistance of the PVC power pipe in a long-term low-temperature environment are solved from the aspects of cold resistance, wear resistance and corrosion resistance of various water qualities; the prepared PVC electric power pipe has better cold resistance, toughness, corrosion resistance, water resistance and impact resistance due to the problems of toughness, corrosion resistance and water resistance in complex environments such as river bottoms, oceans and the like.)

一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法

技术领域

本发明涉及PVC电力管技术领域，尤其涉及一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断进步，电力逐渐成为人们不可缺少的一部分，电缆也成为输送电力的唯一方式，PVC电力管采用改性聚氯乙烯为主要原材料，是无须大量挖泥、挖土及破坏路面，在道路、铁路、建筑物、河床下等特殊地段敷设管道、电缆等施工工程。与传统的“挖槽埋管法”相比，非开挖电力管工程更适应当前的环保要求，去除因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素，这一技术还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设管线，如古迹保护区、闹市区、农作物及农田保护区、高速公路、河流、海洋等。

目前市场上使用的PVC电力管有着较好的绝缘性、抗压性、抗冲击性、安装性能，但耐寒性一般，在一些寒冷地区，如黑龙江漠河、根河等地，常年处于零下温度，PVC电力管虽然能使用，但长期处于零下温度的环境下，容易导致PVC电力管变脆，进而导致PVC电力管破损，同时，在遇到河底、海洋等的铺设施工时，由于铺设环境复杂，河底、海洋里的环境变化，导致PVC电力管很容易受到杂物的冲击、磨损和水质带来的腐蚀，因此PVC电力管要具备良好的耐寒性、耐磨性、韧性和耐各种水质的腐蚀性，才能有效的保护电力电缆。

中国发明专利申请号为“CN201910829286.7”公开的“一种基于PVC材料的耐磨损电力管的制备工艺”由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯树脂20-25份、改性聚对苯二甲酰对苯二胺纤维7-10份、改性聚二甲基硅氧烷8-12份、润滑剂6.5-9份、阻燃剂8-10份、增塑剂4.5-7份，该发明加入改性聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，提高纤维的光稳定性，使得基于PVC材料的耐磨损电力管在收到光照时，材料中的芳香族聚酰胺纤维，不发生光化学反应，从而保证了PVC电力管的抗磨损性，加入改性聚二甲基硅氧烷，降低了自生挥发度，保证经长时间使用PVC电力管内的抗磨损物质也不会挥发，从而进一步提升PVC电力管的抗磨损性，但是该PVC电力管的耐寒性、韧性和耐各种水质的腐蚀性不强，应用于寒冷地带、河底和海洋内时，容易造成PVC电力管损坏，减少使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法，从耐寒性、耐磨性、耐各种水质的腐蚀性的角度来解决PVC电力管在长期低温环境下的脆性、抗冲击性；在河底、海洋等复杂环境下的韧性、耐腐蚀性、耐水性的问题，使制得的PVC电力管具有更好的耐寒性、韧性、耐腐蚀性、耐水性和抗冲击性。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种超强改性聚氯乙烯电力管，所述超强改性聚氯乙烯电力管包括以下重量份的原料：PVC树脂60-90份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份、改性填料10-20份、热稳定剂2-4份、分散剂1.5-3.5份、润滑剂0.5-1.5份、硅烷偶联剂3-5份、增塑剂0.5-2份、抗氧化剂1-3份。

乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的含量为5％-14％，乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量低于20％时，能作为塑料制品使用，具有良好的耐低温性能、耐腐蚀性、冲击韧性、抗环境应力开裂、耐水性、加工性和防震性，加入EVA树脂能够增强PVC电力管的耐低温性、抗环境应力开裂、耐水性和防震性，同时，增强对填料的受容性，使PVC电力管能在海底、河底等环境复杂的条件下使用。

进一步，所述超强改性聚氯乙烯电力管包括以下重量份的原料：PVC树脂75份、乙烯-醋酸乙烯共聚物25份、改性填料15份、热稳定剂3份、分散剂2.5份、润滑剂1份、硅烷偶联剂4份、增塑剂1.3份、抗氧化剂2份。

进一步，所述热稳定剂为钙锌稳定剂，润滑剂为聚乙烯蜡，增塑剂为环氧大豆油，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

进一步，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的至少一种。

进一步，所述一种超强改性聚氯乙烯电力管的制备方法如下：

将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂投入高速混料机中搅拌，于70-90℃条件下搅拌5-10min，加入改性填料、分散剂、硅烷偶联剂继续搅拌20-40min，加入PVC树脂，热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，于130-150℃条件下搅拌20-30min，加入增塑剂，继续搅拌5-10min，搅拌均匀后，转入双螺杆挤出机中，设置主机温度为160-170℃，模具温度为170-190℃，机头温度为190-200℃，挤出成型，定型、真空冷却得到超强改性聚氯乙烯电力管。

进一步，所述改性填料的制备方法包括以下步骤：

改性玻璃纤维：在wt％95的无水乙醇中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，加入玻璃纤维，于40-50℃条件下机械搅拌12-24H，干燥得到改性玻璃纤维；

改性云母粉：在高品质云母粉中加入去离子水，加热至70℃，加入硬脂酸，搅拌均匀，反应3-5H后，干燥得到改性云母粉；

改性填料：在改性云母粉中加入去离子水，搅拌成悬浮液，加入改性玻璃纤维，搅拌均匀，加入过硫酸铵，于60-70℃条件下反应4-7H，真空干燥得到改进玻璃纤维负载改性云母粉的复合物；将复合物置于球磨机中球磨，得到纳米复合物；在wt％95的无水乙醇中加入偶氮二异丁酸二甲酯，搅拌均匀，加入纳米复合物，加入纳米活性炭，搅拌均匀，超声波振荡3-5H，于70-90℃条件下水浴加热5-8H，过滤、洗涤、干燥得到改性填料。

改性填料的的内层为纳米活性炭，外层为纳米复合物，纳米活性炭具有微孔结构，微孔半径在2nm以下，由不同尺寸的微细孔隙组成其结构，使得其具有更大的比表面积，在偶氮二异丁酸二甲酯的作用下纳米复合物能更多的负载在纳米活性炭上，得到化学改性的纳米活性炭，且纳米活性炭对纳米复合物本身存在的吸附，使纳米活性炭上既有化学枝接的纳米复合物，又有物理吸附的纳米复合物，使纳米复合物更稳定的负载在纳米活性炭上；

改性玻璃纤维具有良好的抗腐蚀性和机械强度，改性云母粉具有良好的弹性、韧性、耐腐蚀性，将改性云母粉负载在改性玻璃纤维上，通过球磨机球磨成半径在0.5-2nm的纳米复合物，使得纳米复合物具有良好的弹性、韧性、耐腐蚀性和机械强度；纳米活性炭在树脂中容易发生团聚现象，通过将改性纳米复合物负载在纳米活性炭上，一定程度上改变了纳米活性炭的团聚现象，增强了纳米活性炭的分散性，使得改性填料更容易分散，减少了分散剂的使用量，从而使PVC电力管在长期使用后，避免表面发生“鱼眼”坍塌的现象，进而提高了PVC电力管的耐寒性、抗冲击强度、韧性、耐腐蚀性和耐水性。

进一步，所述改性玻璃纤维制备过程中，干燥条件为：于110℃条件下干燥2-3H；改性云母粉制备过程中，干燥条件为：于120℃条件下干燥2.5-4.5H。

进一步，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的一种或多种。

进一步，所述改性填料的内层为纳米活性炭，外层为改进玻璃纤维负载改性云母粉的纳米复合物。

进一步，所述超声波的振荡频率为15-40Khz。

本发明提供的一种超强改性聚氯乙烯电力管及其制备方法，在本发明公开的的制备方法中加入EVA树脂，能够增强PVC电力管的耐腐蚀性、耐环境应力开裂、耐低温性、冲击韧性，加入改性填料，改性填料具有良好的弹性、韧性、耐腐蚀性、机械强度、耐热性，同时EVA树脂具有良好的相容性，使改性填料能够充分分散在EVA树脂内，得到一种混合原料，其具有良好的耐寒性、韧性、耐腐蚀性、耐水性、耐磨性和抗冲击强度，从而使制得的PVC电力管具有良好的耐寒性、韧性、耐腐蚀性、耐水性、耐磨性和抗冲击强度。

具体实施方式

实施例1，改性填料的制备一

改性玻璃纤维：在wt％95的无水乙醇溶液中中通过计量泵加入硅烷偶联剂，机械搅拌均匀，加入10份玻璃纤维，于40℃条件下机械搅拌12H，于110℃条件下干燥2H，得到改性玻璃纤维；

改性云母粉：称取8.5份wt％98的云母粉,加入去离子水，加热至70℃，加入硬脂酸，机械搅拌均匀，升温至90℃，反应3H后，冷却，取出，于120℃条件下干燥2.5H，得到改性云母粉；

改性填料：将改性云母粉置于反应釜中，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性玻璃纤维，继续搅拌均匀，加入过硫酸铵，于60℃条件下反应4H后，冷却、取出，于105℃条件下真空干燥3H，得到改性玻璃纤维负载改性云母粉的复合物；将复合物置于球磨机中，于转速为650r/min进行球磨，经测量得到粒径为为0.5-2nm的纳米复合物；在wt％95的无水乙醇中通过计量泵加入偶氮二异丁酸二甲酯，机械搅拌均匀后，加入纳米复合物和纳米活性炭，继续搅拌，直到搅拌均匀，于超声波频率为15Khz的条件下超声3H后，于70℃条件下水浴加热5H后，冷却、过滤，用无水乙醇或超纯水洗涤至中性，于95℃条件下干燥4H得到改性填料。

实施例2，改性填料的制备二

改性玻璃纤维：在wt％95的无水乙醇溶液中中通过计量泵加入硅烷偶联剂，机械搅拌均匀，加入15份玻璃纤维，于45℃条件下机械搅拌16H，于110℃条件下干燥3H，得到改性玻璃纤维；

改性云母粉：称取12份wt％98的云母粉,加入去离子水，加热至70℃，加入硬脂酸，机械搅拌均匀，升温至90℃，反应4H后，冷却，取出，于120℃条件下干燥3.5H，得到改性云母粉；

改性填料：将改性云母粉置于反应釜中，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性玻璃纤维，继续搅拌均匀，加入过硫酸铵，于65℃条件下反应5.5H后，冷却、取出，于105℃条件下真空干燥4.5H，得到改性玻璃纤维负载改性云母粉的复合物；将复合物置于球磨机中，于转速为650r/min进行球磨，经测量得到粒径为为0.5-2nm的纳米复合物；在wt％95的无水乙醇中通过计量泵加入偶氮二异丁酸二甲酯，机械搅拌均匀后，加入纳米复合物和纳米活性炭，继续搅拌，直到搅拌均匀，于超声波频率为30Khz的条件下超声4H后，于80℃条件下水浴加热6.5H后，冷却、过滤，用无水乙醇或超纯水洗涤至中性，于95℃条件下干燥5.5H得到改性填料。

实施例3，改性填料的制备三

改性玻璃纤维：在wt％95的无水乙醇溶液中中通过计量泵加入硅烷偶联剂，机械搅拌均匀，加入20份玻璃纤维，于50℃条件下机械搅拌24H，于110℃条件下干燥5H，得到改性玻璃纤维；

改性云母粉：称取15.5份wt％98的云母粉,加入去离子水，加热至70℃，加入硬脂酸，机械搅拌均匀，升温至90℃，反应6H后，冷却，取出，于120℃条件下干燥5H，得到改性云母粉；

改性填料：将改性云母粉置于反应釜中，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性玻璃纤维，继续搅拌均匀，加入过硫酸铵，于70℃条件下反应7H后，冷却、取出，于105℃条件下真空干燥6H，得到改性玻璃纤维负载改性云母粉的复合物；将复合物置于球磨机中，于转速为650r/min进行球磨，经测量得到粒径为为0.5-2nm的纳米复合物；在wt％95的无水乙醇中通过计量泵加入偶氮二异丁酸二甲酯，机械搅拌均匀后，加入纳米复合物和纳米活性炭，继续搅拌，直到搅拌均匀，于超声波频率为40Khz的条件下超声5H后，于80℃条件下水浴加热9H后，冷却、过滤，用无水乙醇或超纯水洗涤至中性，于95℃条件下干燥7H得到改性填料。

实施例4，超强改性聚氯乙烯电力管的制备一

称取以下重量份的原料：PVC树脂60份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、改性填料10份、钙锌稳定剂2份、聚丙烯酰胺1.5份、聚乙烯蜡0.5份、硅烷偶联剂3份、环氧大豆油0.5份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份；

混料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂投入高速混料机中搅拌，于70℃条件下搅拌5min后，加入改性填料、聚丙烯酰胺、硅烷偶联剂继续搅拌20min，加入PVC树脂、钙锌稳定剂、聚乙烯蜡、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，于130℃条件下搅拌20min，加入环氧大豆油，继续搅拌5min，搅拌均匀后，得到混合原料；

挤出成型：将混合原料转入双螺杆挤出机中，设置主机温度为160℃，模具温度为170℃，机头温度为190℃，挤出成型、定型、真空冷却得到超强改性聚氯乙烯电力管。

实施例5，超强改性聚氯乙烯电力管的制备二

称取以下重量份的原料：PVC树脂75份、乙烯-醋酸乙烯共聚物25份、改性填料15份、钙锌稳定剂3份、聚丙烯酰胺2.5份、聚乙烯蜡1份、硅烷偶联剂4份、环氧大豆油1.3份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯2份；

混料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂投入高速混料机中搅拌，于80℃条件下搅拌8min后，加入改性填料、聚丙烯酰胺、硅烷偶联剂继续搅拌30min，加入PVC树脂、钙锌稳定剂、聚乙烯蜡、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，于140℃条件下搅拌30min，加入环氧大豆油，继续搅拌8min，搅拌均匀后，得到混合原料；

挤出成型：将混合原料转入双螺杆挤出机中，设置主机温度为165℃，模具温度为180℃，机头温度为195℃，挤出成型、定型、真空冷却得到超强改性聚氯乙烯电力管。

实施例6，超强改性聚氯乙烯电力管的制备三

称取以下重量份的原料：PVC树脂90份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、改性填料20份、钙锌稳定剂4份、聚丙烯酰胺3.5份、聚乙烯蜡1.5份、硅烷偶联剂5份、环氧大豆油1.5份、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯3份；

混料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂投入高速混料机中搅拌，于90℃条件下搅拌10min后，加入改性填料、聚丙烯酰胺、硅烷偶联剂继续搅拌40min，加入PVC树脂、钙锌稳定剂、聚乙烯蜡、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，于150℃条件下搅拌40min，加入环氧大豆油，继续搅拌10min，搅拌均匀后，得到混合原料；

挤出成型：将混合原料转入双螺杆挤出机中，设置主机温度为170℃，模具温度为190℃，机头温度为200℃，挤出成型、定型、真空冷却得到超强改性聚氯乙烯电力管。

对实施例四、实施例五和实施例六以及购买的现有市面上的聚氯乙烯电力管进行耐磨性能、耐寒性能、耐腐蚀性能和常温抗冲击强度测试，分别按照国标GB3960-83、GB6112-85、GB4218-84、HG2-162-65来测试，结果如下表所示：

由上表可以看出，本发明制备的超强改性聚氯乙烯电力管，由于加入改性填料对EVA树脂进行改性，由于改性填料在EVA基体中起到弹性、韧性、耐腐蚀性和抵抗外界应力形变的作用，增加了EVA基体的耐磨性、耐腐蚀性、韧性和抗冲击性，且EVA基体本身具有良好的耐寒性、耐水性、抗震性，并且还加入PVC树脂为原料，使制得的PVC电力管具有更好的耐寒性、韧性、耐腐蚀性、耐水性和抗冲击性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。