一种耐高温、耐磨的电力保护管材及其制造方法
阅读说明：本技术 一种耐高温、耐磨的电力保护管材及其制造方法 (High-temperature-resistant and wear-resistant electric power protection pipe and manufacturing method thereof ) 是由 郑伯通 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种耐高温、耐磨的电力保护管材及其制造方法,其配方中各组分的重量份数如下：高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚辛烯橡胶、纳米稀土β晶型成核剂、过氧化二异丙苯、硅酮聚合物阻燃剂、含氟金刚烷基缩聚物、色母。具体步骤如下：步骤一：制备含氟金刚烷基缩聚物；步骤二：混合搅拌制备混合料；步骤三：旋转挤出耐高温、耐磨的电力保护管材。按照本发明方法制得的电力保护管材具有良好的化学稳定性,通过超高分子量聚乙烯和含氟金刚烷基缩聚物的加入,增强了其高温下的抗磨性能,克服了传统PE材料表面硬度低、热变形温度低、抗磨粒磨损和抗疲劳磨损性能差的缺陷,氧化诱导试验结果显示,使用至少40年仍可保持80％的机械性能。(The invention provides a high-temperature-resistant and wear-resistant electric power protection pipe and a manufacturing method thereof, wherein the formula comprises the following components in parts by weight: high-density polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene, polyoctene rubber, a nano rare earth beta crystal form nucleating agent, dicumyl peroxide, a silicone polymer flame retardant, a fluorine-containing adamantyl polycondensate and color master batch. The method comprises the following specific steps: the method comprises the following steps: preparing a fluorine-containing adamantyl polycondensate; step two: mixing and stirring to prepare a mixture; step three: and rotationally extruding the high-temperature-resistant and wear-resistant electric protection pipe. The electric protection pipe prepared by the method has good chemical stability, the wear resistance at high temperature is enhanced by adding the ultra-high molecular weight polyethylene and the fluorine-containing adamantyl polycondensate, the defects of low surface hardness, low thermal deformation temperature, poor wear resistance of wear particles and poor fatigue wear resistance of the traditional PE material are overcome, and the oxidation induction test result shows that 80 percent of mechanical property can be still maintained after the electric protection pipe is used for at least 40 years.)
技术领域
本发明涉及管材及其制造方法技术领域，尤其涉及一种耐高温、耐磨的电力保护管材及其制造方法。
背景技术
电力保护管材用于对管内电缆进行隔热、支撑、防磨等多方面的保护，其中PE电力保护管材较为常见，其具有耐强酸、强碱腐蚀的特性，广泛的应用于各行各业的电缆敷设工程中。但当其应用于温度较高、振动较大的厂房或设备上时，由于其材料本身硬度较低、耐磨性能较差，加之温度较高，进一步降低了材料硬度，导致其余其他部件接触的部位磨损严重，易发生断裂、磨穿等现象，从而失去对管内电缆的保护作用。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种耐高温、耐磨的电力保护管材及其制造方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种耐高温、耐磨的电力保护管材，其配方中各组分的重量份数如下：
高密度聚乙烯(HDPE)30-50份、
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)70-90份、
聚辛烯橡胶(TOR)10-15份、
纳米稀土β晶型成核剂1.5-2.0份、
过氧化二异丙苯(DCP)1.0-1.5份、
硅酮聚合物阻燃剂3-5份、
含氟金刚烷基缩聚物0.3-0.5份、
色母3-5份。
进一步的，含氟金刚烷基缩聚物由2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯进行催化反应制得。
进一步的，2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷与4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯的重量比为1:(1.5-2)。
一种耐高温、耐磨的电力保护管材的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯溶于高沸点溶剂中，并向其中加入碱性催化剂，在氮气或惰性气体氛围75-85℃下搅拌反应10-12小时，后在水中析出，用水洗涤析出的聚合物3-5次，再用乙醇洗涤析出的聚合物3-5次，再置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，制得含氟金刚烷基缩聚物；
步骤二：将高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚辛烯橡胶、纳米稀土β晶型成核剂、过氧化二异丙苯、硅酮聚合物阻燃剂、色母以及步骤一制得的含氟金刚烷基缩聚物加入到高速混合机中进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为700-1000rpm，得到混合料；
步骤三：将步骤二制得的混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以1-24rpm/min的转速，于熔融段温度210-260℃，口模段温度170-220℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可，得到耐高温、耐磨的电力保护管材。
进一步的，步骤一中2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯、高沸点溶剂、碱性催化剂的质量比为1:(1.5-2):(10-15):(0.6-0.8)。
进一步的，步骤一中高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步的，步骤一中碱性催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
进一步的，步骤一中惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
本发明的有益效果是：按照本发明方法制得的电力保护管材具有良好的化学稳定性，通过超高分子量聚乙烯和含氟金刚烷基缩聚物的加入，增强了其高温下的抗磨性能，克服了传统PE材料表面硬度低、热变形温度低、抗磨粒磨损和抗疲劳磨损性能差的缺陷，氧化诱导试验结果显示，在高温下使用至少40年仍可保持80％的机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
一种耐高温、耐磨的电力保护管材，其配方中各组分的重量份数如下：
高密度聚乙烯30份、
超高分子量聚乙烯70份、
聚辛烯橡胶10份、
纳米稀土β晶型成核剂1.5份、
过氧化二异丙苯1.0份、
硅酮聚合物阻燃剂3份、
含氟金刚烷基缩聚物0.3份、
色母3份。
进一步的，含氟金刚烷基缩聚物由2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯进行催化反应制得。
进一步的，2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷与4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯的重量比为1:1.5。
一种耐高温、耐磨的电力保护管材的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯溶于高沸点溶剂中，并向其中加入碱性催化剂，在氮气或惰性气体氛围75℃下搅拌反应10小时，后在水中析出，用水洗涤析出的聚合物3次，再用乙醇洗涤析出的聚合物3次，再置于真空干燥箱中80℃下干燥至恒重，制得含氟金刚烷基缩聚物；
步骤二：将高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚辛烯橡胶、纳米稀土β晶型成核剂、过氧化二异丙苯、硅酮聚合物阻燃剂、色母以及步骤一制得的含氟金刚烷基缩聚物加入到高速混合机中进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为700rpm，得到混合料；
步骤三：将步骤二制得的混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以1rpm/min的转速，于熔融段温度210℃，口模段温度170℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可，得到耐高温、耐磨的电力保护管材。
进一步的，步骤一中2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯、高沸点溶剂、碱性催化剂的质量比为1:1.5:10:0.6。
进一步的，步骤一中高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步的，步骤一中碱性催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
进一步的，步骤一中惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
氧化诱导试验结果显示，在高温下使用42年仍可保持80％的机械性能。
实施例二
一种耐高温、耐磨的电力保护管材，其配方中各组分的重量份数如下：
高密度聚乙烯50份、
超高分子量聚乙烯90份、
聚辛烯橡胶15份、
纳米稀土β晶型成核剂2.0份、
过氧化二异丙苯1.5份、
硅酮聚合物阻燃剂5份、
含氟金刚烷基缩聚物0.5份、
色母5份。
进一步的，含氟金刚烷基缩聚物由2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯进行催化反应制得。
进一步的，2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷与4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯的重量比为1:2。
一种耐高温、耐磨的电力保护管材的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯溶于高沸点溶剂中，并向其中加入碱性催化剂，在氮气或惰性气体氛围85℃下搅拌反应12小时，后在水中析出，用水洗涤析出的聚合物5次，再用乙醇洗涤析出的聚合物5次，再置于真空干燥箱中90℃下干燥至恒重，制得含氟金刚烷基缩聚物；
步骤二：将高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚辛烯橡胶、纳米稀土β晶型成核剂、过氧化二异丙苯、硅酮聚合物阻燃剂、色母以及步骤一制得的含氟金刚烷基缩聚物加入到高速混合机中进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为1000rpm，得到混合料；
步骤三：将步骤二制得的混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以24rpm/min的转速，于熔融段温度260℃，口模段温度220℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可，得到耐高温、耐磨的电力保护管材。
进一步的，步骤一中2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯、高沸点溶剂、碱性催化剂的质量比为1:2:15:0.8。
进一步的，步骤一中高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步的，步骤一中碱性催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
进一步的，步骤一中惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
氧化诱导试验结果显示，在高温下使用41年仍可保持80％的机械性能。
实施例三
一种耐高温、耐磨的电力保护管材，其配方中各组分的重量份数如下：
高密度聚乙烯40份、
超高分子量聚乙烯80份、
聚辛烯橡胶12份、
纳米稀土β晶型成核剂1.7份、
过氧化二异丙苯1.2份、
硅酮聚合物阻燃剂4份、
含氟金刚烷基缩聚物0.4份、
色母4份。
进一步的，含氟金刚烷基缩聚物由2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯进行催化反应制得。
进一步的，2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷与4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯的重量比为1:1.8。
一种耐高温、耐磨的电力保护管材的制造方法，具体步骤如下：
步骤一：将2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯溶于高沸点溶剂中，并向其中加入碱性催化剂，在氮气或惰性气体氛围80℃下搅拌反应11小时，后在水中析出，用水洗涤析出的聚合物4次，再用乙醇洗涤析出的聚合物4次，再置于真空干燥箱中85℃下干燥至恒重，制得含氟金刚烷基缩聚物；
步骤二：将高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚辛烯橡胶、纳米稀土β晶型成核剂、过氧化二异丙苯、硅酮聚合物阻燃剂、色母以及步骤一制得的含氟金刚烷基缩聚物加入到高速混合机中进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为900rpm，得到混合料；
步骤三：将步骤二制得的混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以3rpm/min的转速，于熔融段温度220℃，口模段温度190℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可，得到耐高温、耐磨的电力保护管材。
进一步的，步骤一中2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,6-二(1-金刚烷)-1,3-二环氧丙烷氧基苯、高沸点溶剂、碱性催化剂的质量比为1:1.8:11:0.7。
进一步的，步骤一中高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步的，步骤一中碱性催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
进一步的，步骤一中惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
氧化诱导试验结果显示，在高温下使用42年仍可保持80％的机械性能。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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