阅读说明：本技术 一种改性pvc通信管及其制备方法 (Modified PVC communication pipe and preparation method thereof ) 是由 章振华 陈毅明 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通信管技术领域,尤其涉及一种改性PVC通信管及其制备方法,所述改性PVC通信管包括以下重量份的原料：PVC树脂60-80份、CM粉末10-20份、改性填料10-30份、热稳定剂3-5份、分散剂4-6份、润滑剂1-3份、硅烷偶联剂3.5-5.5份、增塑剂2-4份、抗氧化剂1-3份,制得的PVC通信管具有较高的耐候性、耐老化性、阻燃性、韧性和电磁屏蔽性。(The invention relates to the technical field of PVC communication pipes, in particular to a modified PVC communication pipe and a preparation method thereof, wherein the modified PVC communication pipe comprises the following raw materials in parts by weight: 60-80 parts of PVC resin, 10-20 parts of CM powder, 10-30 parts of modified filler, 3-5 parts of heat stabilizer, 4-6 parts of dispersant, 1-3 parts of lubricant, 3.5-5.5 parts of silane coupling agent, 2-4 parts of plasticizer and 1-3 parts of antioxidant, and the prepared PVC communication pipe has high weather resistance, aging resistance, flame retardance, toughness and electromagnetic shielding property.)

一种改性PVC通信管及其制备方法

技术领域

本发明涉及PVC通信管技术领域，尤其涉及一种改性PVC通信管及其制备方法。

背景技术

随着通讯事业的飞速发展，在地下埋设通信光缆、电缆日益增加。长期以来，通信管最早都是采用水泥管为主，优势是造价低，工艺成熟；其缺点是施工周期长、施工工艺复杂、维护成本高、易发生沉降等缺点，近年来逐渐被塑料管所替代，PVC管材是除PE管材最常用的管材之一，PVC管道凭借其自重轻，耐腐蚀，耐压强度高，安全方便、使用寿命长等特点，应用于众多领域，通信领域就是其中一个。

PVC管的主要成份为聚氯乙烯，加入其他成分来增强其耐热性、韧性和延展性等的一种材料，这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。

中国发明专利申请号为“CN201610527821.X”公开的“一种耐磨玻璃纤维通信管材及其制备方法”，由以下重量份的原料组成：PVC60-90份、碳酸钙6-13.5份、玻璃纤维3-22.5份、抗冲改性剂1.8-13.5份、硬脂酸0.3-0.8份、钙锌复合稳定剂3.5-6份、PE蜡0.4-0.4份，该发明严格改进制备工艺中的温度、喂料速度、主机转速、牵引速度等条件，解决了在生产过程中，玻璃纤维刚性通信管材样条塑化不好，样条成型不足等问题，获得了刚性强度和韧性强度适宜的耐磨玻璃纤维通信管材，但是该通信管在通信电缆集中的地方运用时，由于通信电缆处理的信息量大，散发的电磁辐射较强，容易引起电磁干扰，导致信息的干扰和延迟，给工作人员带来一定的困扰。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种改性PVC通信管及其制备方法，制得的PVC通信管具有较高的耐候性、耐老化性、阻燃性、韧性和电磁屏蔽性。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种改性PVC通信管，其特征在于，所述改性PVC通信管包括以下重量份的原料：PVC树脂60-80份、CM粉末10-20份、改性填料10-30份、热稳定剂3-5份、分散剂4-6份、润滑剂1-3份、硅烷偶联剂3.5-5.5份、增塑剂2-4份、抗氧化剂1-3份。

进一步，所述改性PVC通信管包括以下重量份的原料：PVC树脂70份、CM粉末15份、改性填料20份、热稳定剂4份、分散剂5份、润滑剂2份、硅烷偶联剂4.5份、增塑剂3份、抗氧化剂2份。

进一步，所述热稳定剂为铅盐稳定剂，润滑剂为聚乙烯蜡，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物。

进一步，所述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，所述改性PVC通信管的制备方法如下：

将PVC树脂和CM粉末投入高速混料机中，于80-90℃条件下搅拌10-20min，加入热稳定剂、分散剂、润滑剂、硅烷偶联剂、改性填料、抗氧化剂，于140-160℃条件下搅拌10-3min，加入增塑剂继续搅拌10-20min，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、真空冷却得到改性PVC通信管。

进一步，所述改性填料的制备包括以下步骤：

改性锰铜合金：将锰铜合金碾压、研磨成粉末状，加入去离子水，搅拌成悬浮液，加入乙二胺四乙酸，加入烷基葡糖苷，于80-100℃的条件下持续搅拌5-8H，保温8-12H，冷却、过滤、干燥得到改性锰铜合金；

改性炭黑：将导电炭黑加入去离子水中，搅拌成悬浮液，加入硬脂酸钠，加入硫酸钠，于30-45℃的条件下持续搅拌1-3H，反应完成后，过滤、干燥得到改性炭黑；

改性填料：将改性锰铜合金加入去离子水，搅拌成悬浮液，加入改性炭黑，加入四正丙基锆酸酯，加入碳酸钠，搅拌1-2H，于50-60℃的条件下，超声波振荡3-5H，于80-90℃的条件下保温5-8H后，加入二氧化钛粉末、硼酸溶液和柠檬酸钠，搅拌均匀，于100-120℃条件下水浴加热2-3H，冷却、洗涤、过滤、干燥得到改性填料。

通过在混合溶液中加入四正丙基锆酸酯和碳酸钠，使改性锰铜合金上负载改性炭黑，制备得到中间体，在中间体溶液中加入基层二氧化钛，在酸性环境下，通过柠檬酸钠作为络合剂，使中间体化学沉积在二氧化钛上，制备得到改性填料。

改性填料以二氧化钛为基层，通过化学沉积的方法将中间体改性锰铜合金和改性炭黑的复合物沉积在二氧化钛表面，二氧化钛具有比表面积大、热稳定良好，使得二氧化钛表面能够负载更多的改性锰铜合金和改性炭黑的复合物，改性锰铜合金和改性炭黑的复合物的内层为锰铜合金，外层为导电炭黑，锰铜合金具有较低的电阻率和较高的磁导率，能够加大涡流效应，使PVC管内散发的电磁波在管内被截留，并且电磁波在管壁上迁移时，由于二氧化钛和锰铜合金之间存在电势差，使电磁波的动能减小，且基层增大了改性填料的比表面积，使的迁移路径变长，从而削弱了反射回管内的电磁波；导电炭黑具有较高的导电率，能够反射外界辐射的电磁波，且外界电磁波到达管壁上时，通过导电炭黑的反射、锰铜合金的涡流效应和基层对电磁波的反射路径的影响，使得电子在反射过程中，能量被削弱，反射回外界的电磁波能量变弱，起到削弱的作用，避免外界的电磁波干扰管内的电磁信号的同时，削弱电磁波在外界的传播；通过锰铜合金改性和导电炭黑改性，将改性导电炭黑负载在改性锰铜合金上，起到协同增强效果，使导电炭黑大量聚集在锰铜合金上，增强了炭黑粒子的导电通路，增强了对PVC管材外界电磁波的反射，PVC管材内部的反射和涡流效果，从而增强了电磁屏蔽性。

进一步，所述锰铜合金经过气流磨粉碎法得到超细锰铜合金粉末。

气流磨粉碎法是压缩气体经过特殊设计的喷嘴后，被加速成超音速气流，喷射到研磨机的中心研磨区域，从而带动研磨区的物料相互碰撞，使粉末粉碎变细，气流膨胀后随物料上升进入分级区，由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料，其余粗粉返回研磨区继续研磨，直到达到要求的粒度被分离出去为止。通过气流磨粉碎法得到合适尺寸的锰铜合金粉末，使其能适用于塑料填充剂。

进一步，所述改性锰铜合金的制备步骤中，干燥条件为120℃下，干燥1-2H。

进一步，所述改性炭黑的制备步骤中，干燥条件为100℃条件下，干燥3-5H。

进一步，所述改性填料的制备步骤中，超声波振荡频率为5-12Khz。

通过较低的超声波频率振荡，一方面使改性导电炭黑尽可能多的与改性锰铜合金反应，另一方便，避免较高的超声波振荡频率破坏改性导电炭黑与改性锰铜合金结合的C-O键。通过加热保温，增加改性导电炭黑与改性锰铜合金反应速度和反应结合比，最后，通过洗涤，将未完全反应的导电炭黑洗掉，得到更加稳定的改性填料。

本发明提供的一种改性PVC通信管及其制备方法，在本发明公开的制备方法中加入了CM粉末、改性填料，CM粉末具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性；改性填料以二氧化钛为基层负载锰铜合金和导电炭黑的复合物构成，基层的二氧化钛具有大的比表面积和热稳定良好，锰铜合金具有较低的电阻率和较高的导磁率，导电炭黑特点为粒径小，比表面积大且粗糙，结构高，表面洁净(化合物少)，同时具有较高的电导率，锰铜合金上负载导电炭黑，基层上负载锰铜合金和导电炭黑的复合物形成多层屏蔽，外层的导电炭黑，加大了电磁的反射作用，中间层的锰铜合金，加大了涡流效应，内在的基层加大了电子的迁移路径，削弱了其能量，从而形成良好的屏蔽效果；同时改性填料由无机粒子构成，能够增PVC管材的耐磨性、耐老化性、耐候性，延长管材的使用寿命。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：制备改性填料一

改性锰铜合金：称取1200g的锰铜合金碾压、研磨成粉末状，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，计量泵加入乙二胺四乙酸，加入烷基葡糖苷，于80℃的条件下持续搅拌5H，保温8H，冷却、过滤、于120℃的条件下，干燥1H得到改性锰铜合金；

改性炭黑：称取1500g的导电炭黑加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入硬脂酸钠，加入硫酸钠，于30℃的条件下持续搅拌1H，反应完成后，过滤、于100℃的条件下，干燥3H得到改性炭黑；

改性填料：将改性锰铜合金加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性炭黑，加入四正丙基锆酸酯，加入碳酸钠，继续搅拌1H，与50℃的条件下，于超声波频率为5Khz超声3H后，于80℃的条件下，保温5H后，加入800g的二氧化钛粉末，加入硼酸溶液，将整个反应环境调整为酸性，PH＝4,加入柠檬酸钠，机械搅拌均匀，于100℃条件下水浴加热2H后，冷却、洗涤、过滤、于110℃的条件下，干燥1.5H得到改性填料。

实施例2,改性填料的制备二

改性锰铜合金：称取1500g的锰铜合金碾压、研磨成粉末状，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，计量泵加入乙二胺四乙酸，加入烷基葡糖苷，于90℃的条件下持续搅拌6.5H，保温10H，冷却、过滤、于120℃的条件下，干燥2H得到改性锰铜合金；

改性炭黑：称取2000g的导电炭黑加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入硬脂酸钠，加入硫酸钠，于40℃的条件下持续搅拌1.5H，反应完成后，过滤、于100℃的条件下，干燥4H得到改性炭黑；

改性填料：将改性锰铜合金加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性炭黑，加入加入四正丙基锆酸酯，加入碳酸钠，继续搅拌1.5H，与55℃的条件下，于超声波频率为8Khz超声4H后，于85℃的条件下，水浴加热6.5H后，加入1200g的二氧化钛粉末，加入硼酸溶液，将整个反应环境调整为酸性，PH＝4,加入柠檬酸钠，机械搅拌均匀，于110℃条件下水浴加热2.5H后，冷却、洗涤、过滤、于110℃的条件下，干燥2H得到改性填料。

实施例3,改性填料的制备三

改性锰铜合金：称取2000g的锰铜合金碾压、研磨成粉末状，加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，计量泵加入乙二胺四乙酸，加入烷基葡糖苷，于100℃的条件下持续搅拌8H，保温12H，冷却、过滤、于120℃的条件下，干燥4H得到改性锰铜合金；

改性炭黑：称取3000g的导电炭黑加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入硬脂酸钠，加入硫酸钠，于45℃的条件下持续搅拌2H，反应完成后，过滤、于100℃的条件下，干燥5H得到改性炭黑；

改性填料：将改性锰铜合金加入去离子水，机械搅拌成悬浮液，加入改性炭黑，加入四正丙基锆酸酯，加入碳酸钠，继续搅拌2H，与60℃的条件下，于超声波频率为12Khz超声5H后，于90℃的条件下，水浴加热8H后，加入1500g的二氧化钛粉末，加入硼酸溶液，将整个反应环境调整为酸性，PH＝4,加入柠檬酸钠，机械搅拌均匀，于120℃条件下水浴加热3H后，冷却、洗涤、过滤、于110℃的条件下，干燥3H得到改性填料。

实施例4，改性PVC通信管的制备一

称取以下重量份的原料：PVC树脂60份、CM粉末10份、改性填料10份、铅盐稳定剂3份、十二烷基硫酸钠4份、聚乙烯蜡1份、硅烷偶联剂3.5份、邻苯二甲酸二辛脂2份、抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物1份。

混料：将PVC树脂和CM粉末投入高速混料机中，于80℃条件下搅拌10min，加入铅盐稳定剂、十二烷基硫酸钠、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、改性填料、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，于140℃条件下搅拌10min，加入邻苯二甲酸二辛脂继续搅拌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，真空冷却得到改性PVC通信管。

实施例5，改性PVC通信管的制备二

称取以下重量份的原料：PVC树脂70份、CM粉末15份、改性填料20份、铅盐稳定剂4份、十二烷基硫酸钠5份、聚乙烯蜡2份、硅烷偶联剂4.5份、邻苯二甲酸二辛脂3份、抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物2份。

混料：将PVC树脂和CM粉末投入高速混料机中，于85℃条件下搅拌15min，加入铅盐稳定剂、十二烷基硫酸钠、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、改性填料、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，于150℃条件下搅拌15min，加入邻苯二甲酸二辛脂继续搅拌15min，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，真空冷却得到改性PVC通信管。

实施例6，改性PVC通信管的制备三

称取以下重量份的原料：PVC树脂80份、CM粉末20份、改性填料30份、铅盐稳定剂5份、十二烷基硫酸钠6份、聚乙烯蜡3份、硅烷偶联剂5.5份、邻苯二甲酸二辛脂4份、抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物3份。

混料：将PVC树脂和CM粉末投入高速混料机中，于90℃条件下搅拌20min，加入铅盐稳定剂、十二烷基硫酸钠、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、改性填料、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，于160℃条件下搅拌20min，加入邻苯二甲酸二辛脂继续搅拌20min，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，真空冷却得到改性PVC通信管。

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PVC通信管分别进行耐候性、阻燃性、弯曲模量和电磁屏蔽性测试，得到如下测试结果：

	耐候性30天	阻燃性	弯曲模量	电磁屏蔽性
					实施例四	无变化	V0	2910	30db
实施例五	无变化	V0	2950	31db
					实施例六	无变化	V0	2870	28db
现有PVC通信管	稍变白	V1	1800	10db

由上表可以看出，本发明制备的改性PVC通信管，由于加入CM粉末对PVC原料进行改性，CM粉末在PVC基体中起到耐候性、耐臭氧、阻燃性、韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性的作用，增加了PVC原料的耐候性、韧性和阻燃性，加入改性填料对PVC原料进行改性，改性填料在PVC基体中起到屏蔽电磁波和耐候性、耐磨性的作用，增加了PVC原料的电磁屏蔽性和耐候性，因此相对于市面上的PVC通信管，耐候性、耐老化性、阻燃性、韧性和电磁屏蔽性均有较大的提升。

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。