一種埋地式高壓電力電纜用耐高溫pvc-c套管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PVC-C套管，特別涉及一種埋地式高壓電力電纜用耐高溫PVC-C套管。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜保護(hù)套管是電力工程中推廣使用的一種新型套管材料。隨著電力電纜埋地敷設(shè)工程的迅速發(fā)展，對(duì)電纜套管提出的更高要求，電纜保護(hù)套管是通常采用聚乙烯PE材料制作而成，它是保護(hù)電線和電纜最常用的一種電絕緣管。但是使用發(fā)現(xiàn)PE管容易受外力而變形，影響了后期電纜的正常敷設(shè)，不適合用于埋地式電力電纜護(hù)套管。
[0003]PVC-C套管以PVC-C樹脂為主要材料，是目前公認(rèn)的綠色環(huán)保產(chǎn)品，其優(yōu)異的物化性能正越來(lái)越受到行業(yè)的重視。常規(guī)的PVC-C套管能耐受較高溫度以及具有較好地強(qiáng)度，但是在一些特殊環(huán)境下，仍無(wú)法滿足其強(qiáng)度和耐高溫需求。常規(guī)的PVC-C套管也具有較好的絕緣性，但是在對(duì)高壓電力電纜使用時(shí)，為了滿足絕緣性，不得不增加厚度來(lái)滿足，這樣會(huì)導(dǎo)致安裝運(yùn)輸難度增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種埋地式高壓電力電纜用耐高溫PVC-C套管，具有優(yōu)異的絕緣性，較高的強(qiáng)度以及很好地耐高溫性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種埋地式高壓電力電纜用耐高溫PVC-C套管，由以下重量份計(jì)的原料組分混合制成:氯化聚乙烯樹脂100份，PVC樹脂20-30份，輕鈣粉25-35份，耐高溫增強(qiáng)改性劑5_8份，苯乙烯-N-苯基馬來(lái)酰亞胺-馬來(lái)酸酐三元共聚物4-6份，改性云母3-5份，玻璃纖維3-5份，鈣鋅穩(wěn)定劑2-3份，分散劑0.5-0.8份，潤(rùn)滑劑1_2份，增韌劑1_2份，ACR加工助劑1-1.5 份。
[0006]玻璃纖維的加入能對(duì)PVC-C套管起到增強(qiáng)作用，材料表面硬度、剛性、抗沖擊強(qiáng)度等機(jī)械性能有了極大提高，同時(shí)收縮率變小，尺寸穩(wěn)定性增加。改性云母的加入能起到增加阻燃性，尤其是增加電絕緣性作用，對(duì)高壓電力電纜能很好地適應(yīng)，抗電擊穿性能大大提高，可以無(wú)需增加PVC-C套的厚度進(jìn)而達(dá)到優(yōu)異的電絕緣性能。而苯乙烯-N-苯基馬來(lái)酰亞胺-馬來(lái)酸酐三元共聚物也能夠大幅度提高產(chǎn)品的耐熱性，與其它組分協(xié)同作用，還同時(shí)提尚了材料的機(jī)械性能。
[0007]作為優(yōu)選，所述輕鈣粉經(jīng)表面處理后使用，所述表面處理具體為:先將10kg輕鈣粉加入鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液中混合60-90min，然后再加入硅烷偶聯(lián)劑溶液，混合40_60min，
最后真空干燥。
[0008]輕鈣粉在使用時(shí)容易團(tuán)聚，導(dǎo)致在基體樹脂中(氯化聚乙烯樹脂+PVC樹脂)分散不均勻，影響材料性能，且輕鈣粉為無(wú)機(jī)材料，未經(jīng)處理時(shí)與基體樹脂的結(jié)合強(qiáng)度不高，影響材料性能。發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研宄，開發(fā)了特定的表面處理工藝，采用不同偶聯(lián)劑對(duì)輕鈣粉二次表面處理，能有效防止輕鈣粉團(tuán)聚，且增強(qiáng)輕鈣粉與基體樹脂的結(jié)合強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明先通過(guò)使用鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)輕鈣粉進(jìn)行一次表面處理，能有效的提高輕鈣粉間的分散性及在有機(jī)物中的分散性，然后再通過(guò)添加硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行二次表面處理，鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑聯(lián)合作用能有效的包裹輕鈣粉，這樣能有效解決輕鈣粉團(tuán)聚的問(wèn)題，且給輕鈣粉提供了表面活性基團(tuán)，增強(qiáng)輕鈣粉與基體樹脂的結(jié)合強(qiáng)度，這樣提高了輕鈣粉的有效使用率，提高了材料的性能。最后的真空干燥能回收乙醇。
[0010]作為優(yōu)選，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液為鋁酸酯偶聯(lián)劑與無(wú)水乙醇混合形成的溶液，鋁酸酯偶聯(lián)劑溶液中鋁酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為30-40%，鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量為輕鈣粉重量的0.3-0.5% ;所述硅烷偶聯(lián)劑溶液為硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶聯(lián)劑溶液中硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為30-40%，硅烷偶聯(lián)劑的用量為輕鈣粉重量的0.1-0.3%。
[0011]作為優(yōu)選，所述耐高溫增強(qiáng)改性劑按重量百分比計(jì)由70%_80%的改性碳納米管和30-40%的納米氮化鋁組成；所述改性碳納米管的制備方法如下:
(I)將碳納米管粉加入質(zhì)量濃度35-45%的甲醇溶液中攪拌混合均勻得預(yù)混液，將預(yù)混液與酸溶液按照1:3-5的體積比混合，機(jī)械攪拌30-60min，過(guò)濾，分別用水和無(wú)水乙醇洗滌碳納米管，然后在50-60°C下真空干燥3-4h得初級(jí)改性碳納米管；所述酸溶液為質(zhì)量濃度為4-6%的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為10-12%的磷酸溶液按照1:1-2體積比的混合物；通過(guò)將碳納米管加入質(zhì)量濃度35-45%的甲醇溶液中，能夠使得碳納米管分散均勻，這樣利于后續(xù)的酸溶液氧化改性。酸溶液能夠使得碳納米管親水性降低，親油性增加，從而提高碳納米管與基體樹脂的結(jié)合力，增加增強(qiáng)效果。
[0012](2)將初級(jí)改性碳納米管加質(zhì)量濃度為6-8%的硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)水乙醇溶液中，通氮?dú)鈼l件下，55-65°C下加熱50-80min，無(wú)水乙醇洗滌3_4次，70-80°C下真空干燥3_5h得改性碳納米管。
[0013]本發(fā)明采用改性碳納米管，使碳管表面官能基化，以去除碳納米管在基體樹脂中的團(tuán)聚效應(yīng)提升碳管分散性，同時(shí)在碳管表面產(chǎn)生出能與基體樹脂互相連結(jié)的共價(jià)鍵，使有機(jī)/無(wú)機(jī)兩界面間形成強(qiáng)而有力的共價(jià)鍵結(jié)，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時(shí)，能將沖擊能量從強(qiáng)度較弱的基體樹脂轉(zhuǎn)移到強(qiáng)度較強(qiáng)的碳管上，藉由碳管彈性形變或扭曲，進(jìn)而將沖擊能量消散掉，達(dá)到最佳的增韌補(bǔ)強(qiáng)效果。
[0014]硅烷偶聯(lián)劑分子在水解后產(chǎn)生硅醇基，而碳納米管在初步改性后在其表面上帶有羥基，硅醇基可與羥基行縮合反應(yīng)，脫去一個(gè)水分子后縮合在一起，使硅烷偶聯(lián)劑與碳納米管之間以共價(jià)鍵結(jié)強(qiáng)而有力的連結(jié)在一起，并賦予碳納米管新的官能團(tuán)，此官能團(tuán)可進(jìn)一步與基體樹脂作用，進(jìn)一步提高結(jié)合能力，增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和韌性。
[0015]本發(fā)明通過(guò)添加耐高溫增強(qiáng)改性劑，不僅能增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)能提高材料的耐高溫性能。耐高溫增強(qiáng)改性劑由70%-80%的改性碳納米管和30-40%的納米氮化鋁組成，碳納米管本身具有較好得散熱性能，能提高材料的耐高溫性能，納米氮化鋁粉具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，改性碳納米管在基體中連成網(wǎng)狀，形成骨架，為氮化鋁提供分散基體，氮化銷附著在碳納米管壁上，形成尚效散熱網(wǎng)，從而提尚材料的耐尚溫性能。
[0016]作為優(yōu)選，所述玻璃纖維經(jīng)改性處理后使用，改性處理的方法為:將玻璃纖維浸入質(zhì)量濃度為15-20%的硝酸溶液中，超聲處理10-15min，然后將玻璃纖維在質(zhì)量濃度為10%-20%硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)水乙醇溶液中浸漬15-30min，取出玻璃纖維，在40_50°C下真空干燥5-8h。通過(guò)將玻璃纖維浸入硝酸溶液溶液中處理，以除去玻纖表面的雜質(zhì)并使玻璃纖維表面粗造化增大比表面積，以提升與基體樹脂的結(jié)合強(qiáng)度。硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)水乙醇溶液改性玻璃纖維后，可以提升玻璃纖維與基體樹脂的結(jié)合強(qiáng)度。
[0017]作為優(yōu)選，所述增韌劑為甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
[0018]作為優(yōu)選，所述改性云母的制備方法包括如下步驟:
(I)將云母碎片在700-800°C下煅燒1-1.5小時(shí)得熟云母料，然后過(guò)5_10目篩；煅燒用以脫去云母結(jié)構(gòu)中的部分結(jié)晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨脹、分層，質(zhì)地變軟；煅燒還可讓存在于云母碎片中的結(jié)晶石、泥沙等雜質(zhì)變成灰分，便于除雜。
[0019](2)將過(guò)篩后的熟云母料在質(zhì)量濃度70-85%碳酸氫鈉溶液中浸漬1_2小時(shí)；浸漬碳酸氫鈉后，可在下步裂解反應(yīng)時(shí)，分解產(chǎn)生大量二氧化碳，從內(nèi)到外作用于云母碎片，促使云母碎裂。
[0020](3)將浸漬后的熟云母料與質(zhì)量濃度為30-40%的氨水按照1:2-4的重量比混合，攪拌條件下加熱至350-450°C保持1-2小時(shí)；將浸漬后的熟云母料與氨水混合，首先氨水與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)，可以促使云母碎裂，其次，反應(yīng)的同時(shí)及反應(yīng)后的產(chǎn)物在加熱攪拌下能產(chǎn)生大量的二氧化碳和氨氣，從內(nèi)到外作用于云母碎片，促使云母碎裂，使得云母充分分離獲得較小的鱗片。
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