專利名稱：一種碳素纖維剛性電纜工程管的制作方法
一種碳素纖維剛性電纜工程管技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳素纖維剛性電纜工程管及其制備方法，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于光纜、電纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通訊、電力、城建、市政、工業(yè)民用建筑、路橋等電網(wǎng)擴(kuò)建與改造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，目前市場上使用的電纜工程管，大都采用CPVC、VPVC及玻璃鋼管，CPVC 管剛性低、強(qiáng)度不夠易彎曲變形、熱變形溫度低等缺陷，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，玻璃鋼管管道體積大，材質(zhì)笨重，不便于安裝使用，又由于管道脆硬，容易破裂使用壽命短；而且上述管道在穿電纜時(shí)和電纜接觸面大，摩擦阻力大，電纜表皮容易損壞，其絕緣性能差， 散熱效果差，已不適應(yīng)電纜鋪裝行業(yè)發(fā)展的需求。發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種碳素纖維剛性電纜工程管及其制備方法，該碳素纖維剛性電纜工程管不但其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度大大增強(qiáng)，而且使用壽命也大大增加。
為了達(dá)到上述目的，我們首先對碳素纖維剛性電纜工程管的組方和制備工藝進(jìn)行了研究由于高密度聚乙烯具有抗沖擊性好、耐寒性好、耐抗環(huán)境應(yīng)力開裂好、化學(xué)穩(wěn)定性極佳、耐油性好、電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，故我們將高密度聚乙烯作為本組方的主料。
由于堿式硫酸鎂晶須是一種無機(jī)增強(qiáng)增韌材料，具有強(qiáng)度高、比重小、對極性溶劑親和性強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于增強(qiáng)塑料力學(xué)性能。為了進(jìn)一步增大電纜工程管的剛性，我們選擇堿式硫酸鎂晶須來作為本發(fā)明配方的增剛母料。
在整個(gè)組方及其制備工藝中，堿式硫酸鎂晶須需要與偶聯(lián)劑配合使用，而采用堿式硫酸鎂晶須與偶聯(lián)劑配合對高密度聚乙烯增強(qiáng)其力學(xué)性能的試驗(yàn)表明，偶聯(lián)劑的用量與效果并非是正比關(guān)系，量太多則偶聯(lián)劑過剩反而使性能下降，具體表現(xiàn)為在塑料中使拉伸、 抗沖擊等指標(biāo)下降，若量太少，則因包復(fù)不完全，效果不顯著。本發(fā)明中選用鈦酸酯偶聯(lián)劑， 由于鈦酸酯偶聯(lián)劑用量少，為使其發(fā)揮應(yīng)有的效果，必須使它在堿式硫酸鎂晶須中均勻地分散，否則，達(dá)不到偶聯(lián)效果，我們就采取了以下工藝先將鈦酸酯偶聯(lián)劑放入甲苯溶劑中浸泡，甲苯用量以甲苯液面剛好蓋住鈦酸酯偶聯(lián)劑為準(zhǔn)；然后再將堿式硫酸鎂晶須與浸泡甲苯的鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻，然后用加熱或減壓方法除去甲苯溶劑，得到混合均勻的堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物。
雖然通過堿式硫酸鎂晶須和鈦酸酯偶聯(lián)劑對高密度聚乙烯進(jìn)行改性后制得的復(fù)合材料其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度具有顯著提高了，但是由于堿式硫酸鎂晶須其本身就是高強(qiáng)度脆性材料，其仍具有以下問題制得的復(fù)合材料，脆性大，耐老化性差，復(fù)合材料散熱性能不佳等。
我們通過進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加入T800碳纖維可以有效解決上述問題，并且 T800碳纖維的加入不影響原有復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，其主要分布于高密度聚乙烯的非晶成分中，與碳黑填充結(jié)晶性聚合物相似，當(dāng)T800碳纖維加入量在整個(gè)組方中所占質(zhì)量百分比為5-12%時(shí)，能明顯延長耐老化時(shí)間(耐老化時(shí)間增加20%以上)，并且能讓復(fù)合材料的力學(xué)性能增強(qiáng)10%以上。并且加入碳素纖維，碳素纖維其導(dǎo)熱特性，能使整個(gè)復(fù)合材料散熱性能更為優(yōu)異。
從上述組方選配可以看出，通過發(fā)明人進(jìn)行大量創(chuàng)造性勞動，得到了在下述質(zhì)量百分比范圍內(nèi)都有較好效果的碳素纖維剛性電纜工程管配方一種碳素纖維剛性電纜工程管，按重量份配比計(jì)該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-100份 T800碳纖維8-12份堿式硫酸鎂晶須15-30份鈦酸酯偶聯(lián)劑1_2份 PE 蠟0. 8-1 份色母料4-5份。
進(jìn)一步的，按質(zhì)量百分比計(jì)，碳素纖維剛性電纜工程管由以下成分制成高密度聚乙烯100份，T800碳纖維10份，堿式硫酸鎂晶須20份，鈦酸酯偶聯(lián)劑I份，PE蠟O. 8份，色母料4份。
所述的碳素纖維剛性電纜工程管的制備方法包括有以下步驟(I)堿式硫酸鎂晶須的處理將鈦酸酯偶聯(lián)劑放入甲苯溶劑中浸泡，甲苯用量以甲苯液面剛好蓋住鈦酸酯偶聯(lián)劑為準(zhǔn)；然后再將堿式硫酸鎂晶須與浸泡甲苯的鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻，然后用加熱或減壓方法除去甲苯溶劑，得堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物備用。
(2)將高密度聚乙烯、T800碳纖維、步驟(I)所得的堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物以及PE蠟和色母料拌混合均勻，加入單螺桿擠出機(jī)，在180-200°C塑化成型，擠出成型的管坯，經(jīng)過縱向拉伸進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的成型模具中，然后經(jīng)過真空吸塑，橫向拉伸成型即得碳素纖維剛性電纜工程管，其縱向拉伸比為I. 3-1. 7，橫向拉伸比為I. 5-2. O。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明是以HDPE為主要原料，添加碳素纖維等經(jīng)共混改性具有特殊性能的管材。具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕性能好、摩擦系數(shù)小、維卡度高、散熱性能好、抗電壓等性能，同時(shí)具有絕緣電阻高、阻燃性高、使用壽命長(60年以上)、防白蟻、 適應(yīng)溫差大，不易變形、施工簡單，檢修率少，綜合成本低等諸多特點(diǎn)，是鑄鐵管、PVC管和水泥管等理想換代產(chǎn)品，適用于光纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通信、電力、城建、工業(yè)民用建筑，廣電網(wǎng)擴(kuò)建與改道領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I碳素纖維剛性電纜工程管的配方(按重量份配比計(jì))高密度聚乙烯100份，T800碳纖維10份，堿式硫酸鎂晶須20份，鈦酸酯偶聯(lián)劑I份， PE蠟O. 8份，色母料4份。
碳素纖維剛性電纜工程管的制備方法(I)堿式硫酸鎂晶須的處理將鈦酸酯偶聯(lián)劑放入甲苯溶劑中浸泡，甲苯用量以甲苯液面剛好蓋住鈦酸酯偶聯(lián)劑為準(zhǔn)；然后再將堿式硫酸鎂晶須與浸泡甲苯的鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻，然后用加熱或減壓方法除去甲苯溶劑，得堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物備用。
(2)將高密度聚乙烯、T800碳纖維、步驟(I)所得的堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物以及PE蠟和色母料拌混合均勻，加入單螺桿擠出機(jī)，在180-200°C塑化成型，擠出成型的管坯，經(jīng)過縱向拉伸進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的成型模具中，然后經(jīng)過真空吸塑，橫向拉伸成型即得碳素纖維剛性電纜工程管，其縱向拉伸比為I. 3-1. 7，橫向拉伸比為I. 5-2. O。
實(shí)施例2碳素纖維剛性電纜工程管的配方(按重量份配比計(jì))高密度聚乙烯80份，T800碳纖維8份，堿式硫酸鎂晶須15份，鈦酸酯偶聯(lián)劑I份，PE 蠟O. 8份，色母料4份。碳素纖維剛性電纜工程管的制備方法同實(shí)施例I。
實(shí)施例3碳素纖維剛性電纜工程管的配方(按重量份配比計(jì))高密度聚乙烯100份，T800碳纖維10份，堿式硫酸鎂晶須30份，鈦酸酯偶聯(lián)劑2份， PE蠟I份，色母料5份。
碳素纖維剛性電纜工程管的制備方法同實(shí)施例I。
對實(shí)施例I所得的碳素纖維剛性電纜工程管進(jìn)行了如表I的性能評價(jià)試驗(yàn)。
表I為實(shí)施例I產(chǎn)品的性能檢測表。
權(quán)利要求
1.一種碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于按重量份配比計(jì)，該工程管由以下成分制成 高密度聚乙烯80-100份 T800碳纖維8-12份 堿式硫酸鎂晶須15-30份 鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2份PE 蠟0. 8-1 份 色母料4-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素纖維剛性電纜工程管，按重量份配比計(jì)，該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯100份，T800碳纖維10份，堿式硫酸鎂晶須20份，鈦酸酯偶聯(lián)劑I份，PE蠟O. 8份，色母料4份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為單烷氧基型或配位型鈦酸酯偶聯(lián)劑。
4.制備一種如權(quán)利要求1或2所述的碳素纖維剛性電纜工程管的方法，其特征在于該方法包括有以下步驟 (1)堿式硫酸鎂晶須的處理將鈦酸酯偶聯(lián)劑放入甲苯溶劑中浸泡，甲苯用量以甲苯液面剛好蓋住鈦酸酯偶聯(lián)劑為準(zhǔn)；然后再將堿式硫酸鎂晶須與浸泡甲苯的鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻，然后用加熱或減壓方法除去甲苯溶劑，得堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物備用; (2)將高密度聚乙烯、T800碳纖維、步驟(1)所得的堿式硫酸鎂晶須與鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物以及PE蠟和色母料拌混合均勻，加入單螺桿擠出機(jī)，在180-200°C塑化成型，擠出成型的管坯，經(jīng)過縱向拉伸進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的成型模具中，然后經(jīng)過真空吸塑，橫向拉伸成型即得碳素纖維剛性電纜工程管，其縱向拉伸比為1. 3-1. 7，橫向拉伸比為1. 5-2. O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳素纖維剛性電纜工程管，其特征在于按重量份配比計(jì)，該工程管由以下成分制成高密度聚乙烯80-100份，T800碳纖維8-12份，堿式硫酸鎂晶須15-30份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2份，PE蠟0.8-1份，色母料4-5份。本發(fā)明是以HDPE為主要原料，添加碳素纖維等經(jīng)共混改性具有特殊性能的管材。具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕性能好、摩擦系數(shù)小、維卡度高、散熱性能好、抗電壓等性能，同時(shí)具有絕緣電阻高、阻燃性高、使用壽命長(60年以上)、防白蟻、適應(yīng)溫差大，不易變形、施工簡單，檢修率少，綜合成本低等諸多特點(diǎn)，是鑄鐵管、PVC管和水泥管等理想換代產(chǎn)品，適用于光纜、電纜外套保護(hù)，廣泛用于通信、電力、城建、工業(yè)民用建筑，廣電網(wǎng)擴(kuò)建與改道領(lǐng)域。
文檔編號C08L23/06GK102977443SQ20121045311
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者彭國賓, 劉江 申請人:成都易信達(dá)科技有限公司