本發(fā)明涉及一種復(fù)合電力管的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高強度復(fù)合電力管及其制備工藝。

背景技術(shù)：

隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展，與之配套的電力管道的使用量也日益增加，且復(fù)合電力管更是因其各項性能優(yōu)越，成為替代鍍鋅鋼管、維綸水泥管的理想優(yōu)質(zhì)管材產(chǎn)品。但是傳統(tǒng)的復(fù)合電力管也存在一定的弊端：首先，其在用料配方上未達到科學合理化，例如，復(fù)合電力管的內(nèi)層一般是以PVC樹脂為主要原料，添加一點的熱穩(wěn)定劑，而傳統(tǒng)填加的是鉛鹽類穩(wěn)定劑，此類穩(wěn)定劑基本上無潤滑性、相容性和分散較差，而且鹽類化學物質(zhì)是有毒物質(zhì)，對人體健康有害；其次，在工藝上，進入螺桿擠出工序時，混合料在擠出過程中物料的摩擦力增加，過度的內(nèi)部摩擦力會使物料在加工過程中熔體粘度變差，制品變黃，脆性增加，影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)?？偠灾?，現(xiàn)有的復(fù)合管在配方和工藝上都需改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高強度復(fù)合電力管及其制備工藝，該產(chǎn)品是以PVC樹脂是主要原料，該復(fù)合管不僅內(nèi)表面光滑，容易穿線，而且具有良好的耐熱性能、絕緣性能、抗壓性能、阻燃性能、耐腐蝕性能及抗老化性能而且該復(fù)合管具有重量輕、強度高、施工敷設(shè)方法簡捷廣范用于通信管道、排污管、電力管，使用壽命長。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高強度復(fù)合電力管，由內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內(nèi)層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：

內(nèi)層：PVC樹脂粉100kg

鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑4-7kg

加工助劑2.5-3.5kg

內(nèi)潤滑劑0.5-1kg

外潤滑劑0.5-1kg

抗沖增韌劑5-8kg

填充劑15kg

顏料0.3-0.5kg；

外層：不飽和樹脂100kg

無堿玻纖維紗200kg

固化劑2-4kg

促進劑0.5-1.5kg。

優(yōu)選地，所述加工助劑為ACR-401，所述內(nèi)潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。

穩(wěn)定劑的選用： PVC內(nèi)層的配方中PVC樹脂是主要原料，其成型加工溫度通常不低于170℃,所以純PVC樹脂是無法直接加工成制品的。因而穩(wěn)定劑是配方中必不可少的組分。傳統(tǒng)使用的熱穩(wěn)定劑是鉛鹽類穩(wěn)定劑，具有代表性的有三鹽基性硫酸鉛，俗稱三鹽，和二鹽基性亞磷酸鉛，俗稱二鹽。這二種鉛鹽類熱穩(wěn)定劑使用歷史最長，熱穩(wěn)定效果也較好，且價格低廉。但是此類穩(wěn)定劑基本上無潤滑性、相容性和分散較差，而且鹽類化學物質(zhì)是有毒物質(zhì)，對人體健康有害。對于該產(chǎn)品本發(fā)明選擇鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑，該復(fù)合穩(wěn)定劑具有熱穩(wěn)定作用外，還具有潤滑、耐候等綜合作用，而且用量明顯小于鉛鹽類熱穩(wěn)定劑。

內(nèi)潤滑劑、外潤滑劑選用：同時在擠出過程中物料的摩擦力增加，過度的內(nèi)部摩擦力會使物料在加工過程中熔體粘度變差，制品變黃，脆性增加。因而必須在配方中加入內(nèi)潤滑劑，以減少分子間的摩擦作用，避免了因摩擦產(chǎn)生物料的分解，改善了熔體粘度。本發(fā)明選擇與PVC樹脂相容性好的硬脂酸作為該產(chǎn)品配方中的內(nèi)潤滑劑。另外，在加工過程中，物料所接觸的料筒內(nèi)壁，以及成型機頭中各個部件都會產(chǎn)生一定的摩擦作用并可能使其粘附，同時，過量的摩擦熱促進了物料的分解反應(yīng)。為了減少這一類的摩擦作用，配方中應(yīng)加入外潤滑劑聚乙烯蠟。為了能使PVC材料在整個加工過程中產(chǎn)生的摩擦熱較合理，必須同時使用內(nèi)、外二種不同的潤滑劑，并且內(nèi)、外潤滑劑的比例要合適，使用量要得當。因為使用量過多或過少都會直接影響PVC材料的加工及產(chǎn)品的性能，而合適的內(nèi)、外潤滑劑配比可改善制品的外觀和內(nèi)在品質(zhì)。

ACR-401（加工助劑）：在生產(chǎn)加工中，為了有效促進物料在擠出時的凝膠塑化，在配方中加入高聚物加工助劑是必不可少的，它不但能降低加工溫度，也能放寬工藝溫度的可調(diào)范圍，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。丙烯酸類共聚物是公認的加工PVC管材所用的加工助劑，其中ACR是使用最多的加工助劑。本發(fā)明選擇添加ACR-401,它在促進物料塑化的同時也能提高產(chǎn)品的抗沖性能。

CPE作為該產(chǎn)品配方的抗沖增韌劑：由于該產(chǎn)品主要用于國家電力電纜改造、通訊工程等特殊用途，本發(fā)明必須對PVC材料進行改性，在保持PVC原有的優(yōu)良性能基礎(chǔ)上，克服一些性能上的缺陷，以達到電力電纜行業(yè)的使用要求，主要從以下幾個方面對PVC材料進行改性：

1、VC材料具有一定韌性，克服低溫脆性；

2、溫度，使之具有一定的耐熱性；

3、表面電阻率或體積電阻率，使之具有抗靜電性。

為了達到上述目的，在配方中需要加人符合這些要求的添加劑，這些改變了材料性能的添加劑稱之為改性劑。PVC制品在較低溫度下工作時所呈現(xiàn)脆性。PVC制品的理化性能隨著工作溫度的變化產(chǎn)生較大差異。為了適用以上的需要，加入改性劑是可行的方法，可以提高制品的抗沖能力，滿足應(yīng)用條件。本發(fā)明選擇添加CPE作為該產(chǎn)品配方的抗沖增韌劑。由于CPE是聚乙烯的氯化產(chǎn)物，含氯量34%-38%的CPE與PVC樹脂相容性好，其共混物不僅具有優(yōu)異的耐低溫沖擊韌性，而且能保持制品良好的耐化學腐蝕性、耐油性、電性能及難燃性。CPE在PVC樹脂中形成網(wǎng)狀分部，在PVC基體中形成一種包圍其初級粒子的彈性網(wǎng)絡(luò)，通過對沖擊裂紋的能量吸收有效地提高了低溫沖擊性能。

著色劑選用： 同時為了降低成本，提高產(chǎn)品加工時的尺寸穩(wěn)定性及提高產(chǎn)品剛性，可以合理添加一定量的填充劑是必要的。根據(jù)要求選擇合適的著色劑，這是在配方中也是必不可少的。

一種高強度復(fù)合電力管的制備工藝，包括內(nèi)層和外層的制作，內(nèi)層制作工藝步驟如下：

（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1-2min，待溫度達到60℃-70℃,再加入鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到90℃-100℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到105℃-120℃，然后轉(zhuǎn)低拌冷卻至40℃-45℃；

（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出；

（3）冷卻定型，將擠出的PVC內(nèi)層管冷卻定型；

（4）切割，制得PVC內(nèi)層管備用；

外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：

（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，待用；

（6）外層開始生產(chǎn)時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，得混合液；

（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內(nèi)層管加工成型出外層玻璃鋼；

（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化；

（9）經(jīng)脫模處理，脫出復(fù)合管內(nèi)的金屬模具，再經(jīng)過打磨、切割、檢測得出合格的復(fù)合電力管。

對于生產(chǎn)PVC內(nèi)層管時，原材料的混料工藝有一定的要求。PVC樹脂的溫度達到80℃～90℃時，體積（表面積）明顯擴大，這時，加入穩(wěn)定劑效果最好、外潤滑劑必須最后加入，過早地加入外潤滑劑，由于外潤滑劑包覆在PVC樹脂的表層，并形成一層膜，從而會阻礙了其他添加劑與PVC樹脂的作用。因此原料加入順序如步驟（1）。

優(yōu)選地，所述步驟（2）的錐形雙螺桿擠出機，其工藝溫度為：機身溫度為160-195℃，合流芯溫度為160-170℃，機頭溫度為170-190℃。

優(yōu)選地，所述機身分為加料段、熔融塑化段、均化段，所述加料段溫度為175-195℃，所述熔融塑化段的溫度為170-180℃，所述均化段溫度為160-175℃。

優(yōu)選地，所述步驟（8）中加熱溫度設(shè)定為70-80℃，時間為30分鐘。

本發(fā)明采用上述改進措施，得到結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點：高強度FBB/PVC復(fù)合管的生產(chǎn)主要分兩道工序：一是，先經(jīng)擠出工藝制作成PVC內(nèi)層管；二是，經(jīng)表面處理并切割后在內(nèi)層管管體外部利用玻璃纖維纏繞工藝加工制成外層玻璃鋼層，外層玻璃鋼層使用玻璃纖維浸漬阻燃樹脂進行纏繞，比市場使用的夾砂玻璃鋼電纜導(dǎo)管的各項性能優(yōu)越外，也是替代鍍鋅鋼管、維綸水泥管的理想優(yōu)質(zhì)管材產(chǎn)品，因使用壽命、剛度是涂塑鋼管的2倍以上，具有成本低、永不生銹等優(yōu)點，是涂塑鋼管的最佳替代品。

該復(fù)合管不僅內(nèi)表面光滑，容易穿線，而且具有良好的耐熱性能、絕緣性能、抗壓性能、阻燃性能、耐腐蝕性能及抗老化性能而且該復(fù)合管具有重量輕、強度高、施工敷設(shè)方法簡捷廣范用于通信管道、排污管、電力管，使用壽命長可達50年以上。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例進一步詳細說明本發(fā)明。

實施例1

一種高強度復(fù)合電力管，由內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內(nèi)層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：

內(nèi)層：PVC樹脂粉100kg

鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑4kg

加工助劑2.5kg

內(nèi)潤滑劑0.5kg

外潤滑劑0.5kg

抗沖增韌劑5kg

填充劑15kg

顏料0.3kg；

外層：不飽和樹脂100kg

無堿玻纖維紗200kg

固化劑2kg

促進劑0.5kg。

加工助劑為ACR-401，所述內(nèi)潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。

該高強度復(fù)合電力管的制備工藝，包括內(nèi)層和外層的制作，內(nèi)層制作工藝步驟如下：

（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1-2min，待溫度達到60℃-70℃,再加入鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到90℃-100℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到105℃-120℃，然后轉(zhuǎn)低拌冷卻至40℃-45℃；

（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為160-195℃，合流芯溫度為160-170℃，機頭溫度為170-190℃；

（3）冷卻定型，將擠出的PVC內(nèi)層管冷卻定型；

（4）切割，制得PVC內(nèi)層管備用；

外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：

（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，待用；

（6）外層開始生產(chǎn)時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，得混合液；

（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內(nèi)層管加工成型出外層玻璃鋼；

（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設(shè)定為70-80℃，時間為30分鐘；

（9）經(jīng)脫模處理，脫出復(fù)合管內(nèi)的金屬模具，再經(jīng)過打磨、切割、檢測得出合格的復(fù)合電力管。

其中步驟（2）中機身分為加料段、熔融塑化段、均化段，所述加料段溫度為175-195℃，熔融塑化段的溫度為170-180℃，均化段溫度為160-175℃。

顏料可按照復(fù)合電力管顏色的具體需求，合理地選擇相對應(yīng)的顏料。

實施例2

一種高強度復(fù)合電力管，由內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內(nèi)層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：

內(nèi)層：PVC樹脂粉100kg

鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑7kg

加工助劑3.5kg

內(nèi)潤滑劑1kg

外潤滑劑1kg

抗沖增韌劑8kg

填充劑15kg

顏料0.5kg；

外層：不飽和樹脂100kg

無堿玻纖維紗200kg

固化劑4kg

促進劑1.5kg。

加工助劑為ACR-401，所述內(nèi)潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。

該高強度復(fù)合電力管的制備工藝，包括內(nèi)層和外層的制作，內(nèi)層制作工藝步驟如下：

（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1.5min，待溫度達到65℃,再加入鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到95℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到110℃，然后轉(zhuǎn)低拌冷卻至42℃；

（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為180℃，合流芯溫度為165℃，機頭溫度為185℃；

（3）冷卻定型，將擠出的PVC內(nèi)層管冷卻定型；

（4）切割，制得PVC內(nèi)層管備用；

外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：

（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，待用；

（6）外層開始生產(chǎn)時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，得混合液；

（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內(nèi)層管加工成型出外層玻璃鋼；

（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設(shè)定為75℃，時間為30分鐘；

（9）經(jīng)脫模處理，脫出復(fù)合管內(nèi)的金屬模具，再經(jīng)過打磨、切割、檢測得出合格的復(fù)合電力管。

實施例3

一種高強度復(fù)合電力管，由內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內(nèi)層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：

內(nèi)層：PVC樹脂粉100kg

鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑6kg

加工助劑3kg

內(nèi)潤滑劑0.8kg

外潤滑劑0.85kg

抗沖增韌劑6kg

填充劑15kg

顏料0.45kg；

外層：不飽和樹脂100kg

無堿玻纖維紗200kg

固化劑3kg

促進劑1kg。

加工助劑為ACR-401，所述內(nèi)潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。

該高強度復(fù)合電力管的制備工藝，包括內(nèi)層和外層的制作，內(nèi)層制作工藝步驟如下：

（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1.5min，待溫度達到65℃,再加入鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到95℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到110℃，然后轉(zhuǎn)低拌冷卻至42℃；

（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為180℃，合流芯溫度為165℃，機頭溫度為185℃；

（3）冷卻定型，將擠出的PVC內(nèi)層管冷卻定型；

（4）切割，制得PVC內(nèi)層管備用；

外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：

（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，待用；

（6）外層開始生產(chǎn)時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，得混合液；

（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內(nèi)層管加工成型出外層玻璃鋼；

（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設(shè)定為75℃，時間為30分鐘；

（9）經(jīng)脫模處理，脫出復(fù)合管內(nèi)的金屬模具，再經(jīng)過打磨、切割、檢測得出合格的復(fù)合電力管。

其性能優(yōu)異，具體參數(shù)如下表：

以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然，本發(fā)明不限于以上實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。