一种承插型CPVC塑料电缆导管的制作方法

本发明涉及家居厨房领域，具体为一种承插型cpvc塑料电缆导管。

背景技术：

1、氯化聚氯乙烯（cpvc）管材因具有耐高温、阻燃以及电气绝缘等特性，被广泛用于电力电缆的敷设保护工程中。在实际敷设施工时，为了便于多节管材之间的连接，通常需要将管材加工成承插型结构。这一成型过程主要是在直管挤出完成后，对管材端部进行局部加热，随后使用金属芯棒顶入管端使其发生径向扩张。

2、cpvc树脂材料本身呈现出较高的刚性。在上述强制扩口过程中，管材端部受到芯棒的机械顶推，基体内部会产生环向拉伸应力。由于常规的cpvc直管内部主要是依靠大分子的物理缠结来维持结构，缺乏化学交联网络对形变进行耗散，当拉伸应力超过局部屈服极限时，受力区域极易产生微裂纹。微裂纹在持续的扩张应力下迅速扩展，容易导致承插口在加工阶段直接开裂，降低了管材的成品率。

3、为了改善管材的抗开裂性能，在挤出配方中引入反应型弹性体组分以增加材料内部的界面结合力是常规的改进思路。然而在实际的挤出生产中，普通反应物料在挤出机加料段或熔融段的高温强剪切作用下，往往会提前发生无序的接枝或交联反应。这种在物料尚未达到宏观均匀分散状态时引发的提前交联，会造成熔体局部粘度异常升高，不仅增加了螺杆的运转负荷并干扰挤出压力的稳定，还会导致挤出直管的表面出现熔体破裂缺陷，使得连续化挤出生产难以稳定进行。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种承插型cpvc塑料电缆导管，旨在解决现有技术中cpvc电缆导管端部扩口加工时容易发生开裂，以及引入反应型改性组分时容易引发提前交联导致挤出生产不稳定的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种承插型cpvc塑料电缆导管，所述承插型cpvc塑料电缆导管由氯化聚氯乙烯直管的一端进行局部加热，使用金属芯棒顶入加热后的所述氯化聚氯乙烯直管管端进行径向扩张冷却得到；所述氯化聚氯乙烯直管由包含以下重量份的原料制成：

4、氯化聚氯乙烯树脂100重量份；

5、马来酸酐接枝氯化聚乙烯2.0-4.0重量份；

6、环氧大豆油3.0-5.0重量份；

7、钙锌复合热稳定剂3.0-4.0重量份；

8、硬脂酸0.5-0.8重量份；

9、聚酯型热塑性聚氨酯4.0-6.0重量份；

10、缓释型催化剂母粒0.4-0.8重量份。

11、通过采用上述技术方案，由于采用马来酸酐接枝氯化聚乙烯、聚酯型热塑性聚氨酯以及缓释型催化剂母粒共混挤出成型，在加工过程中构建大分子化学交联网络以提升材料的界面结合力，因此，获得提高导管抗扩口开裂能力的效果。

12、在挤出加热过程中，缓释型催化剂母粒外部的载体受热发生熔融，释放出内部的催化剂，在连续相内形成催化活性中心。随后，在路易斯酸性质的催化剂作用下，马来酸酐接枝氯化聚乙烯分子链上悬垂的马来酸酐基团发生极化。极化后的酸酐羰基碳原子受到聚酯型热塑性聚氨酯分子链端部羟基氧原子的进攻，促使五元酸酐环打开。酸酐基团开环后生成游离的羧基以及新的酯键，完成共价连接。

13、在挤出成型阶段，马来酸酐接枝氯化聚乙烯含有的氯原子使其与氯化聚氯乙烯树脂形成良好的相容分散体系。上述接枝反应发生后，生成的交联网络锚定在氯化聚氯乙烯基体中。当氯化聚氯乙烯直管端部受热并在金属芯棒作用下发生强制径向扩张时，该交联网络能够吸收部分形变产生的环向拉伸应力，从而限制微裂纹在树脂基体中的扩展，使得导管在承插口扩口成型时较好地维持其结构完整性。

14、优选的，所述缓释型催化剂母粒由乙酰丙酮锌粉末与氧化聚乙烯蜡按照1:0.3～1:0.6的质量比熔融共混制成。

15、通过采用上述技术方案，乙酰丙酮锌粉末提供路易斯酸催化位点，氧化聚乙烯蜡作为载体。质量比控制在1:0.3～1:0.6范围内，能够使氧化聚乙烯蜡充分包覆乙酰丙酮锌粉末。在挤出机前段未达到蜡的彻底熔融条件时，催化剂被物理分隔开，防止大分子在物料未混合均匀时提前发生接枝反应而引发熔体局部粘度过度增加；在挤出后期随着物料温度升高，氧化聚乙烯蜡熔融释放乙酰丙酮锌，进而触发接枝交联。

16、优选的，所述承插型cpvc塑料电缆导管通过包括以下步骤的方法制备得到：

17、将所述氯化聚氯乙烯树脂、所述马来酸酐接枝氯化聚乙烯、所述环氧大豆油、所述钙锌复合热稳定剂以及所述硬脂酸投入高速混合机，在摩擦升温后保温混合，排入低速冷混机中搅拌降温，得到主喂料预混物；

18、将所述聚酯型热塑性聚氨酯干燥，得到干燥后的聚酯型热塑性聚氨酯，将所述干燥后的聚酯型热塑性聚氨酯与所述缓释型催化剂母粒加入翻滚式混合机进行常温干混，得到侧喂料干混物；将得到的所述主喂料预混物由带有侧喂料口的同向平行双螺杆挤出机的主喂料口加入，启动双螺杆侧喂料机，将得到的所述侧喂料干混物强制压入所述同向平行双螺杆挤出机的第一段的所述主喂料预混物熔体中，进入包含齿形分布混合元件的所述同向平行双螺杆挤出机的第二段，进入所述同向平行双螺杆挤出机的第三段，物料在机头处挤出并在真空定型箱冷却切割，得到所述氯化聚氯乙烯直管；

19、将得到的所述氯化聚氯乙烯直管的所述一端进行所述局部加热，使用所述金属芯棒顶入加热后的所述氯化聚氯乙烯直管管端进行所述径向扩张冷却，得到所述承插型cpvc塑料电缆导管。

20、通过采用上述技术方案，将参与接枝反应的聚酯型热塑性聚氨酯和缓释型催化剂母粒作为侧喂料在氯化聚氯乙烯树脂主体熔融后加入。这种分步进料方式缩短了催化剂和反应单体在高温强剪切环境中的停留时间，可在一定程度上降低物料在挤出机内过度交联造成设备运转负荷过大的风险。侧喂料进入包含齿形分布混合元件的区域后，利用齿形元件对熔体进行拉伸和剪切，使聚酯型热塑性聚氨酯和催化剂分散至连续相中，促使接枝交联反应在宏观分散均匀的状态下进行。

21、优选的，所述缓释型催化剂母粒的制备方法包括：将乙酰丙酮锌粉末与氧化聚乙烯蜡加入双螺杆挤出造粒机，在120～125℃下进行熔融共混，经模头挤出后水环切粒，得到所述缓释型催化剂母粒。通过采用上述技术方案，在120～125℃温度下，氧化聚乙烯蜡具有适宜的熔体流动性，能够将固态的乙酰丙酮锌粉末分散并包裹，切粒后形成形态稳定的颗粒母粒，有利于保持后续侧喂料过程中的下料稳定性。

22、优选的，所述干燥后的聚酯型热塑性聚氨酯通过如下方式得到：将所述聚酯型热塑性聚氨酯置于除湿干燥机中，在露点温度为-50℃～-40℃、干燥温度为90～100℃的条件下连续干燥4～6小时，得到所述干燥后的聚酯型热塑性聚氨酯。

23、通过采用上述技术方案，去除聚酯型热塑性聚氨酯内部含有的水分。降低体系中的微量水，可以抑制水分子与聚酯型热塑性聚氨酯在高温下发生水解断链作用，同时减少水分子对接枝酯化反应的竞争消耗，提高马来酸酐基团与端羟基的实际反应效率。

24、优选的，制备所述主喂料预混物时，在所述摩擦升温至110～115℃后，保温混合5～8分钟，排入所述低速冷混机中搅拌降温至35～40℃，得到所述主喂料预混物。

25、通过采用上述技术方案，110～115℃的摩擦升温条件使环氧大豆油和硬脂酸熔融并向氯化聚氯乙烯树脂颗粒内部渗透，完成树脂的初步塑化和助剂的吸附，降温至35～40℃旨在降低预混物结块的风险，维持物料的粉体状态，以利于主喂料口的连续稳定输送。

26、优选的，将得到的所述主喂料预混物由所述带有侧喂料口的同向平行双螺杆挤出机的所述主喂料口加入时，设定所述同向平行双螺杆挤出机的所述第一段的机筒加热温度为160～170℃，在所述同向平行双螺杆挤出机的螺杆长径比为15的位置启动所述双螺杆侧喂料机。

27、通过采用上述技术方案，160～170℃温度下氯化聚氯乙烯树脂转变为粘流态并形成连续的熔体。在螺杆长径比为15的位置，主料熔体建立起稳定的熔体压力屏障，此时侧喂料能够克服料筒压力差进入高粘度熔体中参与共混。

28、优选的，进入所述包含齿形分布混合元件的所述同向平行双螺杆挤出机的所述第二段时，设定所述同向平行双螺杆挤出机的所述第二段的机筒加热温度为185～190℃，所述主喂料预混物熔体与所述侧喂料干混物在所述包含齿形分布混合元件的所述同向平行双螺杆挤出机的所述第二段的停留时间为5～10秒。

29、通过采用上述技术方案，185～190℃的温度促使缓释型催化剂母粒中的氧化聚乙烯蜡熔融并释放出乙酰丙酮锌催化剂，同时补充接枝反应所需的活化能。5～10秒的停留时间与齿形分布混合元件的剪切作用配合，在限定的反应时间窗口内完成分子链段的化学接枝交联，同时有助于抑制氯化聚氯乙烯因长时间处于185℃以上高温发生脱氯化氢热降解反应。

30、优选的，进入所述同向平行双螺杆挤出机的所述第三段时，设定所述同向平行双螺杆挤出机的所述第三段及所述机头的温度为175～180℃。

31、通过采用上述技术方案，在完成交联反应后降低机筒前端温度至175～180℃，提升大分子熔体强度。具有设定强度的熔坯在机头处挤出，可减小离模膨胀效应，为挤出直管的尺寸精度和表面平整度提供保障。

32、优选的，对得到的所述氯化聚氯乙烯直管的所述一端进行所述局部加热时，加热温度控制在130～150℃。

33、通过采用上述技术方案，130～150℃使氯化聚氯乙烯管材端部进入高弹态，此时聚合物分子链段具备运动能力且低于材料的粘流温度，维持了管材的物理形态。在芯棒扩口操作下，管材发生高弹形变以完成口径扩张，冷却后固定形变尺寸，最终形成所需的承插口结构。

34、本发明提供了一种承插型cpvc塑料电缆导管。具备以下有益效果：

35、1、本发明的电缆导管通过引入马来酸酐接枝氯化聚乙烯与聚酯型热塑性聚氨酯，在挤出加工阶段依靠催化剂引发交联反应，在氯化聚氯乙烯基体中建立大分子化学交联网络。该交联结构能够吸收管材端部在受热强制扩口时产生的环向拉伸应力，限制微裂纹在树脂基体内的扩展，从而提升了导管在承插口扩口成型时的抗开裂能力。

36、2、本发明利用氧化聚乙烯蜡将乙酰丙酮锌粉末包覆制成缓释型催化剂母粒，配合侧喂料分步进料工艺，使催化剂和反应物料在树脂主体熔融后加入。这种物理隔离与延时释放机制减缓了物料在混合初期因提前交联导致熔体局部粘度剧增的问题，在一定程度上降低了挤出设备的运转负荷，维持了管材连续挤出成型过程的工艺稳定性。

37、3、本发明在挤出成型中采用特定温度梯度的双螺杆挤出工艺并结合齿形分布混合元件，在高温区利用齿形元件的剪切作用使反应单体在宏观层面均匀分散并快速交联，随后在机头处将温度下调以提升大分子熔体强度。该工艺配合有助于抑制脱氯化氢热降解反应的发生，减小离模膨胀效应，为成品导管的尺寸精度和表面平整度提供了工艺保障。