纳米蒙脱土增强CPVC电缆保护管材料及制备工艺的制作方法

本申请涉及高分子复合材料的，尤其涉及一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料及制备工艺。

背景技术：

1、氯化聚氯乙烯（cpvc）是由聚氯乙烯进一步氯化制得的高分子材料，其氯含量通常为63%～68%。与聚氯乙烯相比，cpvc的维卡软化温度更高、阻燃自熄性更优、耐化学腐蚀性更强，被广泛用于制备埋地高压电力电缆保护管材。

2、现有技术中，为提升cpvc电缆保护管的环刚度、耐热性和抗冲击性能，通常在cpvc基体中加入纳米蒙脱土作为增强填料，蒙脱土是一种具有二维层状结构的硅酸盐纳米材料，其片层厚度为纳米级，比表面积大，现有技术中采用的蒙脱土改性方法主要包括有机插层剂插层改性，以及将改性蒙脱土与cpvc进行物理共混或熔融共混。

3、然而，上述现有技术中的蒙脱土与cpvc基体之间均以物理共混方式结合，蒙脱土片层与聚合物分子链之间仅存在范德华力或氢键等弱相互作用，由于蒙脱土片层具有极强的层间相互作用力，在物理共混过程中容易发生团聚和再堆叠，难以在cpvc基体中保持纳米级分散，同时，cpvc分子链刚性大、熔体黏度高，进一步增加了蒙脱土均匀分散的难度，分散不均匀的蒙脱土在管材长期使用过程中还容易发生迁移和团聚，导致材料力学性能和耐热性能的下降。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的一个目的在于提供一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料及制备工艺，通过使纳米蒙脱土与cpvc分子链之间形成共价键接枝，有效抑制蒙脱土片层在cpvc基体中的团聚和再堆叠，从而能够在保持材料加工流动性的前提下提升电缆保护管的力学性能和耐热稳定性。

3、为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，包括氯化聚氯乙烯基体和纳米蒙脱土；

4、所述纳米蒙脱土为经含双键的可聚合有机改性剂插层改性的插层改性蒙脱土；

5、所述插层改性蒙脱土通过其层间的双键与所述氯化聚氯乙烯分子链上的活性基团发生接枝反应形成共价键，使蒙脱土片层接枝于所述氯化聚氯乙烯分子链上。

6、另外，根据本申请上述提出的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料及制备工艺还可以具有如下附加的技术特征：

7、在本申请的一个实施例中，所述含双键的可聚合有机改性剂为含双键的季铵盐阳离子单体。

8、在本申请的一个实施例中，所述纳米蒙脱土为钠基蒙脱土，其阳离子交换容量为90～120meq/100g；

9、所述氯化聚氯乙烯的氯含量为63%～68%。

10、在本申请的一个实施例中，按质量份数计，所述氯化聚氯乙烯树脂为100份，所述插层改性蒙脱土为3～10份。

11、本申请第二方面实施例提出了一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，包括以下步骤：

12、s1.将纳米蒙脱土分散于溶剂中，加入含双键的可聚合有机改性剂进行离子交换插层反应，得到插层改性蒙脱土；

13、s2.将所述插层改性蒙脱土与氯化聚氯乙烯树脂、自由基引发剂混合，进行熔融共混，在熔融共混过程中，所述自由基引发剂引发所述插层改性蒙脱土层间的双键与所述氯化聚氯乙烯分子链上的活性基团发生接枝反应，使蒙脱土片层通过共价键接枝于所述氯化聚氯乙烯分子链上，得到纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料。

14、在本申请的一个实施例中，所述含双键的可聚合有机改性剂为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；

15、s1中，所述离子交换插层反应的条件为：反应温度60～80℃，反应时间4～6小时，所述含双键的可聚合有机改性剂的用量为所述纳米蒙脱土阳离子交换容量的1.0～1.5倍摩尔量。

16、在本申请的一个实施例中，所述自由基引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯，其用量为所述氯化聚氯乙烯树脂质量的0.5%～2.0%。

17、在本申请的一个实施例中，s2中，熔融共混在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的各区段温度设置为：加料段150～160℃、压缩段165～175℃、计量段170～180℃、机头175～185℃，螺杆转速为100～300rpm。

18、在本申请的一个实施例中，s2中，还加入热稳定剂和润滑剂，按质量份数计，所述氯化聚氯乙烯树脂为100份，所述插层改性蒙脱土为3～10份，所述热稳定剂为2～4份，所述润滑剂为1～3份。

19、本申请第三方面实施例提出了一种cpvc电缆保护管，由上述纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料或上述制备工艺制得的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，经挤出成型制成。

20、与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：

21、1.本申请中，纳米蒙脱土片层通过共价键接枝于cpvc分子链上，使蒙脱土片层与聚合物基体之间由现有技术中的范德华力或氢键等弱相互作用转变为化学键层面的牢固结合，蒙脱土片层的迁移和运动受到分子链的直接约束，有利于抑制蒙脱土片层在熔融加工和长期使用过程中的团聚和再堆叠。

22、2.本申请通过共价键将蒙脱土片层化学锚定于cpvc分子链上，使蒙脱土片层能够在cpvc基体中保持纳米级分散状态，与现有技术中蒙脱土片层在物理共混后倾向于重新堆叠形成微米级团聚体相比，更有利于充分发挥蒙脱土作为纳米填料的增强作用。

23、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，其特征在于，包括氯化聚氯乙烯基体和纳米蒙脱土；

2.根据权利要求1所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，其特征在于，所述含双键的可聚合有机改性剂为含双键的季铵盐阳离子单体。

3.根据权利要求1所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，其特征在于，所述纳米蒙脱土为钠基蒙脱土，其阳离子交换容量为90～120meq/100g；

4.根据权利要求1所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料及制备工艺，其特征在于，按质量份数计，所述氯化聚氯乙烯树脂为100份，所述插层改性蒙脱土为3～10份。

5.一种纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，其特征在于，所述含双键的可聚合有机改性剂为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；

7.根据权利要求5所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，其特征在于，所述自由基引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯，其用量为所述氯化聚氯乙烯树脂质量的0.5%～2.0%。

8.根据权利要求5所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，其特征在于，s2中，熔融共混在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的各区段温度设置为：加料段150～160℃、压缩段165～175℃、计量段170～180℃、机头175～185℃，螺杆转速为100～300rpm。

9.根据权利要求5所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料的制备工艺，其特征在于，s2中，还加入热稳定剂和润滑剂，按质量份数计，所述氯化聚氯乙烯树脂为100份，所述插层改性蒙脱土为3～10份，所述热稳定剂为2～4份，所述润滑剂为1～3份。

10.一种cpvc电缆保护管，其特征在于，由权利要求1至4任一项所述的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料或由权利要求5至9任一项所述制备工艺制得的纳米蒙脱土增强cpvc电缆保护管材料，经挤出成型制成。