用于电缆保护管的复合材料及其制备方法和应用
1.技术领域
2.本发明涉及复合材料技术领域，更具体地，涉及一种用于电缆保护管的复合材料及其制备方法和应用。
3.
背景技术：
4.电缆保护管广泛应用于电力线缆、高速公路，铁路等电力、电缆以及通信系统，主要起到电缆保护作用。水泥制作或者其他非金属制作的复合材料都逐渐被玻璃钢、合金钢所代替，大多数采用玻璃钢、合金钢制作的电缆保护管可以提高它在地下的耐腐蚀性能和寿命，拥有光滑的表面，在清洗方面性能都很突出等。随着科技的发展，目前聚丙烯管材因其作为环保的电力电缆和通信电缆保护套管材料而受到更广泛的关注。但是聚丙烯存在冲击韧性低、低温脆性、阻燃性差、耐候性差等缺点，改性聚丙烯复合材制备的电缆保护管更受青睐。
5.
技术实现要素：
6.有鉴于此，本发明提供了一种用于电缆保护管的复合材料及其制备方法和应用。
7.本发明的一个方面提供了一种用于电缆保护管的复合材料，所述复合材料的原料包括如下质量份数的组分：其中，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份以及助剂0.5~2份。
8.优选的，所述聚丙烯树脂75~85份、镧系化合物0.1~0.8份、阻燃剂8~15份、抗氧化剂0.05~1份以及助剂0.5~1.5份。
9.进一步优选地，按质量份数计，所述聚丙烯树脂78~82份、镧系化合物0.2~0.5份、阻燃剂9~12份、抗氧化剂0.1~0.5份以及助剂0.8~1.2份。
10.优选的，所述镧系化合物包括碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
11.优选的，所述阻燃剂包括溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
12.优选的，所述的抗氧化剂包括四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
[0013]
优选的，所述助剂包括氧化铈。
[0014]
本发明的另一个方面提供了一种复合材料的制备方法，将上述原料组分混合后加入挤出机中制备获得，其中调节挤出机温度为140~165℃。
[0015]
本发明的又一个方面提供了一种电缆保护管，采用如上所述的制备方法获得。
[0016]
本发明的另一个方面提供了如上所述的复合材料或如上所述方法获得的复合材
料在电力系统中的应用。
[0017]
基于上述技术方案可知，本发明的相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：1、本发明通过采用混入新型抗氧剂，改善了聚丙烯材料的低温脆性与蠕变现象，增强了韧性与耐高温性能；2、本发明通过加入阻燃剂，提高了复合材料的阻燃性能；3、本发明通过通过稀土材料的添加，使耐候性与变色问题改善，提高了产品寿命；4、本发明制备的电缆保护管与内壁的硅类材料芯层摩擦特性非常滑顺，缆线还可在管道内可反复抽取；5、本发明制备的硅芯层是被同步挤压进管道壁内，且均匀地分布整个管道内壁，不会剥落脱离，内壁的硅芯层与聚丙烯通过接枝材料具有相同的物理和机械特性。
具体实施方式
[0018]
以下，将参照实施例对本发明进行详细描述，以辅助本领域技术成员充分地理解本发明的目的、特征和效果。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。另外，本发明以下提供的各个实施例以及实施例中的技术特征可以以任意方式相互组合。
[0019]
在本发明的实施例中，在管道加工采用共挤硅类材料，生产出耐高温、阻燃、内芯层润滑、抗变色防止老化的电力电缆保护管道。本发明制备方法优化，生产制造的电力电缆保护管强度高、不易变形、变色而且具有优异的阻燃、耐高温、耐摩擦、抗老化性能，适合于在不同的环境下使用，使用寿命长。
[0020]
具体地，本发明公开了一种用于电缆保护管的复合材料，所述复合材料的原料包括如下质量份数的组分：其中，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份。
[0021]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份；聚丙烯树脂例如可以具体为70份、72份、74份、75份、78份、80份、82份、85份、88份、90份。
[0022]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份；镧系化合物例如可以具体为0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
[0023]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份，阻燃剂具体可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份。
[0024]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂、助剂0.5~2份，抗氧化剂具体可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.08份、0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份。
[0025]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~
1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂，助剂具体可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.5、1.8、2份。
[0026]
在本发明的一些实施例中，所述镧系化合物例如可以为碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
[0027]
在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂例如可以为溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
[0028]
在本发明的一些实施例中，所述的抗氧化剂例如可以为四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
[0029]
在本发明的一些实施例中，所述助剂例如为氧化铈。
[0030]
本发明还公开了一种复合材料的制备方法，包括：将如下质量份数的组分的原料组分混合后加入挤出机中制备获得，其中调节挤出机温度为140~165℃。
[0031]
在本发明的一些实施例中，调节挤出机温度例如可以具体为140℃、142℃、145℃、148℃、150℃、152℃、155℃、158℃、160℃、162℃、165℃。
[0032]
在本发明的一些实施例中，所述镧系化合物包括碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
[0033]
在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂例如可以为溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
[0034]
在本发明的一些实施例中，所述的抗氧化剂包括四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
[0035]
在本发明的一些实施例中，所述助剂包括氧化铈。
[0036]
本发明还公开了一种电缆保护管，采用如上所述的制备方法获得。
[0037]
本发明还公开了如上所述的复合材料或如上所述方法获得的复合材料在电力系统中的应用。
[0038]
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
[0039]
下述实施例中使用的化学药品和原料均为市售所得或通过公知的制备方法自制得到。
[0040]
实施例1将聚丙烯树脂800g、镧系化合物0.5 g、溴化聚苯乙烯10 g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.05 g、氧化铈1 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为150℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为35.4mpa，低温冲击强度85.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间330h、垂直燃烧等级v0、动态摩擦系数 0.07。
[0041]
实施例2将聚丙烯树脂700g、碳酸镧1 g、溴化聚苯乙烯5g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.01g、氧化铈0.5 g 在高速混料机中高速共混8min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为165℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为 28.5 mpa，低温冲击强度75.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间308h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.08。
[0042]
实施例3
将聚丙烯树脂900g、碳酸镧0.05 g、四溴双酚a 15 g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1 g、氧化铈2 g 在高速混料机中高速共混15min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为140℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为 29.7 mpa，低温冲击强度78.7kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间304h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.09.实施例4将聚丙烯树脂750g、碳酸镧0.1 g、溴代三嗪a 8 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.08 g、氧化铈0.8g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为145℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为32.5 mpa，低温冲击强度79.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间313h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.08.实施例5将聚丙烯树脂850g、氧化镧0.2 g、溴代三嗪6 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02 g、助剂1.5 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为155℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为33.6 mpa，低温冲击强度74.8kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间301h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.09。
[0043]
实施例6将聚丙烯树脂780g、氧化镧0.8 g、十溴二苯乙烷12 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06 g、氧化铈1.8 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为160℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为30.8 mpa，低温冲击强度73.2kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间324h、垂直燃烧等级v0、动态摩擦系数 0.07。
[0044]
需要说明的是，尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。
[0045]
特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。所有这些组合和/或结合均在本发明的保护范围。因此，本发明的范围不仅由所附权利要求来进行确定，还应由所附权利要求的等同物来进行限定。
1.技术领域
2.本发明涉及复合材料技术领域，更具体地，涉及一种用于电缆保护管的复合材料及其制备方法和应用。
3.
背景技术：
4.电缆保护管广泛应用于电力线缆、高速公路，铁路等电力、电缆以及通信系统，主要起到电缆保护作用。水泥制作或者其他非金属制作的复合材料都逐渐被玻璃钢、合金钢所代替，大多数采用玻璃钢、合金钢制作的电缆保护管可以提高它在地下的耐腐蚀性能和寿命，拥有光滑的表面，在清洗方面性能都很突出等。随着科技的发展，目前聚丙烯管材因其作为环保的电力电缆和通信电缆保护套管材料而受到更广泛的关注。但是聚丙烯存在冲击韧性低、低温脆性、阻燃性差、耐候性差等缺点，改性聚丙烯复合材制备的电缆保护管更受青睐。
5.
技术实现要素：
6.有鉴于此，本发明提供了一种用于电缆保护管的复合材料及其制备方法和应用。
7.本发明的一个方面提供了一种用于电缆保护管的复合材料，所述复合材料的原料包括如下质量份数的组分：其中，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份以及助剂0.5~2份。
8.优选的，所述聚丙烯树脂75~85份、镧系化合物0.1~0.8份、阻燃剂8~15份、抗氧化剂0.05~1份以及助剂0.5~1.5份。
9.进一步优选地，按质量份数计，所述聚丙烯树脂78~82份、镧系化合物0.2~0.5份、阻燃剂9~12份、抗氧化剂0.1~0.5份以及助剂0.8~1.2份。
10.优选的，所述镧系化合物包括碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
11.优选的，所述阻燃剂包括溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
12.优选的，所述的抗氧化剂包括四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
[0013]
优选的，所述助剂包括氧化铈。
[0014]
本发明的另一个方面提供了一种复合材料的制备方法，将上述原料组分混合后加入挤出机中制备获得，其中调节挤出机温度为140~165℃。
[0015]
本发明的又一个方面提供了一种电缆保护管，采用如上所述的制备方法获得。
[0016]
本发明的另一个方面提供了如上所述的复合材料或如上所述方法获得的复合材
料在电力系统中的应用。
[0017]
基于上述技术方案可知，本发明的相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：1、本发明通过采用混入新型抗氧剂，改善了聚丙烯材料的低温脆性与蠕变现象，增强了韧性与耐高温性能；2、本发明通过加入阻燃剂，提高了复合材料的阻燃性能；3、本发明通过通过稀土材料的添加，使耐候性与变色问题改善，提高了产品寿命；4、本发明制备的电缆保护管与内壁的硅类材料芯层摩擦特性非常滑顺，缆线还可在管道内可反复抽取；5、本发明制备的硅芯层是被同步挤压进管道壁内，且均匀地分布整个管道内壁，不会剥落脱离，内壁的硅芯层与聚丙烯通过接枝材料具有相同的物理和机械特性。
具体实施方式
[0018]
以下，将参照实施例对本发明进行详细描述，以辅助本领域技术成员充分地理解本发明的目的、特征和效果。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。另外，本发明以下提供的各个实施例以及实施例中的技术特征可以以任意方式相互组合。
[0019]
在本发明的实施例中，在管道加工采用共挤硅类材料，生产出耐高温、阻燃、内芯层润滑、抗变色防止老化的电力电缆保护管道。本发明制备方法优化，生产制造的电力电缆保护管强度高、不易变形、变色而且具有优异的阻燃、耐高温、耐摩擦、抗老化性能，适合于在不同的环境下使用，使用寿命长。
[0020]
具体地，本发明公开了一种用于电缆保护管的复合材料，所述复合材料的原料包括如下质量份数的组分：其中，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份。
[0021]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份；聚丙烯树脂例如可以具体为70份、72份、74份、75份、78份、80份、82份、85份、88份、90份。
[0022]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份；镧系化合物例如可以具体为0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
[0023]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂、抗氧化剂0.01~1份、助剂0.5~2份，阻燃剂具体可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份。
[0024]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂、助剂0.5~2份，抗氧化剂具体可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.08份、0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份。
[0025]
在本发明的一些实施例中，按质量份数计，聚丙烯树脂70~90份、镧系化合物0.05~
1份、阻燃剂5~15份、抗氧化剂0.01~1份、助剂，助剂具体可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.5、1.8、2份。
[0026]
在本发明的一些实施例中，所述镧系化合物例如可以为碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
[0027]
在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂例如可以为溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
[0028]
在本发明的一些实施例中，所述的抗氧化剂例如可以为四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
[0029]
在本发明的一些实施例中，所述助剂例如为氧化铈。
[0030]
本发明还公开了一种复合材料的制备方法，包括：将如下质量份数的组分的原料组分混合后加入挤出机中制备获得，其中调节挤出机温度为140~165℃。
[0031]
在本发明的一些实施例中，调节挤出机温度例如可以具体为140℃、142℃、145℃、148℃、150℃、152℃、155℃、158℃、160℃、162℃、165℃。
[0032]
在本发明的一些实施例中，所述镧系化合物包括碳酸镧、氧化镧中的至少一种。
[0033]
在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂例如可以为溴化环氧、溴化聚苯乙烯、四溴双酚a、溴代三嗪、十溴二苯乙烷中的至少一种。
[0034]
在本发明的一些实施例中，所述的抗氧化剂包括四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。
[0035]
在本发明的一些实施例中，所述助剂包括氧化铈。
[0036]
本发明还公开了一种电缆保护管，采用如上所述的制备方法获得。
[0037]
本发明还公开了如上所述的复合材料或如上所述方法获得的复合材料在电力系统中的应用。
[0038]
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
[0039]
下述实施例中使用的化学药品和原料均为市售所得或通过公知的制备方法自制得到。
[0040]
实施例1将聚丙烯树脂800g、镧系化合物0.5 g、溴化聚苯乙烯10 g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.05 g、氧化铈1 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为150℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为35.4mpa，低温冲击强度85.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间330h、垂直燃烧等级v0、动态摩擦系数 0.07。
[0041]
实施例2将聚丙烯树脂700g、碳酸镧1 g、溴化聚苯乙烯5g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.01g、氧化铈0.5 g 在高速混料机中高速共混8min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为165℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为 28.5 mpa，低温冲击强度75.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间308h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.08。
[0042]
实施例3
将聚丙烯树脂900g、碳酸镧0.05 g、四溴双酚a 15 g、四[β（3,5-二叔丁基苯基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1 g、氧化铈2 g 在高速混料机中高速共混15min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为140℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为 29.7 mpa，低温冲击强度78.7kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间304h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.09.实施例4将聚丙烯树脂750g、碳酸镧0.1 g、溴代三嗪a 8 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.08 g、氧化铈0.8g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为145℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为32.5 mpa，低温冲击强度79.1kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间313h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.08.实施例5将聚丙烯树脂850g、氧化镧0.2 g、溴代三嗪6 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02 g、助剂1.5 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为155℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为33.6 mpa，低温冲击强度74.8kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间301h、垂直燃烧等级v0 、动态摩擦系数 0.09。
[0043]
实施例6将聚丙烯树脂780g、氧化镧0.8 g、十溴二苯乙烷12 g、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06 g、氧化铈1.8 g 在高速混料机中高速共混10min，然后加入到双螺杆挤出机中调节温度为160℃进行挤出并造粒，制成复合材料，并测试其性能，结果为：拉伸强度为30.8 mpa，低温冲击强度73.2kj/
㎡
；耐环境应力开裂时间324h、垂直燃烧等级v0、动态摩擦系数 0.07。
[0044]
需要说明的是，尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。
[0045]
特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。所有这些组合和/或结合均在本发明的保护范围。因此，本发明的范围不仅由所附权利要求来进行确定，还应由所附权利要求的等同物来进行限定。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
