一种埋地式中高压电力电缆用套管及其生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种塑料改性、特别属于纳米材料混杂改性聚丙烯和聚丙烯阻燃化改性后材料来生产埋地式中高压电力电缆用套管技术领域和其相关的生产方法技术领域。
背景技术
目前的热塑性电力电缆护套管的主要原料为氯化聚氯乙烯和聚氯乙烯复配物及稳定剂等其它助剂(参见中国专利文献CN1081382C)。采用氯化聚氯乙烯和聚氯乙烯复配物生产电缆护套管存在热稳定性差、分解物腐蚀金属、护套管密度大、生产过程中对设备要求高等缺点，因此目前只有少数有进口设备的厂家有能力生产，而国产设备由于控制精度差，无法生产氯化聚氯乙烯和聚氯乙烯复配物为原料的电力电缆护套管。而在聚丙烯改性领域，仅用弹性体和超细微米级无机填料或纳米级填料改性的聚丙烯无法满足电缆护套管的耐压、阻燃、耐冲击、密度低等综合要求(参见中国专利文献CN1211591A，CN1063199C，CN1286278A、01132320.5)。中国专利CN1091122C公开了一种动态交联的三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性性弹性体，由于采用了动态交联技术，制得的材料是以乙丙橡胶为基体的具有橡胶性质的热塑性弹性体，其以乙丙橡胶为主，而聚丙烯为辅的，所以改性后材料的特性偏向于柔性，只能用来做电缆的包皮，也不能满足本发明所涉及的以聚丙烯塑料为基体的电缆专用料的高刚性、阻燃、高强度等的要求，难以在埋地式中高压电力电缆用套管方面得到良好的应用。
【发明内容】
本发明所要解决的首要技术问题是根据电力电缆护套管的使用和施工要求、提供一种埋地式中高压电力电缆用套管，利用该专用料生产的电力电缆护套管具有工艺稳定、对生产设备要求低、耐压高、抗冲击、阻燃、刚性高、密度低等优点，并完全符合电力电缆护套管的生产、施工和使用要求。
本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种简单易行、对生产设备要求低、工艺稳定的生产上述套管的生产方法。
本发明解决上述首要技术问题所采用地技术方案为：该种埋地式中高压电力电缆用套管，其特征在于该套管采用纳米改性聚丙烯专用料，其有以下组分：聚丙烯100、弹性体6-12、阻燃剂15-40、纳米碳酸钙4-10、复合无机填料10-20、介酸酰胺0.1-1、颜料0.1-2、以上以聚丙烯的重量为基准。
上述弹性体优选二元乙丙橡胶EPR、三元乙丙橡胶EPDM、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶SBS、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡胶SEBS、辛烯-乙烯弹性体POE、乙烯-醋酸乙烯弹性体EVA中的至少一种。
上述纳米碳酸钙粒子的D90≤100纳米。
上述复合无机填料优选超细碳酸钙、蒙脱土、云母、硅灰石、滑石粉、硫酸钡、氢氧化铝、氢氧化镁的至少二种复配物。
上述聚丙烯优选均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，聚丙烯的熔体流动速率MFR≤3克/10分钟。
本发明解决上述再一个技术问题所采用的技术方案为：按照上述的配比配料，将配方中物料在高速混合机内混合8-12分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒，制得了电缆护套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，其中双螺杆挤出机料筒温度控制在180℃～220℃，螺杆转速控制在400～1200转/分钟，然后将专用料单螺杆挤出机熔化挤出，通过口模成型、冷却定型得到电缆护套管，其单螺杆挤出机的料筒温度控制在175℃～200℃，螺杆转速控制在40～120转/分钟，口模温度控制在175℃～190℃。
与目前用于生产电缆护套管的原料氯化聚氯乙烯和聚氯乙烯复配物相比，由于本发明在配方中加入了弹性体、纳米碳酸钙、复合无机填料和阻燃剂等助剂，使护套管具有加工稳定性好、加工工艺简单、护套管耐冲击、阻燃、耐高压、密度低、耐热等优点。本发明的护套管的典型性能如下： 项目 单位 指标 密度 Kg/m3 ≤1200 维卡软化温度 ℃ ≥120 环刚度 壁厚≤7.00mm KPa ≥4 环刚度 壁厚≥8.50mm KPa ≥8 摩擦系数 ≤0.40 体积电阻率 Ω.cm ≥1.0×1013 阻燃 FV-0 落锤冲击试验 9/10通过
本发明提供的生产方法，具有简单易行、对生产设备要求低、工艺稳定等优点和效果，适合在生产该专用套管上推广使用。
【具体实施方式】
以下结合实施例对发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合10分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在800转/分钟。将粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在190℃，螺杆转速控制在80转/分钟，口模温度控制在185℃。本实施例得到的护套管外径110毫米，壁厚5毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。其中配比为
聚丙烯 100
EPDM 9
阻燃剂八溴联苯醚 30
纳米碳酸钙 7
复合无机填料 15
介酸酰胺 0.5
钼铬红 1.0
以上以聚丙烯的重量为基准。
复合无机填料云母和超细碳酸钙粒子，二者配比为1∶1。
实施例2
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合12分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在180℃，螺杆转速控制在400转/分钟。粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在175℃，螺杆转速控制在120转/分钟，口模温度控制在190℃。本实施例的护套管外径90毫米，壁厚4毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。其配比为
聚丙烯 100
EPDM 12
阻燃剂 15
纳米碳酸钙 10
复合无机填料 20
介酸酰胺 0.5
钼铬红 1.0
以上以聚丙烯的重量为基准。
复合无机填料为蒙脱土和氢氧化铝的混合物，二者配比为1∶1。
实施例3
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合10分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在800转/分钟。粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在40转/分钟，口模温度控制在175℃。本实施例得到的护套管外径160毫米，壁厚5毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。
聚丙烯 100
EPR 6
阻燃剂 15
纳米碳酸钙 4
复合无机填料 10
介酸酰胺 0.5
钼铬红 1.0
以上以聚丙烯的重量为基准。
复合无机填料为蒙脱土、氢氧化铝的混合物，二者配比为1∶1。
实施例4
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合10分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在1000转/分钟。粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在185℃，螺杆转速控制在80转/分钟，口模温度控制在185℃。本实施例得到的护套管外径225毫米，壁厚9.5毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。
聚丙烯 100
SEBS 10
阻燃剂 20
纳米碳酸钙 8
复合无机填料 15
介酸酰胺 0.5
碳黑 1.0
复合无机填料为蒙脱土和氢氧化铝的混合物，二者配比为1∶1，
其中聚丙烯为均聚聚丙烯，聚丙烯的熔体流动速率MFR≤3克/10分钟，纳米碳酸钙粒子的D90≤100纳米。
实施例5
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合8分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在220℃，螺杆转速控制在1200转/分钟。粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在180℃，螺杆转速控制在80转/分钟，口模温度控制在185℃。本实施例得到护套管外径90毫米，壁厚4毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。
聚丙烯 100
SEBS 8
EPR 2
阻燃剂 40
纳米碳酸钙 8
复合无机填料 15
介酸酰胺 1
钼铬红 0.1
复合无机填料为蒙脱土、氢氧化铝、氢氧化镁的混合物，三者配比为1∶1∶1。
其中聚丙烯为均聚聚丙烯，聚丙烯的熔体流动速率MFR≤3克/10分钟，纳米碳酸钙粒子的D90≤100纳米。
实施例6
按如下配比配料将配方中物料在高速混合机内混合10分钟，然后将混合料在双螺杆挤出机内挤出造粒制得电力电缆套管用的纳米碳酸钙混杂改性阻燃聚丙烯专用料，双螺杆挤出机料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在1000转/分钟。粒料加到单螺杆挤出机内，在挤出机内熔融塑化，通过口模定型，再进行冷却、切割，即制得本发明涉及的护套管，单螺杆挤出机的料筒温度控制在200℃，螺杆转速控制在40转/分钟，口模温度控制在175℃。本实施例得到的护套管外径125毫米，壁厚5毫米，性能达到本发明中护套管的典型性能要求。
聚丙烯 100
SEBS 10
阻燃剂 20
纳米碳酸钙 8
复合无机填料 15
介酸酰胺 0.1
钼铬红 2.0
复合无机填料为蒙脱土和氢氧化铝的混合物，二者配比为1∶1，
其中聚丙烯为均聚聚丙烯，聚丙烯的熔体流动速率MFR≤3克/10分钟，纳米碳酸钙粒子的D90≤100纳米。