一种硅芯管及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种硅芯管及其制备方法。用所述高分子防紫外助剂作为助剂添加到中密度聚乙烯基体中制备硅芯管，与聚乙烯基体具有良好的相容性，能够克服无机阻燃剂难以分散的缺点，均匀分布于管材中，充分发挥其阻燃性能，制得的硅芯管为双层管结构，双层结构赋予硅芯管高强度、优异的阻燃性能，且在耐摩擦性能、耐环境开裂能力方面表现优异，具有极高的使用安全性能。具有极高的使用安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅芯管及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种硅芯管及其制备方法。
技术背景
[0002]硅芯管是由美国AT&T公司于上世纪八十年代专利技术的，硅芯管是一种用硅胶塑料同步挤压进高密度聚乙烯管而形成一种内部带有固体润滑层的管材，由于固体润滑层可以降低光、电缆在管道内反复抽取的摩擦阻力，与传统的水泥、聚氯乙烯子母管等保护管道相比，硅芯管具有便于安装、敷设、滑爽性好、质量稳定、使用寿命长等特点，因此常用来作为光缆或电缆的保护管道。硅芯管在作电缆管道时需要具备阻燃性能，否则当内部线缆发生短路时，很容易造成燃烧现象，影响使用安全。
[0003]聚乙烯是一种无臭、无味、无毒的热塑性塑料，具有耐冲击性好、耐腐蚀、原料来源丰富的特点，广泛薄膜、机械零件、日用品、管材、电缆绝缘和涂层等。随着国家城市进展加快，城市的综合管廊及隧道建设越来越多，在这些工程中需要铺设大量通信线路，聚乙烯为通信光缆保护的首选材质。传统的聚乙烯根据分子量大小、分子结构分为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯。高密度聚乙烯具有优异的耐低温性、高抗冲击性、耐磨耗性能，电性能好，但耐环境应力开裂差，使用寿命短；低密度聚乙烯具有良好的柔初性以及抗冲击性，但强度低，热变形温度低，耐热性差，长时间会导致管材变形，从而影响其使用寿命，因此上述两种聚乙烯作为硅芯管材料均具有很大缺陷。
[0004]为了弥补上述缺陷，目前常用的方法是低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混合使用，为增大强度，需要添加大量的高密度聚乙烯，而高密度聚乙烯是对环境应力开裂极为敏感的材料，加入高密度聚乙烯含量大越大，管材易应力开裂，寿命越短；由于隧道和管廊空间有限，大量的通信线路与高压电缆线路距离很近，高压电缆长时间发热，在周围会产生大量热量，而聚乙烯热变形温度不高，其耐热性差，长时间会导致管材变形，从而影响其使用寿命；此外，硅芯管在作电缆管道时需要具备阻燃性能，为了提高硅芯管的阻燃性能，常加入阻燃剂，阻燃剂的分布不均会降低硅芯管的机械性能。因此，研究开发一种强度高，阻燃性能优异，耐环境开裂的硅芯管很有必要。

技术实现思路

[0005]为解决至少一种
技术介绍
中提及的聚乙烯硅芯管存在的技术问题，本专利技术的目的之一旨在提供一种高分子阻燃剂用于制备硅芯管，所述高分子阻燃剂以乙二酸、三聚氰胺、羧乙基苯基磷酸为原料，具有优异的阻燃性能，与聚乙烯基体具有良好的相容性，能够克服无机阻燃剂难以分散的缺点，均匀分布于管材中，充分发挥其阻燃性能。
[0006]本专利技术目的之二旨在提供一种硅芯管，该硅芯管为双层管结构，芯层和外层均采用中密度聚乙烯为基体，芯层和外层均添加高分子阻燃剂，双层结构赋予硅芯管高强度、优异的阻燃性能，且在耐摩擦性能、耐环境开裂能力方面表现优异，具有极高的使用安全性能。
[0007]本专利技术的目的之三旨在提供一种硅芯管的制备方法，通过将外层原料、芯层原料分别熔融后，同步挤压复合制得，方法简单易操作，制得的硅芯管综合性能优异，使用安全性能高，适宜规模化生产。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术提供以下技术方案。
[0009]根据本专利技术的第一个目的，提供一种高分子阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
[0010]1)将7重量份的乙二酸加入到90～100重量份的二甲基亚砜中，搅拌溶解，将5～6重量份的三聚氰胺溶于20～50重量份的30～40wt％甲醇水溶液中，再滴加到乙二酸的二甲基亚砜溶液中，50～60℃下搅拌反应3.5～5h，停止反应后，将反应液进行抽滤，并用甲醇进行洗涤至少5次，产物干燥得胺盐；
[0011]2)将步骤1)得到的胺盐与羧乙基苯基磷酸、三聚氰胺、磷酸铵混合，加入到30～50重量份的去离子水中，氮气保护下，升高温度至150～160℃，搅拌反应3～4.5h；
[0012]3)将温度升至180～190℃，反应2～3h，继续升高温度至230～250℃后，1.0MPa下反应6～10h，反应产物冷却至室温，干燥后粉碎至粒径5μm以下，即得高分子阻燃剂。
[0013]在一些具体实施方案中，步骤1)中尿素的乙醇溶液的滴加速度为0.1～0.2mL/s。
[0014]在一些具体实施方案中，步骤1)中干燥是指在50～60℃的真空烘箱中干燥至恒重。
[0015]在一些具体实施方案中，步骤2)中胺盐、磷酸、三聚氰胺、磷酸铵的添加重量比为10:8～10:2～3:0.1～0.2。
[0016]在一些具体实施方案中，步骤3)中的升温速率是5～10℃/min。
[0017]通过采用上述技术方案，以乙二酸、三聚氰胺、羧乙基苯基磷酸为原料，采用高温高压溶液聚合法制备新型高分子阻燃剂，分子中含有磷、氮元素，兼具酸源和气源的功能，具有优异的阻燃性能，该聚合物分子链还有苯环以及碳链，与中密度聚乙烯基体复合后用以制备硅芯管，能够与中密度聚乙烯基体较好的相容，进一步克服无机阻燃剂难以分散的缺点，均匀分布于管材中，充分发挥其优异的阻燃性能。
[0018]上述所述高分子阻燃剂在硅芯管中的应用，包括利用上述方法制备得到的高分子阻燃剂作为助剂添加到中密度聚乙烯基体中制备硅芯管。
[0019]根据本专利技术的第二个目的，提供一种硅芯管，为双层管结构，包括：
[0020]外层，以中密度聚乙烯为基体，还包括苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯、氨基修饰的碳纤维、前述所述高分子阻燃剂和抗氧化剂；
[0021]芯层，以中密度聚乙烯为基体，还包括前述所述高分子阻燃剂、有机硅助剂；其中
[0022]苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯的接枝率为18～24％。
[0023]在一些具体实施方案中，中密度聚乙烯的分子量为15～20万，相对密度为0.93-0.95g/cm3。
[0024]在一些具体实施方案中，超高分子量聚乙烯的分子量为250～300万。
[0025]在一些具体实施方案中，抗氧化剂为二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、叔丁基对苯二酚中的一种或几种；
[0026]在一些具体实施方案中，有机硅助剂为甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷中的一种或几种。
[0027]本专利技术提供的硅芯管为双层管结构，外层材料中苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量
聚乙烯的添加，不仅加工性能得到提高，且机械强度增强，碳纤维经处理后添加，能够均匀的分布在中密度聚乙烯基体内，不易团聚，使外管层的机械性能、摩擦性能得到提高，高分子阻燃剂不仅使硅芯管具有优异的阻燃性能，且与基体相容性好，能均匀分布于基体内；芯层材料中同样加入了高分子阻燃剂，能够有效防止硅芯管内部安放的线缆发生短路造成的燃烧现象，提高硅芯管的使用安全性；外层和芯层结构，使硅芯管在机械强度、阻燃性能，在耐摩擦性能、耐环境开裂能力方面具有优异的表现。
[0028]在一些具体实施方案中，所述苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯通过下述方法制备得到：
[0029]1)将1重量份的邻苯二胺和0.8～1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分子阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)将7重量份的乙二酸加入到90～100重量份的二甲基亚砜中，搅拌溶解，将5～6重量份的三聚氰胺溶于20～50重量份的30～40wt％甲醇水溶液中，再滴加到乙二酸的二甲基亚砜溶液中，50～60℃下搅拌反应3.5～5h，停止反应后，将反应液进行抽滤，并用甲醇进行洗涤至少5次，产物干燥得胺盐；2)将步骤1)得到的胺盐与羧乙基苯基磷酸、三聚氰胺、磷酸铵混合，加入到30～50重量份的去离子水中，氮气保护下，升高温度至150～160，℃搅拌反应3～4.5h；3)将温度升至180～190℃，反应2～3h，继续升高温度至230～250℃后，1.0MPa下反应6～10h，反应产物冷却至室温，干燥后粉碎至粒径5μm以下，即得高分子阻燃剂。2.权利要求1所述高分子阻燃剂在硅芯管中的应用，其特征在于，包括利用权利要求1所述高分子阻燃剂作为助剂添加到中密度聚乙烯基体中制备硅芯管。3.一种硅芯管，其特征在于，为双层管结构，具体包括：外层，以中密度聚乙烯为基体，还包括苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯、氨基修饰的碳纤维、权利要求1所述方法获得的高分子阻燃剂和抗氧化剂；芯层，以中密度聚乙烯为基体，还包括权利要求1所述方法获得的高分子阻燃剂、有机硅助剂；其中苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯的接枝率为18～24％。4.根据权利要求3所述硅芯管，其特征在于，苯并咪唑羧酸脂接枝超高分子量聚乙烯通过下述方法制备得到：1)将1重量份的邻苯二胺和0.8～1.2重量份的二元羧酸混合，加入到10～20重量倍的1.0～2.0mol/L的HCl溶液中，氮气保护下搅拌反应8～14h；2)反应结束后抽滤，滤饼用NaOH溶液洗涤至洗出液pH为中性，过滤，干燥，然后与0.4～0.8重量份的丙烯醇混合，搅拌反应1～3h，即得苯并咪唑羧酸脂；3)将1重量份的超高分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保清，卢方舟，陈兆行，
申请(专利权)人：任丘市长江邮电器材有限公司，
类型：发明
国别省市：