多层复合改性聚丙烯电力管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层复合改性聚丙烯电力管及其制备方法，属于复合电力管道技术领域，多层复合改性聚丙烯电力管包括由内之外依次设置的内层、发泡层和外层；内层、发泡层和外层均包括改性填料，改性填料为依次经超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理和的无机混合物，无机混合物为纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅的混合物。所得多层复合改性聚丙烯电力管层与层之间具有良好的接合性，即使在重压下也不易分层，且多段复合管焊接后，接缝处也具有良好的拖拉强度。良好的拖拉强度。

【技术实现步骤摘要】
多层复合改性聚丙烯电力管及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合电力管道
，具体涉及一种多层复合改性聚丙烯电力管及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯管材具有密度小、无毒、无味，强度、硬度和刚度等力学性能佳的特点。被广泛用于电力、化工等领域。市面上常见的聚丙烯管材有单层结构，也有多层结构(多层复合管)。其中多层结构的聚丙烯管材由于具有发泡层，相较于单层的实壁管质量轻、成本低，且抗冲击性能、隔音、隔热性能更好。如申请号为202110579278.9的中国专利技术专利，公开了一种聚丙烯超静音管道及其制备方法，通过在中间层和内层的聚丙烯基体上接枝金属有机框架材料，具有中空多孔结构的金属有机框架材料可以有效提高聚丙烯材料的静音效果，同时还可以使管材具有良好的力学性能，使管道能够满足各种复杂环境下的使用要求。但是目前这类具有发泡层的聚丙烯复合管存在焊接处强度不够，重压下层间易分离的问题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：如何克服聚丙烯复合管易分层和焊接处易断裂的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：多层复合改性聚丙烯电力管，包括由内之外依次设置的内层、发泡层和外层；
[0005]所述内层包括如下重量份的原料：
[0006]聚丙烯100份、改性填料8～12份、低密度聚乙烯15～25份和润滑剂1～2份；
[0007]所述发泡层包括如下重量份的原料：
[0008]聚丙烯100份、改性填料2～5份、发泡剂1～3份和发泡助剂0.5～1份；
[0009]所述外层包括如下重量份的原料：
[0010]聚丙烯100份、改性填料15～25份、低密度聚乙烯8～15份和抗氧剂1～3份；
[0011]所述改性填料为依次经超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理的无机混合物，所述无机混合物为纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅的混合物。
[0012]本专利技术采用的另一种技术方案为：多层复合改性聚丙烯电力管的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、在内层、中层和外层的原料分别搅拌均匀得到内层共混料、中层共混料和外层共混料；
[0014]S2、三种共混料进行多层共挤，然后复合，再经定径、冷却后得到多层复合改性聚丙烯电力管；
[0015]所述内层包括如下重量份的原料：
[0016]聚丙烯100份、改性填料8～12份、低密度聚乙烯15～25份和润滑剂1～2份；
[0017]所述发泡层包括如下重量份的原料：
[0018]聚丙烯100份、改性填料2～5份、发泡剂1～3份和发泡助剂0.5～1份；
[0019]所述外层包括如下重量份的原料：
[0020]聚丙烯100份、改性填料10～15份、低密度聚乙烯8～15份和抗氧剂1～3份；
[0021]所述改性填料为依次经超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理和的无机混合物，所述无机混合物为纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅的混合物。
[0022]本专利技术的有益效果在于：通过超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理对无机填料进行改性，改善界面结合性能，添加少量偶联剂对无机填料进行改性后，使得所得具有发泡层的多层复合改性聚丙烯电力管的层与层之间具有良好的接合性，即使在重压下也不易分层，且多段复合管焊接后，接缝处也具有良好的拖拉强度。
具体实施方式
[0023]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
[0024]本专利技术的多层复合改性聚丙烯电力管，包括由内之外依次设置的内层、发泡层和外层；
[0025]所述内层包括如下重量份的原料：
[0026]聚丙烯100份、改性填料8～12份、低密度聚乙烯15～25份和润滑剂1～2份；
[0027]所述发泡层包括如下重量份的原料：
[0028]聚丙烯100份、改性填料2～5份、发泡剂1～3份和发泡助剂0.5～1份；
[0029]所述外层包括如下重量份的原料：
[0030]聚丙烯100份、改性填料10～15份、低密度聚乙烯8～15份和抗氧剂1～3份；
[0031]所述改性填料为依次经超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理和的无机混合物，所述无机混合物为纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅的混合物。
[0032]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理对无机填料进行改性，改善界面结合性能，使得在少量添加偶联剂对无机填料进行改性后，即可显著改善无机填料与树脂体系的相容性、分散性，使得所得具有发泡层的复合管层与层之间具有良好的接合性，即使在重压下也不易分层，且多段复合管焊接后，接缝处也具有良好的拖拉强度。
[0033]进一步地，内层、发泡层和外层的壁厚比为1:1.2～1.8:0.8～1。
[0034]进一步地，纳米碳酸钙的粒径为100～800nm(0.1
‑
0.8μm)，所述碳化硅的粒径为500～700nm，所述纳米氮化硅的粒径为20～40nm。
[0035]纳米碳酸钙采用玫瑰晶型纳米碳酸钙，来自福建省万旗非金属材料有限公司。进一步地，所述改性填料的制备方法为：将纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅混合后球磨45～120s后得到无机混合物，对无机混合物进行超声空化处理，烘干后于
‑
130℃以下进行深冷处理后，然后加入无机混合物质量0.1～0.5％的偶联剂混合搅拌，得到改性填料。
[0036]进一步地，按重量百分比计，无机混合物由65～80％的纳米碳酸钙、15～25％的碳化硅和5～10％的纳米氮化硅组成。
[0037]从上述描述可知，碳化硅和纳米氮化硅具有良好的导热性，选择较大粒径的碳化硅配合纳米级的碳酸钙和氮化硅，可在球磨过程中先实现物理改性，使部分小粒径的碳酸钙和氮化硅可附着在碳化硅上，再后续对聚丙烯进行改性时，相较于直接分散混合，对管材
的增强和导热性能改善效果更佳，同时为了保证管材的力学性能，无机混合物的组成应控制在上述比例内。
[0038]进一步地，超声空化处理的功率为20000
‑
30000Hz，时间为12～20min。
[0039]进一步地，深冷处理的温度为
‑
130℃～
‑
150℃，时间为1～2h，降温速率为10～20℃/min，优选的为15℃/min。
[0040]从上述描述可知，先进行超声空化处理可以产生局部高温，高压环境，瞬时作用力大，可以较好地冲击和分散无机混合物的聚合，经过超声空化处理后的无机混合物再进行深冷处理，能够进一步提升改性效果，深冷处理和超声空化处理的顺序会影响改性效果，顺序变化会导致改性后管材力学性能降低。
[0041]进一步地，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯。无规共聚聚丙烯，型号3003，产自中国台湾台塑；或型号为T30S，产自中景石化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多层复合改性聚丙烯电力管，其特征在于，包括由内之外依次设置的内层、发泡层和外层；所述内层包括如下重量份的原料：聚丙烯100份、改性填料8～12份、低密度聚乙烯15～25份和润滑剂1～2份；所述发泡层包括如下重量份的原料：聚丙烯100份、改性填料2～5份、发泡剂1～3份和发泡助剂0.5～1份；所述外层包括如下重量份的原料：聚丙烯100份、改性填料10～15份、低密度聚乙烯8～15份和抗氧剂1～3份；所述改性填料为依次经超声空化处理、深冷处理和偶联剂表面处理和的无机混合物，所述无机混合物为纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅的混合物。2.根据权利要求1所述的多层复合改性聚丙烯电力管，其特征在于，所述内层、发泡层和外层的壁厚比为1:1.2～1.8:0.8～1。3.根据权利要求1所述的多层复合改性聚丙烯电力管，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径为100～800nm，所述碳化硅的粒径为500～700nm，所述纳米氮化硅的粒径为20～40nm。4.根据权利要求1所述的多层复合改性聚丙烯电力管，其特征在于，所述改性填料的制备方法为：将纳米碳酸钙、碳化硅和纳米氮化硅混合后球磨45～120s后得到无机混合物，对无机混合物进行超声空化处理，烘干后于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑依明，张骁龙，
申请(专利权)人：福建俊榕能源有限公司，
类型：发明
国别省市：