一种电缆导管用改性聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新材料技术领域-高分子复合材料-高分子复合材料的加工改性技 术，具体涉及一种电缆导管用改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电缆导管的使用，有利于城市市容/交通以及环境的改善、避免电缆之间相互影 响及地下其它管线对电缆本身的影响。它具有较好的安全性和可靠性，对电缆起到了较好 的保护作用，大大减少了因外力破坏而引起的电缆故障，延长了电缆的使用寿命，施工时作 业面积小，工期较短，方便简易，还可提前预埋，解决多次施工多次破路的问题。由于电缆穿 管敷设有诸多优点，使电缆导管在城市电网建设和改造工程中的使用量与日俱增。
[0003] 电缆导管种类很多，性能各异，目前市场上比较常用的为PVC-U管材。PVC-U管材 作为电缆保护套管以管材质量轻、强度高、便于施工等优点在国外已被广泛推广。但由于 PVC-U管材虽然强度高，但脆性也大，在运输、卸货、安装过程中难免有些不规范操作而引起 管材破裂。而用户提出对于传统的开挖施工不仅对居民正常生活的形成了干扰，也增加了 交通、环境、周边建筑物的破坏和不良影响。同时对一些不允许开挖施工场所（如穿越河 道、高速公路、铁路、机场跑道、广场等），严重影响了施工的进度。
[0004] 因此，研发一种高性能非开挖的电缆导管显得越发紧迫，也具有良好的市场应用 前景。目前，国内外研宄较热门的有改性聚丙烯（MPP)管材。改性聚丙烯（MPP)原材料，它 采用特殊配方和加工工艺制造的新型塑料管道，良好的物理化学性能，可被广泛用作电缆 导管中。开发改性聚丙烯电缆导管，就是为解决这一问题，同时非开挖技术提高了社会效益 和经济效益显著，使市容环境极大改善。
[0005] 研宄改性聚丙烯（MPP)管材首先必须研宄改性聚丙烯（MPP)管材专用复合材 料。目前，国内研宄改性聚丙烯（MPP)管材专用材料已有相关报道，例如中国发明专利 CN102516669A、CN102558398A、CN10294689A、CN102911504A、CN1508925A、CN101698722A、 CN102311576A、CN102617931A、CN102361280A等。但这些专利往往仅局限于对PP进行简单 的填充改性，例如CN102361280A加入玻璃钢改性聚丙烯，虽能提高管材的强度，但提高了 管材成本，也使得加工不易；CN102311576A加入溴系阻燃剂和无机阻燃剂可提高管材阻燃 性能，但造成了环境污染；CN1508925A加入大量无机填料，易发生团聚导致管材易脆断等， 难以在非开挖电缆导管方面得到良好的应用。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的首要技术问题是根据非开挖电缆导管的使用和施工要求，提供 一种电缆导管用改性聚丙烯复合材料，利用该复合材料可制备性能优异的非开挖电缆导 管。该复合材料具有⑴优良的电气绝缘性；⑵抗冲击性能好；⑶热变形温度比较高，低 温抗冲击性能较佳，可在-l〇°C - 70°C的环境温度下长期使用；(4)较佳的抗拉性能和抗压 性能；(5)施工安全可靠、周期短、施工成本低等优点，完全符合用于非开挖电缆导管的生 产、使用、施工要求。
[0007] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种简单易行、对生产设备要求低、工 艺稳定可控的制备方法。
[0008] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种电缆导管用改性聚丙烯复合材 料，其特征是：该复合材料由下述重量份的原料组成：聚丙烯100份，聚烯烃类热塑性弹性 体5-10份，活性纳米无机填料4-25份，抗氧剂为|3 - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸 正十八碳醇酯：〇. 2-0. 4份，阻燃剂2-8份，其中聚丙烯为无规共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的 混合物，质量比为1:1-3:1，以上以聚丙烯的质量为基准。
[0009] 更进一步的，所述的聚烯烃类热塑性弹性体为茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性 弹性体乙烯-辛烯共聚物（POE)，优选为美国陶氏的8999、8842、8200和日本三井的DF810、 DF840中一种或多种组合而成。
[0010] 更进一步的，所述的活性纳米无机填料为有机改性无机纳米粒子，作为优选无机 纳米粒子为轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉、云母中的一种或多种组合而成，无机粒子规格为 2000-3500目；作为优选有机改性剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂的一种或两种组合而 成。
[0011] 更进一步的，所述的阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂共混而成，无机阻燃剂作 为优选为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌中的一种或多种组合而成，有机阻燃剂为三聚氰胺、 聚磷酸铵、多聚磷酸铵中的一种或多种组合而成。
[0012] 本发明所述的这种电缆导管用改性聚丙烯复合材料的制备方法，该方法的步骤如 下：按所述配方的原料混合后作为备料，将备料在高速搅拌机中充分搅拌至75°c，然后将 搅拌均匀的混合物冷却，置于烘箱中干燥，最后将混合物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒， 制得电缆导管用改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机螺杆6段温度从加料口到机头分 别为 188、191、194、196、199、184°C，螺杆转速控制在 50-100r/min。
[0013] 更进一步的，所述的配方原料中活性纳米无机填料的制备方法为：将无机纳米粒 子首先倒入料筒温度60-80°C的高速搅拌机中搅拌8-16分钟，转速为600-800r/min，再将 质量百分比为1. 0-2. 0%的有机改性剂滴加到高速混合机中，混合6-10min后出料即得活 性纳米无机填料。
[0014] 本发明的有益效果为：本发明电缆导管用改性聚丙烯专用复合材料具有良好的物 理化学性能，能够在较大温度范围内长期使用；本发明提供的复合材料及制备方法，具有简 易易行、对生产设备要求低、工艺稳定等优点和效果，适合在生产电缆套管上推广应用。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发 明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
[0016] 实施例1 :
[0017] -种电缆导管用改性聚丙烯复合材料及其制备方法，其配方按以下重量份组成， 聚丙烯混合物（无规共聚聚丙烯：均聚聚丙烯质量比为1:1) 100份、聚烯烃热塑性弹性体乙 烯-辛烯共聚物（美国陶氏8999)5份、活性纳米无机填料（轻质碳酸钙2500目、钛酸酯偶 联剂改性）4份、抗氧剂为(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.2份、阻 燃剂（氢氧化铝：三聚氰胺质量比为2:1)2份。
[0018] 活性纳米无机填料的制备方法为将轻质碳酸钙首先倒入料筒温度60°C的高速搅 拌机中搅拌8分钟，转速为600r/min，再将1. 0% (质量百分比）的钛酸酯偶联剂滴加到高 速混合机中，混合6min后出料即得活性纳米无机填料。
[0019] 复合材料制备方法如下：将备料在高速搅拌机中充分搅拌至75°C，然后将搅拌均 匀的混合物冷却，置于烘箱中干燥，最后将混合物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，制得电 缆导管用改性聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机螺杆6段温度从加料口到机头分别为 188、191、194、196、199、184°C，螺杆转速控制在 50r/min。
[0020] 实施例2 :
[0021] -种电缆导管用改性聚丙烯复合材料及其制备方法，其配方按以下重量份组成， 聚丙烯混合物（无规共聚聚丙烯：均聚聚丙烯质量比为2:1) 100份、聚烯烃热塑性弹性体 乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏8200)8份、活性纳米无机填料（滑石粉3000目、硅烷偶联剂 改性）8份、抗氧剂为(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.3份、阻燃剂 (氢氧化镁：聚磷酸铵质量比为3:1)4份。
[0022] 活性纳米