一种阻燃高散热改性聚丙烯电力管材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力耗材领域，具体而言，涉及一种阻燃高散热改性聚丙烯电力管材 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代化建设的快速发展，人口越来越集中，用电量加大，工业发展用电也不断 提高。通常情况下，高压电缆线都使用耐高温保护套管保护后埋入地下。由于高压电缆在负 荷状态下处于发热状态，管材内经常保持较高的温度，导致电缆绝缘层的使用寿命缩短，容 易发生老化龟裂、短路，进而引发安全事故，造成不必要的人身及财产损失。目前急需一种 散热性能好的电力用管材。
【发明内容】
[0003] 本发明的第一目的在于提供一种阻燃高散热改性聚丙烯电力管材，以提高管材的 散热性。
[0004] 本发明的第二目的在于提供一种阻燃高散热改性聚丙烯电力管材的制备方法，该 制备方法可制得散热性能良好，综合性能优异的电力管材。
[0005] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0006] -种阻燃高散热改性聚丙烯电力管材，主要由按重量份计的以下组分制作而成： 聚丙烯750-1000份、金刚石粉5-200份、石墨烯5-100份、银粉5-80份、氮化铝粉10-180份、氧 化聚乙烯蜡1-10份、乙烯-丙烯共聚物10-100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-100份、三元乙丙 橡胶10-80份、耐热聚乙烯50-150份、抗氧剂5-30份、阻燃剂80-300份、刚性填充料10-100 份、偶联剂5-30份以及氯化聚丙烯50-150份。
[0007] -种上述阻燃高散热改性聚丙烯电力管材的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 称取耐热聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、金刚石粉、石墨烯、银粉以及氮化铝粉，然后混 匀、造粒，制成第一初料；
[0009] 称取聚丙烯、氯化聚丙烯、抗氧剂、偶联剂、阻燃剂、刚性填充料、三元乙丙橡胶、乙 烯-丙烯共聚物以及乙烯-醋酸乙烯共聚物，然后混匀、造粒，制成第二初料；以及
[0010] 将所述第一初料和所述第二初料共混，挤出成型。
[0011] 本发明的有益效果：
[0012] 本发明提供的改性聚丙烯管材，其中含有高导热率的原料如金刚石粉、石墨烯、银 粉、氮化铝粉，阻燃剂以及抗氧化剂，因此具有阻燃、高散热、高抗冲击、刚性好的优势。本发 明提供的改性聚丙烯管材散热性能比国内同类现有管材提高100-200%，耐低温抗冲击性 能比现有管材提高30-80%，同时阻燃性能达到V0级，环刚度比现有产品提高20-30%，氧化 诱导时间比现有产品提高50-60%，使用寿命更长。本发明提供的阻燃高散热改性聚丙烯电 力管材的制备方法，具有制备过程简单，易于操作的特点，可以快速完成大量电力管材的制 作。
【具体实施方式】
[0013] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市售购买获得的常规产品。
[0014] 下面对本发明实施例的改性聚丙烯管材和改性聚丙烯管材的制备方法进行具体 说明。
[0015] 改性聚丙烯管材主要由按重量份计的以下组分制作而成：聚丙烯750-1000份、金 刚石粉5-200份、石墨稀5-100份、银粉5_80份、氮化错粉10-180份、氧化聚乙稀錯1_10份、乙 烯-丙烯共聚物10-100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-100份、三元乙丙橡胶10-80份、耐热聚 乙烯50-150份、抗氧剂5-30份、阻燃剂80-300份、刚性填充料10-100份、偶联剂5-30份以及 氯化聚丙烯50-150份。为了给电力管材着色，以便进行使用，还可在原料中加入5-10份的颜 料，以便制备具有颜色的电力管材。颜料可根据需要进行选择，例如可以采用铁红、镉红、碳 黑中的任一种。
[0016] 聚丙烯的分子量为5万~10万。氯化聚丙烯，含氯20~30% (体积分数）。氯化聚丙 烯具有极强的化学特性，如耐热、抗酸碱腐蚀等特性，从而可提高电力管材的使用寿命。氯 化聚丙烯与聚丙烯具有相同的主链，两者混合后，分子链可以相互缠绕，可充分地混合。
[0017] 金刚石粉、石墨烯、银粉、氮化铝粉传热效率高，具有较好的热导率，可提高电力管 材整体的传热能力，防止由于传热速度慢而导致电力管材热聚集。
[0018]氧化聚乙烯蜡具有较好的润滑性，利于填料的分散，使电力管材的性质更均一。
[0019] 乙烯-丙烯共聚物为乙烯和丙烯的嵌段共聚物，密度0.9~lg/cm3。乙烯-丙烯共聚 物具有好的冷、热冲击性能，能够改善电力管材的冷、热环境下的稳定性。
[0020] 乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量低于20% (重量分数）。乙烯-醋酸乙烯具 有较好的低温耐受性。由于在分子链中引入了醋酸乙烯，其抗冲击性能提高，而且与填料之 间的相溶性大大提尚。
[0021] 三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及二烯烃共聚产物，二烯烃单体可以选择乙叉降冰 片烯、双环戊二烯、4-己二烯等等。三元乙烯丙橡胶可选用牌号为昆仑J4045、美国陶氏 4725、美国陶氏3745中的任一种。
[0022]耐热聚乙烯使用温度可大于80°C，可改善电力管材的抗老化性能，可采用牌号为 扬子石化4000F、独山子5410ΑΑ等牌号。
[0023] 抗氧剂采用市售产品，抗氧剂1076(CAS号：2082-79-3)、抗氧剂1010(CAS号:6683-19-8)以及抗氧剂168 (CAS号：31570-04-4)，抗氧化剂可以抑制管材的中分子间的氧化反 应，从而减慢管材的老化速度。
[0024]阻燃剂可采用无机氧化物或者金属氧化物，如红磷、三氧化二铝、氢氧化铝、氢氧 化镁、八钼酸铵中的一种或多种。
[0025] 刚性填充料可选用硅灰石、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、钛白粉、晶须、云母中的一种 或多种。
[0026] 偶联剂可选用铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂以及铝酸酯偶联剂中的一 种或多种。
[0027]上述阻燃高散热改性聚丙烯电力管材的制备方法如下：
[0028]首先，称取耐热聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、金刚石粉、石墨烯、银粉以及氮化铝粉，混 匀、造粒，制成第一初料。
[0029]具体地，首选称取耐热聚乙烯50-150份、氧化聚乙烯蜡1-10份、金刚石粉5-200份、 石墨烯5-100份、银粉5-80份、氮化铝粉10-180份，然后混匀、造粒。
[0030] 由于聚合物的耐热聚乙烯、氧化聚乙烯蜡的存在，为了方便于混匀和造粒，可将各 种原料混合，然后进行加热使聚合物软化，再通过搅拌使粉末物质与软化的聚合物混合。较 佳地，加热温度在50~90°C，搅拌时间为5~20分钟。通过加热、搅拌混合后，再冷却至25~ 40°C，使得粉料与聚合物充分结合，形成稳定、均一的材料，然后利用造粒机进行造粒。优选 地，螺旋造粒机的工作条件为:140~235°C，挤出速度8~30转/min，以获得第一初料。
[0031] 其次，称取聚丙烯、氯化聚丙烯、抗氧剂、偶联剂、阻燃剂、刚性填充料、三元乙丙橡 胶、乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-醋酸乙烯共聚物，混匀、造粒，制成第二初料。较佳地，制作 具有特定颜色的电力管材时，可在制备第二初料的步骤中加入颜料。
[0032] 具体地，首选称取聚丙烯750-1000份、氯化聚丙烯50-150份、抗氧剂5-30份、偶联 剂5-30份、阻燃剂80-300份、刚性填充料10-100份、三元乙丙橡胶10-80份、乙烯-丙烯共聚 物10-100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-100份以及颜料5~10份，然后混勾、造粒。
[0033]为了使得各种原料之间的混合更加均匀，优选地，将各种原料混合后，于50~90°C 搅拌5-20分钟，然后冷却至25-40