一种环保型高分子硅芯管及其制备方法与流程

本发明涉及硅芯管，具体涉及一种环保型高分子硅芯管及其制备方法。

背景技术：

1、硅芯管是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，因此，这种管材常用来做光缆或电缆的保护管道。硅芯管可以避免因挤压、冲撞、地动等引起的对线缆的机械破坏，保护缆线免受土壤中的酸、碱、盐及化学品有害物质的侵蚀，有效防止田鼠、白蚁等生物啮食、啃咬。

2、硅芯管产品对内部硅芯层有一定的要求，例如摩擦系数小、机械强度高、耐腐蚀、绝缘性能好等，同时目前的硅芯管也越来越注重其环保性能。申请号为202111503595.9的国内专利公开了一种低摩擦系数的硅芯管及其制备方法，该硅芯管包括同步挤压复合的硅芯层和外保护层，硅芯层包括以下重量份的原料：载体树脂20-30份、改性硅酮树脂45-55份、油酸酰胺5-10份、润滑剂1-2份、阻燃剂fr-302c 2-5份、相容剂1-3份。该发明制备得到了低摩擦系数的硅芯管，且环保性较高，但是其硅芯层使用了大量的硅酮树脂作为减摩材料，虽然整体性能较为理想，但是价格偏高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种环保型高分子硅芯管及其制备方法，该高分子硅芯管力学性能优良，硅芯层内壁光滑度高，同时硅芯层阻燃性好，环保性能高。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种环保型高分子硅芯管，所述硅芯管包括硅芯外管和位于硅芯外管中的硅芯层；

4、所述硅芯层的原料包括以下组分：高密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、有机改性镁铝水滑石粉、二氧化硅包覆玄武岩纤维、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧化剂；

5、所述硅芯外管的原料包括以下组分：高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、聚烯烃弹性体、二氧化硅包覆玄武岩纤维、润滑剂、抗氧化剂。

6、优选的，所述硅芯层的原料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯100份、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物5-10份、有机改性镁铝水滑石粉23-29份、二氧化硅包覆玄武岩纤维1.5-2.3份、硅烷偶联剂1-1.5份、润滑剂0.1-0.25份、抗氧化剂0.1-0.3份。

7、优选的，所述硅芯外管的原料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯100份、茂金属聚乙烯5-10份、聚烯烃弹性体3-6份、二氧化硅包覆玄武岩纤维3-5.5份、润滑剂0.15-0.3份、抗氧化剂0.1-0.3份。

8、优选的，所述有机改性镁铝水滑石粉的制备方法包括以下步骤：向水中加入聚乙二醇，混合均匀后，在氮气气氛保护下，加入甲苯二异氰酸酯和镁铝水滑石粉，然后加热至60-65℃并恒温搅拌4-5h，再缓慢加入盐酸溶液，加入完毕后继续恒温搅拌2-3h，之后冷却至室温，经过滤、乙醇洗涤、真空干燥，经研磨制备得到有机改性镁铝水滑石粉。

9、优选的，有机改性镁铝水滑石粉的制备方法中，所述水、聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯、镁铝水滑石粉、盐酸的体积质量比为100l：(5-15)kg：(0.2-0.35)kg：(5-10)kg：(0.3-0.6)l。

10、优选的，所述镁铝水滑石粉中镁与铝的摩尔比为(0.7-1)：1，其粒径d50为0.3-0.8μm；所述聚乙二醇的数均分子量为800-1500；所述盐酸的质量分数为10％-20％。

11、优选的，所述二氧化硅包覆玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：将乙醇和水进行混合，得乙醇/水混合液；向所述乙醇/水混合液中加入玄武岩纤维，同时进行机械搅拌和超声分散，然后同时滴加氨水和正硅酸乙酯的乙醇溶液，滴加完毕后，继续机械搅拌5-7h，再进行过滤、洗涤、真空干燥，即得二氧化硅包覆玄武岩纤维。

12、优选的，所述乙醇/水混合液中，乙醇和水的体积比为1：(0.15-0.2)；所述氨水的质量分数为25％-28％；正硅酸乙酯的乙醇溶液中，正硅酸乙酯的质量分数为25％-30％；所述玄武岩纤维的长度为500-800μm，直径为9-13μm；

13、所述乙醇/水混合液与玄武岩纤维、氨水、正硅酸乙酯的乙醇溶液的体积质量比为10l：(0.2-0.4)kg：(0.15-0.2)l：(0.7-1.2)l。

14、优选的，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙中的至少一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。

15、作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种环保型高分子硅芯管的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)称取硅芯层的各原料，将原料混合均匀后加入至螺杆挤出机中混合熔融；称取硅芯外管的各原料，将原料混合均匀后加入至螺杆挤出机中混合熔融；

17、(2)通过上述两台螺杆挤出机同步挤压复合，再经过真空定型、冷却，制备得到环保型高分子硅芯管。

18、本发明的技术效果是：

19、1、本发明在制备硅芯管的硅芯层时，掺入大量的有机改性镁铝水滑石粉，该有机改性镁铝水滑石粉上接枝有机链段，一方面增强了镁铝水滑石粉的分散性能，使其高效分散于树脂基体中，另一方面在制备硅芯层时，使镁铝水滑石粉与树脂基体之间的相容性增强。

20、本发明在硅芯层中加入适宜量的有机改性镁铝水滑石粉，使硅芯层的均匀度高，内壁摩擦系数小，并能提升硅芯层的强度、刚度以及尺寸稳定性等，且该有机改性镁铝水滑石粉具有较高的阻燃性能，从而使硅芯层的阻燃性能好。

21、2、本发明中的二氧化硅包覆玄武岩纤维，玄武岩纤维表面包覆有具有一定粗糙度的二氧化硅，整体强度高，而在硅芯外管、硅芯层中均加入适量的二氧化硅包覆玄武岩纤维，可使玄武岩纤维稳定镶嵌于树脂中，可使硅芯管的强度明显提升，不易断裂，且不易开裂，并能提升硅芯管的耐腐蚀性能。

22、3、本发明中的硅芯外管采用高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、聚烯烃弹性体作为树脂基体，硅芯层采用高密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物作为树脂基体，可使共挤出得到的硅芯外管和硅芯层之间结合力强，在受到较大外力时，也不会分层，结构稳定性强度。且硅芯外管和硅芯层的树脂配置，可增强树脂基体与其它材料之间的结合力，从而利于硅芯管整体保持较高的机械强度。

23、4、本发明硅芯管整体具有优良的力学性能，且硅芯层内壁光滑度高，同时硅芯层阻燃性好，即使燃烧也可有效减少盐雾和有毒气体的产生，具有较高的环保性能。

技术特征：

1.一种环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述硅芯管包括硅芯外管和位于硅芯外管中的硅芯层；

2.根据权利要求1所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述硅芯层的原料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯100份、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物5-10份、有机改性镁铝水滑石粉23-29份、二氧化硅包覆玄武岩纤维1.5-2.3份、硅烷偶联剂1-1.5份、润滑剂0.1-0.25份、抗氧化剂0.1-0.3份。

3.根据权利要求1所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述硅芯外管的原料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯100份、茂金属聚乙烯5-10份、聚烯烃弹性体3-6份、二氧化硅包覆玄武岩纤维3-5.5份、润滑剂0.15-0.3份、抗氧化剂0.1-0.3份。

4.根据权利要求1所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述有机改性镁铝水滑石粉的制备方法包括以下步骤：向水中加入聚乙二醇，混合均匀后，在氮气气氛保护下，加入甲苯二异氰酸酯和镁铝水滑石粉，然后加热至60-65℃并恒温搅拌4-5h，再缓慢加入盐酸溶液，加入完毕后继续恒温搅拌2-3h，之后冷却至室温，经过滤、乙醇洗涤、真空干燥，经研磨制备得到有机改性镁铝水滑石粉。

5.根据权利要求4所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，有机改性镁铝水滑石粉的制备方法中，所述水、聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯、镁铝水滑石粉、盐酸的体积质量比为100l：(5-15)kg：(0.2-0.35)kg：(5-10)kg：(0.3-0.6)l。

6.根据权利要求4所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述镁铝水滑石粉中镁与铝的摩尔比为(0.7-1)：1，其粒径d50为0.3-0.8μm；所述聚乙二醇的数均分子量为800-1500；所述盐酸的质量分数为10％-20％。

7.根据权利要求1所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述二氧化硅包覆玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：将乙醇和水进行混合，得乙醇/水混合液；向所述乙醇/水混合液中加入玄武岩纤维，同时进行机械搅拌和超声分散，然后同时滴加氨水和正硅酸乙酯的乙醇溶液，滴加完毕后，继续机械搅拌5-7h，再进行过滤、洗涤、真空干燥，即得二氧化硅包覆玄武岩纤维。

8.根据权利要求7所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述乙醇/水混合液中，乙醇和水的体积比为1：(0.15-0.2)；所述氨水的质量分数为25％-28％；正硅酸乙酯的乙醇溶液中，正硅酸乙酯的质量分数为25％-30％；所述玄武岩纤维的长度为500-800μm，直径为9-13μm；

9.根据权利要求1所述的环保型高分子硅芯管，其特征在于，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙中的至少一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的环保型高分子硅芯管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及硅芯管技术领域，提出了一种环保型高分子硅芯管及其制备方法，硅芯管包括硅芯外管和位于硅芯外管中的硅芯层；硅芯层的原料包括以下组分：高密度聚乙烯、乙烯‑丙烯酸酯‑马来酸酐三元共聚物、有机改性镁铝水滑石粉、二氧化硅包覆玄武岩纤维、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧化剂；硅芯外管的原料包括以下组分：高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、聚烯烃弹性体、二氧化硅包覆玄武岩纤维、润滑剂、抗氧化剂。本发明高分子硅芯管力学性能优良，硅芯层内壁光滑度高，同时硅芯层阻燃性好，环保性能高。

技术研发人员：马振峰,马子琪,郭路军,马清晨
受保护的技术使用者：任丘市凯华通讯电力器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16