專利名稱：一種塑鋼復合電纜導管及其制作方法
技術領域：
本發明涉及城網電力改造架空線入地技術領域，特別是涉及一種新型高性能電纜導管一塑鋼復合電纜導管及其制作方法。
背景技術：
對現行使用的電力導管進行分析，目前使用的有鋼管、鍍鋅鋼管、涂塑鋼管、海泡石維綸水泥管、聚氯乙烯(PVC)管、氯化聚氯乙烯(CPVC)管、聚乙烯(PE)管、改性聚丙烯(MPP)電纜導管、玻璃鋼夾砂電纜導管等。以上電纜導管雖然具有一定的優越性，但由于使用的材料的局限性，這些電纜導管具有一定的弊端
①鋼管，具有很高的強度，但不耐常規的腐蝕，現已被淘汰；
②鍍鋅鋼管，具有鋼管較好的機械強度，但屬于有縫直焊鋼管，焊縫內層焊接處存在大量毛刺，容易在進行穿纜時劃傷電纜；
③涂塑鋼管，在耐腐蝕方面有了改進，但容易產生渦流，且成本高，除特殊地段外，一般不選用；
④PVC管，耐腐絕緣，但機械強度差，難承受重的荷載，且最高耐熱溫度為80°C，導熱系數O. 17，根本達不到電纜防護的技術要求；
⑤CPVC管，比PVC管耐熱溫度高，達到93°C，但機械強度偏低，仍滿足不了電纜排管入地所需的強度，如果采用加厚設計，成本提高；
⑥PE管，耐熱僅70°C，也滿足不了技術指標； ⑦MPP管，是在PP基礎上改性的一種新型電纜導管，其特點是耐熱，可在120°C下長期使用，但是僅滿足_15°C條件下應用，不適應北方寒冷地區的應用，易燃，燃燒時發出濃煙及刺鼻的氣味，易適用于供水或者排水，不適應易燃的地方配用，其抗撕裂、抗壓強度、抗拉強度、抗彎曲強度僅為玻璃鋼的四分之一至二分之一，且成本高，不經濟；
⑧玻璃鋼夾砂管，其綜合性能均高于上述各種管材，但由于內壁難以承受穿纜摩擦力，會造成散絲纏死電纜，導致穿纜失敗；
⑨海泡石維綸水泥管，因為重量大，易碎，含石棉，不環保，已被國家明文淘汰。在電力電纜排管方面，發現在城網電力改造架空入地技術領域中，已經有將熱固性塑料(玻璃鋼)和熱塑性塑料PVC管套在一起形成的復合電纜導管；也有將熱固性塑料(玻璃鋼)和PVC管通過中間粘結層，將其間接粘接在一起形成的復合電纜導管。上述管材放置一段時間后，內管與外管開裂分層，其內管直徑收縮5-30_，長度為6米的這種復合管其內管在長度上比外管縮短1-6厘米，在一定的受力條件下，其內管容易從外管中脫出。至今仍沒有一種能夠將熱固性塑料(玻璃鋼)和熱塑性塑料復合在一起且能夠滿足電力行業技術要求的復合電纜導管。發明人通過對該領域現有技術和相關專利作了全面的分析。現有技術中比如有一種電力電纜復合材料管，其外管為玻璃鋼，內管為PVC。但是該現有技術存在以下幾大缺陷第一，內管與外管易分層，它只是在PVC管的外表面套了一層玻璃鋼管，中間產生了縫隙，導致復合導管的荷載力不集中，整體達不到規定的強度。第二，同樣因為內管與外管獨立分層，在穿拉電纜時，由于電纜的摩擦作用，會把內層的PVC管拉出，導致穿纜失敗。第三，由于PVC的收縮性遠遠高于玻璃鋼外管，會導致該電纜復合導管因熱脹冷縮而反復變型。第四，由于PVC的耐熱溫度為80°C，而電力電纜運行的溫度大于90°C，此管材不符合《電力電纜用導管技術條件》(DL/T802. 3-2007)所規定的耐熱溫度，故不能作為電力電纜導管加以使用。第五，耐熱性、導熱性較差，且易破碎。普通的熱固性塑料(玻璃鋼)遇到高溫或者明火會燃燒，并冒出有毒濃煙，散發出刺鼻的氣味。鑒于上述現有技術的重大缺陷，最容易想到的解決途徑是通過某種粘結劑將熱固性塑料(玻璃鋼)外管和PVC內管或者熱塑性塑料內管粘結在一起，形成一個整體。但是，由于PVC是熱塑性塑料的一種，加之其收縮性很高，因而它的表面很難和熱固性塑料(玻璃鋼)粘結，即使在特殊的膠粘劑的幫助下可以暫時粘接在一起，但是經過受力或者一段時間的熱脹冷縮之后也會重新裂開。對此，雖然現有技術存在一種粘結劑，比如，一種玻璃鋼與改性聚丙烯復合電纜管實用新型專利所述之外，市面上至今尚未找到能將兩者有效粘結在一起的粘結劑，更沒有不開裂的復合電纜導管。至于CN201527863 U這一實用新型專利，由于其內層與外層同為熱塑性塑料之間進行粘結，這么做很容易，但是如果將熱固性塑料和熱塑性塑料粘結在一起卻非常困難。
發明內容
本發明宗旨在解決電力排管技術領域的一個難題。熱塑性塑料一般是弱極性或者非極性材料，幾乎和任何膠粘劑都不粘結；同時，熱塑性塑料又是一種收縮性非常高的材料，具有和熱固性塑料(玻璃鋼)相比較大的膨脹系數，會因熱脹冷縮而反復變形。—種塑鋼復合電纜導管，包括內管和外管，內管為改性熱塑性塑料管，外管為由玻璃纖維與改性樹脂構成的熱固性塑料管，內管與外管不通過介質而是直接粘結成一個整體；其中改性熱塑性塑料由PVC和/或PP和/或PE和/或CPVC交聯共聚制成，并添加短切玻璃纖維、硅烷偶聯劑和氫氧化鋁或氫氧化鎂、滑石粉成分的塑料顆粒擠拉成改性熱塑性塑料管為內管；或將其外表進行打毛；或進行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(3)。如使用PP材料做內管(2 )時，對其外表面應進行低溫等離子體處理。熱固性塑料還可以添加氫氧化鋁或氫氧化鎂、硅烷偶聯劑或滑石粉成分。通過玻璃纖維浸潰改性樹脂膠液后在內管的外表面進行纏結，內管外表面上的硅烷偶聯劑、經過低溫等離子處理所生成的官能團與纏結到內管外表面上的玻璃纖維所浸潰的改性樹脂膠液進行化學粘結反應，加溫固化而使內管與外管粘結成一個整體。一種塑鋼復合電纜導管的制造方法，包括以下步驟
第一步，將主料PPjP /或PVCJP /或PE、和/或CPVC顆粒的和輔料放入雙螺旋機進行共聚，制造改性熱塑性塑料母料，然后在熱塑性塑料母料中加入玻璃纖維及其他改性材料，放入雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒，制成改性熱塑性塑料顆粒；
第二步，采用改性熱塑性塑料顆粒制成改性熱塑性塑料管，對其外表面進行低溫等離子體處理；或將其外表進行打毛；或進行螺旋刻槽形成螺旋凹槽；或先將其外表進行打毛或進行螺旋刻槽形成螺旋凹槽，然后對其外表面進行低溫等離子體處理；
第三步，把經過外表面處理的改性熱塑性塑料管作為內管，然后用玻璃纖維浸潰改性樹脂膠液在內管的外表面進行纏繞，以形成與內管直接粘結成一個整體的外管；
第四步，加溫固化，最后經退模、修整制成塑鋼復合電纜導管。
輔料為鄰苯二甲酸二烯丙基酯、和/或過氧化二異丙苯、和或乙烯基三甲氧化硅烷、和或雙環戊二烯、和/或1,4-已丁烯。其他改性材料包括硅烷偶聯劑、滑石粉、氫氧化鋁或氫氧化鎂。改性樹脂膠液中還可添加氫氧化鋁或氫氧化鎂、硅烷偶聯劑、滑石粉成分。本發明其耐熱可達120°C，耐寒為_40°C，技術指標達到或超過DL/T802. 3-2007的技術標準。
圖1為本發明無螺旋凹槽的內管的橫切面示意 圖2為內管外表面打毛處理效果 圖3為本發明無螺旋凹槽時內管經等離子處理后的的橫切面示意 圖4為本發明采用無螺旋凹槽的內管制作的塑鋼復合電纜導管時的縱切面示意 圖5為本發明無螺旋凹槽的內管的縱切面示意 圖6為本發明內管經過開槽設備加工后的縱切面示意 圖7為本發明內管經過開槽設備加工后的的縱切面示意圖，圖中4指的是內管經等離子處理生成的活性官能團；
圖8為本發明采用螺旋凹槽的內管制作的塑鋼復合電纜導管時的縱切面示意圖1為外管，2為內管，3為螺旋凹槽，4為內管經低溫等離子處理后生成的活性官能團。
具體實施例方式
一、為克服內層管收縮大、強度低、不易與其他材質粘接的問題，故此對熱塑性材料進行改性，可以按以下四種配方任何一種進行制作內管，每種配方份數皆為質量份。本領域低溫指的是等離子處理設備出口處溫度為20°C -90°C。A、其方法及配方如下
Al、以PVC熱塑性塑料為主料的改性 (I)化學改性 配方
①PVC 100 份；
②PP 10-30 份；
③CPVC 10-40 份；
④鄰苯二甲酸二烯丙基酯O.5-2份；
⑤過氧化二異丙苯3-5份；
⑥乙稀基二甲氧化娃燒1_3份。制作工藝在30-40°C下充分攪拌，放入雙螺旋機進行共聚，制造出母料。(2)物理改性 配方
①母料100份；
②玻璃纖維10-40份；
③硅烷偶聯劑O.5-1. 5份；
④滑石粉10-20份；
⑤氫氧化鋁或氫氧化鎂20-40份；⑥碳酸鈣70-150份。制作工藝攪拌均勻后，放入加長雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒。
A2、以PP熱塑性塑料為主料進行改性
(I)化學改性 配方
①PP70-90 份；
②PVC30-10 份；
③鄰苯二甲酸二烯丙基酯O.5-2份；
④過氧化二異丙苯3-4份；
⑤乙稀基二甲氧化娃燒O.8-3份。制作工藝在30-40°C下充分攪拌，放入雙螺旋機進行共聚，制造出母料。(2)物理改性 配方 ①上述母料100份；
②玻璃纖維10-40份；
③滑石粉5-10份；
④氫氧化鋁或氫氧化鎂20-40份；
⑤碳酸鈣30-50份。制作工藝攪拌均勻后，放入加長雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒。
A3、以PE熱塑性塑料為主料的改進
(I)化學改性 配方:①PE100份
②PPI0-30 份
③CPVC 5-15 份
④雙環戊二烯2-8份
⑤1，4-已丁烯1-6份
⑥硅烷偶聯劑O. 5-1. 5份。制作工藝在30-40°C的溫度下充分攪拌，放入雙螺旋機進行共聚，制造出母料。(2)物理改性
配方①上述母料100份
②玻璃纖維10-30份
③氫氧化招20-30份
④聚烯烴填充母料30-40份
⑤硅烷偶聯劑O.5-1. 5份。制作工藝攪拌均勻后，放入加長雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒。
A4、以CPVC熱塑性塑料為主料的改性
(I)化學改性
配方:①CPVC 100份
②PP 10-30 份③過氧化二異丙苯2-10份
④氯化聚丙烯(CPP)5-12份
⑤硅烷偶聯劑O. 2-1. 2份。制作工藝在30-40°C的溫度下充分攪拌，放入雙螺旋機進行共聚，制造出母料。(2)物理改性
配方①母料100份
②玻璃纖維10-30份
③氫氧化鋁15-35份
④聚烯烴填充母料30-80份
⑤硅烷偶聯劑O.5-1. 5份；
制作工藝攪拌均勻后，放入加長雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒。
B.對熱固性塑料膠液的改性，對熱固性塑料從收縮性、阻燃性、韌性、抗老化性、耐候性、拉伸強度、抗彎曲強度等方面進行改性。配方如下
配方
樹脂100份；
氫氧化鋁或氫氧化鎂10-50份；
滑石粉5-10份；
碳酸鈣5-10份；
硅烷偶聯劑O. 5-1. 5份。制作工藝為在高速攪拌機下反復充分攪拌均勻，制成耐候、阻燃、抗老化的改性樹脂膠液。C.制造MFPT塑鋼復合電纜導管
Cl.將改性熱塑性塑料顆粒通過通常的擠塑機加以公知技術的擠出工藝擠出所需管壁厚度的改性熱塑性塑料導管，厚度以2mm-10mm為宜，太薄抵制不住穿纜摩擦力，太厚會影響外管的鋪層設計，且不利于電纜的散熱，降低了機械強度，影響了管材及電纜的使用壽命。可以利用擠出的塑料管(圖1)經表面低溫等離子處理后(圖2)進行外管纏繞，也可以在擠制改性熱塑性塑料導管的同時進行打毛或采用專用起槽設備進行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(圖5)，槽寬不小于2mm，槽深不小于O. 5mm，其目的是纏繞熱固性塑料(玻璃鋼)時使玻璃纖維纏繞進槽內，起到防滑、防止內外層分層作用，有效地克服了內外管滑脫的弊病。也可不打毛不起槽直接進行纏繞，但性能較差。然后對螺旋刻槽的改性熱塑性塑料管進行低溫等離子體處理，使其外表面反應出大量的羥基、羧基、羰基等官能團，不用涂覆任何粘結劑即可和熱固性塑料(玻璃鋼)層粘牢，從而實現了節約成本的目的。二、外層管的制作
把經過改性的熱塑性塑料管，按照相應尺寸緊緊的固定到模具上面，采用玻璃纖維浸潰改性樹脂膠液連續纏繞到設計厚度，經加溫固化、退模、修整便可得到塑鋼復合電纜導管
女口
廣叩ο塑鋼復合電纜導管的質量驗證方法是1、將塑鋼復合電纜導管鋸開，結構層斷截面不應該出現縫隙、分層和粘接不均勻的現象。2、將塑鋼復合電纜導管切成IOOmm的管環放入120±2°C烘箱中烘焙2小時，然后從烘箱中拿出管環并使管體自然冷卻至室溫(23±2°C)，或者，將MFPT塑鋼復合電纜導管切成50mm的管環放入沸騰水中煮沸2小時，然后從熱水中拿出管環并使管體自然冷卻至室溫(23±2°C)放置48小時，無論何種檢驗方法，內管(2)和外管(I)之間均不出現裂縫、分層、變型、起泡現象。3、性能指標如下表應符合表I的規定。
表I技術性能
權利要求
1.一種塑鋼復合電纜導管，其特征在于包括內管(2)和外管(1)，內管(2)為改性熱塑性塑料管，外管(I)為由玻璃纖維與改性樹脂構成的熱固性塑料管，內管(2)與外管(I)不通過介質而是直接粘結成一個整體；其中改性熱塑性塑料由PVC和/或PP和/或PE和/或CPVC交聯共聚制成，并添加短切玻璃纖維、硅烷偶聯劑、氫氧化鋁或氫氧化鎂、滑石粉成分的顆粒，經擠出工藝制作成改性熱塑性塑料管，可以直接作為塑鋼復合電纜導管的內管；或將外表面打毛作為塑鋼復合電纜導管的內管；或經過螺旋刻槽形成帶有凹槽的管作為塑鋼復合電纜導管的內管；如使用PP材料做內管(2)時，對其外表面應進行低溫等離子體處理。
2.根據權利要求1所述的塑鋼復合電纜導管，其特征在于熱固性塑料還添加氫氧化鋁或氫氧化鎂、硅烷偶聯劑或滑石粉成分。
3.根據權利要求1所述的塑鋼復合電纜導管，其特征在于通過玻璃纖維浸潰改性樹脂膠液后，在內管(2)的外表面進行纏結，內管(2)外表面上的硅烷偶聯劑和經過低溫等離子體處理所生成的官能團與纏結到內管(2)外表面上的玻璃纖維所浸潰的改性樹脂膠液進行化學粘結反應，最終加溫固化而使內管(2)與外管(I)粘結成一個整體。
4.一種塑鋼復合電纜導管的制造方法，其特征在于 第一步，將主料PPJP /或PVCJP /或PE、和/或CPVC顆粒的和輔料放入雙螺旋機進行共聚，制造改性熱塑性塑料母料，然后在熱塑性塑料母料中加入玻璃纖維及其他改性材料，放入雙螺桿擠塑機擠出改性熱塑性塑料顆粒，制成改性熱塑性塑料顆粒； 第二步，采用改性熱塑性塑料顆粒制成改性熱塑性塑料管為內管(2 );或將其外表進行打毛或進行螺旋刻槽形成螺旋凹槽(圖6)； 第三步，把經過外表面處理的改性熱塑性塑料管作為內管(2)，然后用玻璃纖維浸潰改性樹脂膠液在內管(2)的外表面進行纏繞，以形成與內管(2)直接粘結成一個整體的外管； 第四步，加溫固化，最后經退模、修整制成塑鋼復合電纜導管。
5.根據權利要求4所述的塑鋼復合電纜導管的制造方法，其特征在于輔料為鄰苯二甲酸二烯丙基酯、和/或過氧化二異丙苯、和或乙烯基三甲氧化硅烷、和或雙環戊二烯、和/或1，4_已丁烯。
6.根據權利要求4所述的塑鋼復合電纜導管的制造方法，其他改性材料包括硅烷偶聯齊U、滑石粉、氫氧化鋁或氫氧化鎂。
7.根據權利要求4所述的塑鋼復合電纜導管的制造方法，其特征在于改性樹脂膠液中還可添加氫氧化鋁或氫氧化鎂、硅烷偶聯劑、滑石粉成分。
全文摘要
本發明公開了一種電纜護套管制作技術，特別公開了一種MFPT塑鋼復合電纜導管的制作技術，該MFPT塑鋼復合電纜導管，包括內管和外管，內管為改性熱塑性塑料管(2)，外管為熱固性塑料管(1)，內管(2)與外管(1)緊密地粘結成一個整體。內管(2)與外管(1)收縮率一致，既有效地利用了熱固性塑料(玻璃鋼)、熱塑性塑料這兩種材料的優越性，又巧妙地解決了這兩種材料易燃、不耐熱、收縮率不一致，尤其是很難粘結在一起的難題，提高了耐熱溫度到120℃，使耐寒溫度增加到-40℃使抗老化性延長了15年以上，是電力電纜導管領域的一個重大技術進步。
文檔編號B32B3/26GK103057174SQ201210588
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者李呈祥, 李先舉, 盧斌, 陳建立, 邵立忠, 王衛東 申請人:山東省呈祥電工電氣有限公司