本發明涉及一種復合電力管的制備領域，尤其涉及一種高強度復合電力管及其制備工藝。
背景技術：
隨著電力事業的飛速發展，與之配套的電力管道的使用量也日益增加，且復合電力管更是因其各項性能優越，成為替代鍍鋅鋼管、維綸水泥管的理想優質管材產品。但是傳統的復合電力管也存在一定的弊端：首先，其在用料配方上未達到科學合理化，例如，復合電力管的內層一般是以PVC樹脂為主要原料，添加一點的熱穩定劑，而傳統填加的是鉛鹽類穩定劑，此類穩定劑基本上無潤滑性、相容性和分散較差，而且鹽類化學物質是有毒物質，對人體健康有害；其次，在工藝上，進入螺桿擠出工序時，混合料在擠出過程中物料的摩擦力增加，過度的內部摩擦力會使物料在加工過程中熔體粘度變差，制品變黃，脆性增加，影響最終產品的品質。總而言之，現有的復合管在配方和工藝上都需改進。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種高強度復合電力管及其制備工藝，該產品是以PVC樹脂是主要原料，該復合管不僅內表面光滑，容易穿線，而且具有良好的耐熱性能、絕緣性能、抗壓性能、阻燃性能、耐腐蝕性能及抗老化性能而且該復合管具有重量輕、強度高、施工敷設方法簡捷廣范用于通信管道、排污管、電力管，使用壽命長。
為解決上述問題，本發明的技術方案是：一種高強度復合電力管，由內層和外層組成，內層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：
內層：PVC樹脂粉100kg
鈣鋅復合穩定劑4-7kg
加工助劑2.5-3.5kg
內潤滑劑0.5-1kg
外潤滑劑0.5-1kg
抗沖增韌劑5-8kg
填充劑15kg
顏料0.3-0.5kg；
外層：不飽和樹脂100kg
無堿玻纖維紗200kg
固化劑2-4kg
促進劑0.5-1.5kg。
優選地，所述加工助劑為ACR-401，所述內潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。
穩定劑的選用： PVC內層的配方中PVC樹脂是主要原料，其成型加工溫度通常不低于170℃,所以純PVC樹脂是無法直接加工成制品的。因而穩定劑是配方中必不可少的組分。傳統使用的熱穩定劑是鉛鹽類穩定劑，具有代表性的有三鹽基性硫酸鉛，俗稱三鹽，和二鹽基性亞磷酸鉛，俗稱二鹽。這二種鉛鹽類熱穩定劑使用歷史最長，熱穩定效果也較好，且價格低廉。但是此類穩定劑基本上無潤滑性、相容性和分散較差，而且鹽類化學物質是有毒物質，對人體健康有害。對于該產品本發明選擇鈣鋅復合穩定劑，該復合穩定劑具有熱穩定作用外，還具有潤滑、耐候等綜合作用，而且用量明顯小于鉛鹽類熱穩定劑。
內潤滑劑、外潤滑劑選用：同時在擠出過程中物料的摩擦力增加，過度的內部摩擦力會使物料在加工過程中熔體粘度變差，制品變黃，脆性增加。因而必須在配方中加入內潤滑劑，以減少分子間的摩擦作用，避免了因摩擦產生物料的分解，改善了熔體粘度。本發明選擇與PVC樹脂相容性好的硬脂酸作為該產品配方中的內潤滑劑。另外，在加工過程中，物料所接觸的料筒內壁，以及成型機頭中各個部件都會產生一定的摩擦作用并可能使其粘附，同時，過量的摩擦熱促進了物料的分解反應。為了減少這一類的摩擦作用，配方中應加入外潤滑劑聚乙烯蠟。為了能使PVC材料在整個加工過程中產生的摩擦熱較合理，必須同時使用內、外二種不同的潤滑劑，并且內、外潤滑劑的比例要合適，使用量要得當。因為使用量過多或過少都會直接影響PVC材料的加工及產品的性能，而合適的內、外潤滑劑配比可改善制品的外觀和內在品質。
ACR-401（加工助劑）：在生產加工中，為了有效促進物料在擠出時的凝膠塑化，在配方中加入高聚物加工助劑是必不可少的，它不但能降低加工溫度，也能放寬工藝溫度的可調范圍，從而提高了產品質量的穩定性。丙烯酸類共聚物是公認的加工PVC管材所用的加工助劑，其中ACR是使用最多的加工助劑。本發明選擇添加ACR-401,它在促進物料塑化的同時也能提高產品的抗沖性能。
CPE作為該產品配方的抗沖增韌劑：由于該產品主要用于國家電力電纜改造、通訊工程等特殊用途，本發明必須對PVC材料進行改性，在保持PVC原有的優良性能基礎上，克服一些性能上的缺陷，以達到電力電纜行業的使用要求，主要從以下幾個方面對PVC材料進行改性：
1、VC材料具有一定韌性，克服低溫脆性；
2、溫度，使之具有一定的耐熱性；
3、表面電阻率或體積電阻率，使之具有抗靜電性。
為了達到上述目的，在配方中需要加人符合這些要求的添加劑，這些改變了材料性能的添加劑稱之為改性劑。PVC制品在較低溫度下工作時所呈現脆性。PVC制品的理化性能隨著工作溫度的變化產生較大差異。為了適用以上的需要，加入改性劑是可行的方法，可以提高制品的抗沖能力，滿足應用條件。本發明選擇添加CPE作為該產品配方的抗沖增韌劑。由于CPE是聚乙烯的氯化產物，含氯量34%-38%的CPE與PVC樹脂相容性好，其共混物不僅具有優異的耐低溫沖擊韌性，而且能保持制品良好的耐化學腐蝕性、耐油性、電性能及難燃性。CPE在PVC樹脂中形成網狀分部，在PVC基體中形成一種包圍其初級粒子的彈性網絡，通過對沖擊裂紋的能量吸收有效地提高了低溫沖擊性能。
著色劑選用： 同時為了降低成本，提高產品加工時的尺寸穩定性及提高產品剛性，可以合理添加一定量的填充劑是必要的。根據要求選擇合適的著色劑，這是在配方中也是必不可少的。
一種高強度復合電力管的制備工藝，包括內層和外層的制作，內層制作工藝步驟如下：
（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1-2min，待溫度達到60℃-70℃,再加入鈣鋅復合穩定劑、內潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到90℃-100℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到105℃-120℃，然后轉低拌冷卻至40℃-45℃；
（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出；
（3）冷卻定型，將擠出的PVC內層管冷卻定型；
（4）切割，制得PVC內層管備用；
外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：
（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，待用；
（6）外層開始生產時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，得混合液；
（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內層管加工成型出外層玻璃鋼；
（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化；
（9）經脫模處理，脫出復合管內的金屬模具，再經過打磨、切割、檢測得出合格的復合電力管。
對于生產PVC內層管時，原材料的混料工藝有一定的要求。PVC樹脂的溫度達到80℃～90℃時，體積（表面積）明顯擴大，這時，加入穩定劑效果最好、外潤滑劑必須最后加入，過早地加入外潤滑劑，由于外潤滑劑包覆在PVC樹脂的表層，并形成一層膜，從而會阻礙了其他添加劑與PVC樹脂的作用。因此原料加入順序如步驟（1）。
優選地，所述步驟（2）的錐形雙螺桿擠出機，其工藝溫度為：機身溫度為160-195℃，合流芯溫度為160-170℃，機頭溫度為170-190℃。
優選地，所述機身分為加料段、熔融塑化段、均化段，所述加料段溫度為175-195℃，所述熔融塑化段的溫度為170-180℃，所述均化段溫度為160-175℃。
優選地，所述步驟（8）中加熱溫度設定為70-80℃，時間為30分鐘。
本發明采用上述改進措施，得到結構上的優點：高強度FBB/PVC復合管的生產主要分兩道工序：一是，先經擠出工藝制作成PVC內層管；二是，經表面處理并切割后在內層管管體外部利用玻璃纖維纏繞工藝加工制成外層玻璃鋼層，外層玻璃鋼層使用玻璃纖維浸漬阻燃樹脂進行纏繞，比市場使用的夾砂玻璃鋼電纜導管的各項性能優越外，也是替代鍍鋅鋼管、維綸水泥管的理想優質管材產品，因使用壽命、剛度是涂塑鋼管的2倍以上，具有成本低、永不生銹等優點，是涂塑鋼管的最佳替代品。
該復合管不僅內表面光滑，容易穿線，而且具有良好的耐熱性能、絕緣性能、抗壓性能、阻燃性能、耐腐蝕性能及抗老化性能而且該復合管具有重量輕、強度高、施工敷設方法簡捷廣范用于通信管道、排污管、電力管，使用壽命長可達50年以上。
具體實施方式
下面結合實施例進一步詳細說明本發明。
實施例1
一種高強度復合電力管，由內層和外層組成，內層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：
內層：PVC樹脂粉100kg
鈣鋅復合穩定劑4kg
加工助劑2.5kg
內潤滑劑0.5kg
外潤滑劑0.5kg
抗沖增韌劑5kg
填充劑15kg
顏料0.3kg；
外層：不飽和樹脂100kg
無堿玻纖維紗200kg
固化劑2kg
促進劑0.5kg。
加工助劑為ACR-401，所述內潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。
該高強度復合電力管的制備工藝，包括內層和外層的制作，內層制作工藝步驟如下：
（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1-2min，待溫度達到60℃-70℃,再加入鈣鋅復合穩定劑、內潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到90℃-100℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到105℃-120℃，然后轉低拌冷卻至40℃-45℃；
（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為160-195℃，合流芯溫度為160-170℃，機頭溫度為170-190℃；
（3）冷卻定型，將擠出的PVC內層管冷卻定型；
（4）切割，制得PVC內層管備用；
外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：
（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，待用；
（6）外層開始生產時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為8-12分鐘，得混合液；
（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內層管加工成型出外層玻璃鋼；
（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設定為70-80℃，時間為30分鐘；
（9）經脫模處理，脫出復合管內的金屬模具，再經過打磨、切割、檢測得出合格的復合電力管。
其中步驟（2）中機身分為加料段、熔融塑化段、均化段，所述加料段溫度為175-195℃，熔融塑化段的溫度為170-180℃，均化段溫度為160-175℃。
顏料可按照復合電力管顏色的具體需求，合理地選擇相對應的顏料。
實施例2
一種高強度復合電力管，由內層和外層組成，內層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：
內層：PVC樹脂粉100kg
鈣鋅復合穩定劑7kg
加工助劑3.5kg
內潤滑劑1kg
外潤滑劑1kg
抗沖增韌劑8kg
填充劑15kg
顏料0.5kg；
外層：不飽和樹脂100kg
無堿玻纖維紗200kg
固化劑4kg
促進劑1.5kg。
加工助劑為ACR-401，所述內潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。
該高強度復合電力管的制備工藝，包括內層和外層的制作，內層制作工藝步驟如下：
（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1.5min，待溫度達到65℃,再加入鈣鋅復合穩定劑、內潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到95℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到110℃，然后轉低拌冷卻至42℃；
（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為180℃，合流芯溫度為165℃，機頭溫度為185℃；
（3）冷卻定型，將擠出的PVC內層管冷卻定型；
（4）切割，制得PVC內層管備用；
外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：
（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，待用；
（6）外層開始生產時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，得混合液；
（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內層管加工成型出外層玻璃鋼；
（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設定為75℃，時間為30分鐘；
（9）經脫模處理，脫出復合管內的金屬模具，再經過打磨、切割、檢測得出合格的復合電力管。
實施例3
一種高強度復合電力管，由內層和外層組成，內層為PVC層，外層為玻璃鋼層，該內層和外層分別主要由如下重量份的原料制備而成：
內層：PVC樹脂粉100kg
鈣鋅復合穩定劑6kg
加工助劑3kg
內潤滑劑0.8kg
外潤滑劑0.85kg
抗沖增韌劑6kg
填充劑15kg
顏料0.45kg；
外層：不飽和樹脂100kg
無堿玻纖維紗200kg
固化劑3kg
促進劑1kg。
加工助劑為ACR-401，所述內潤滑劑為硬脂酸，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟，所述抗沖增韌劑為CPE，所述填充劑為專用鈣。
該高強度復合電力管的制備工藝，包括內層和外層的制作，內層制作工藝步驟如下：
（1）混料，先加入PVC樹脂粉及抗沖增韌劑CPE高速攪拌1.5min，待溫度達到65℃,再加入鈣鋅復合穩定劑、內潤滑劑、填充劑及加工助劑，待混合溫度達到95℃，再加入外潤滑劑，待混合溫度達到110℃，然后轉低拌冷卻至42℃；
（2）雙螺桿擠出，將混合后料放入錐形雙螺桿擠出機中擠出，其工藝溫度為：機身溫度為180℃，合流芯溫度為165℃，機頭溫度為185℃；
（3）冷卻定型，將擠出的PVC內層管冷卻定型；
（4）切割，制得PVC內層管備用；
外層玻璃鋼層制作工藝步驟如下：
（5）將按比例的樹脂和促進劑倒入攪拌桶中，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，待用；
（6）外層開始生產時，再往步驟（1）待用的攪拌桶中加入固化劑，充分攪拌均勻，時間為10分鐘，得混合液；
（7）將玻璃纖維浸漬在配好的混合液中，通過機械纏繞的方式在上述制得的PVC內層管加工成型出外層玻璃鋼；
（8）將纏繞好的管材放入烘箱中加熱，使其樹脂充分固化，加熱溫度設定為75℃，時間為30分鐘；
（9）經脫模處理，脫出復合管內的金屬模具，再經過打磨、切割、檢測得出合格的復合電力管。
其性能優異，具體參數如下表：
以上列舉的僅為本發明的具體實施例，顯然，本發明不限于以上實施例。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本發明的保護范圍。