本發(fā)明屬于電力管制備，具體地，涉及一種耐高溫pe電力管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、電力管是一種用于電力施工技術(shù)領(lǐng)域?qū)﹄娎|產(chǎn)生保護(hù)以及支撐作用的管道，通常使用pvc（聚氯乙烯）、pe（聚乙烯）、pp（聚丙烯）等材料經(jīng)過加工制造后得到。pe電力管電氣絕緣性好、施工簡便，因而應(yīng)用廣泛。但是隨著工業(yè)和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)、電力系統(tǒng)的不斷升級和電網(wǎng)的擴(kuò)展，對于電力傳輸設(shè)備的要求也隨之提高，特別是在高溫環(huán)境下，pe電力管存在耐溫性能不足的問題，導(dǎo)致可靠性和使用壽命受限。

2、此外，在電力系統(tǒng)運行過程中，電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障，局部電流過載很容易在短時間內(nèi)形成較大的熱量，引發(fā)火災(zāi)，所以電力管還需要具有阻止火焰蔓延的能力，以保障電力系統(tǒng)能夠安全運行，從而減少對環(huán)境以及人員的危害，減少經(jīng)濟(jì)損失。中國專利cn104945712a公開了阻燃聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，通過制備納米氫氧氧鉍包裹可膨脹石墨的粉體，經(jīng)流變儀與聚乙烯混合，機(jī)壓成型，冷卻至室溫得到，該發(fā)明中納米氫氧氧鉍包裹可膨脹石墨的粉體為無機(jī)材料，因此該粉體與聚乙烯間的相容性較差，因而制備得到的聚乙烯復(fù)合材料阻燃效果也有待提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種耐高溫pe電力管及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種耐高溫pe電力管，包括如下重量份原料：100份聚乙烯、15-25份填料、10-15份阻燃劑、3-6份增塑劑、1-2份潤滑劑、0.5-2份紫外吸收劑、0.5-2份抗氧劑、0.01-0.1份引發(fā)劑。

4、進(jìn)一步地，所述填料通過如下步驟制備：

5、（1）氮氣保護(hù)下向三口燒瓶中加入羥甲基三乙氧基硅烷、馬來酸酐、dmap（4-二甲氨基吡啶）和氯仿，攪拌升溫至50℃，保溫反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后先冷卻至室溫，再減壓蒸餾，柱層析提純（洗脫液為甲醇、乙酸乙酯和石油醚的混合溶液，甲醇、乙酸乙酯、石油醚的體積比為1:1:5），最后減壓蒸餾，得到改性偶聯(lián)劑；羥甲基三乙氧基硅烷、馬來酸酐、dmap和氯仿的用量比為19g:10.4g:0.6g:200ml；

6、在dmap的催化作用下，控制羥甲基三乙氧基硅烷與馬來酸酐的摩爾比為1:1.05-1.1，則羥甲基三乙氧基硅烷與馬來酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)，反應(yīng)過程如下所示：

7、

8、（2）將鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、氧化鋁和無水乙醇加入至三口燒瓶中，攪拌均勻后加入乙酸調(diào)節(jié)ph至4；氮氣保護(hù)下將改性偶聯(lián)劑分散于去離子水中，攪拌溶解后轉(zhuǎn)入上述三口燒瓶中，轉(zhuǎn)入完畢后攪拌升溫至65℃，保溫反應(yīng)1h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，離心，取沉淀物在無水乙醇中超聲分散，最后于80℃干燥12h，得到填料。

9、進(jìn)一步地，所述鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、氧化鋁的質(zhì)量比為3:2:3。

10、進(jìn)一步地，所述鈦白粉為金紅石型鈦白粉。

11、進(jìn)一步地，所述鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、氧化鋁的總質(zhì)量與改性偶聯(lián)劑的質(zhì)量之比為16:1。

12、金紅石型鈦白粉的耐高溫性較好，通?？梢猿惺軠囟雀哌_(dá)800℃以上，在高溫環(huán)境下結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，不易變色或分解。因此，在pe電力管中添加鈦白粉可以提升其耐高溫性能。此外，金紅石型鈦白粉還能增強(qiáng)pe電力管的耐光、耐候性能。重質(zhì)碳酸鈣添加到pe電力管中也能夠提高其耐熱性。氧化鋁具有高熔點和優(yōu)異的耐高溫性能，將其添加到pe電力管中可以提高其耐高溫性能，使其在高溫環(huán)境下仍能保持良好的機(jī)械性能和物理性能。

13、經(jīng)過改性偶聯(lián)劑處理的鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣和氧化鋁在pe電力管中分散度提高，填料與抗氧劑、紫外線吸收劑等有機(jī)原料間相容性良好。此外，填料表面含有羧基，其能與阻燃劑表面的羥基產(chǎn)生化學(xué)鍵合，填料表面還含有碳碳雙鍵，其在引發(fā)劑的作用下能與聚乙烯末端未反應(yīng)完全的以及阻燃劑末端的碳碳雙鍵產(chǎn)生化學(xué)鍵合，因而填料能更進(jìn)一步地分散、穩(wěn)定于pe電力管中，最大限度地發(fā)揮作用，使pe電力管在高溫環(huán)境下仍保持良好的機(jī)械性能和物理性能。

14、進(jìn)一步地，所述阻燃劑通過如下步驟制備：

15、s1、氮氣保護(hù)下將磷酸三(2-氯乙基)酯、三乙胺和甲苯加入至三口燒瓶內(nèi)，攪拌溶解后，再緩慢加入雙(三甲基硅基甲基)胺，加入完畢后升溫至60℃攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，減壓蒸餾，柱層析提純（洗脫液選擇氯仿和乙醚的混合溶劑，氯仿和乙醚的體積比為8:2），減壓蒸餾，得到中間體1；磷酸三(2-氯乙基)酯、雙(三甲基硅基甲基)胺、三乙胺和甲苯的用量比為31ml:59g:25ml:240ml；

16、三乙胺作為縛酸劑，控制磷酸三(2-氯乙基)酯和雙(三甲基硅基甲基)胺的摩爾比為1:2.05-2.1，磷酸三(2-氯乙基)酯的-cl與雙(三甲基硅基甲基)胺的-nh-發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)過程如下所示：

17、

18、s2、氮氣保護(hù)下將中間體1、三乙胺和二甲基亞砜加入至三口燒瓶內(nèi)，攪拌溶解后，再緩慢加入2-氨基-4,6-二氯-s-三嗪，加入完畢后升溫至70℃攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，減壓蒸餾，柱層析提純（洗脫液選擇苯和甲醇的混合溶劑，苯和甲醇的體積比為9:1），最后再減壓蒸餾，得到中間體2；中間體1、2-氨基-4,6-二氯-s-三嗪、三乙胺和二甲基亞砜的用量比為59g:17g:16ml:250ml；

19、三乙胺作為縛酸劑，控制中間體1和2-氨基-4,6-二氯-s-三嗪的摩爾比為1:1-1.05，中間體1的-cl與2-氨基-4,6-二氯-s-三嗪的-nh2發(fā)生親核取代反應(yīng)，反應(yīng)過程如下所示：

20、

21、s3、氮氣保護(hù)下將中間體2、吡啶、二甲基亞砜加入到干燥的棕色三口燒瓶中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓S后緩慢加入2-亞甲基-1,3-丙二醇，再攪拌升溫至50℃，保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，減壓蒸餾，柱層析提純（洗脫液選擇氯仿和丙酮的混合溶劑，氯仿和丙酮的體積比為17:3），減壓蒸餾，得到阻燃劑；中間體2、2-亞甲基-1,3-丙二醇、吡啶和二甲基亞砜的用量比為28g:6.8ml:7ml:200ml。

22、在加熱條件下，控制中間體2和2-亞甲基-1,3-丙二醇的摩爾比為1:2.1-2.2，則中間體2的-cl和2-亞甲基-1,3-丙二醇的-oh發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)過程如下所示：

23、

24、阻燃劑中含有豐富的無鹵阻燃元素氮、磷、硅，無鹵阻燃元素氮、磷、硅協(xié)同作用，既阻止了燃燒生成的分解成物外逸，稀釋了可燃?xì)怏w，又抑制了高分子材料的熱分解，達(dá)到了高阻燃化、低發(fā)煙量、低有害性的目的，因而本發(fā)明阻燃劑能顯著提升pe電力管的阻燃抑煙性能。此外，阻燃劑末端含有多個甲基，甲基上的三個氫就像撐開的傘，使得本發(fā)明阻燃劑具有一定的疏水性，進(jìn)而能在一定程度上提高本發(fā)明pe電力管的防污防水性能。

25、阻燃劑中的碳碳雙鍵能在引發(fā)劑的作用下能與聚乙烯末端未反應(yīng)完全以及填料表面的碳碳雙鍵產(chǎn)生化學(xué)鍵合，進(jìn)而阻燃劑能夠接枝在聚乙烯大分子鏈上并同時聯(lián)結(jié)填料，進(jìn)而構(gòu)成相互交聯(lián)的雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻燃劑則穩(wěn)定存在于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，不易受到外界環(huán)境的影響遷移和脫出，充分發(fā)揮阻燃抑煙作用，使得本發(fā)明pe電力管具有優(yōu)異的阻止火焰蔓延的能力，以保障電力系統(tǒng)能夠安全運行，從而減少對環(huán)境以及人員的危害，減少經(jīng)濟(jì)損失。與此同時，阻燃劑為高分子材料增加了有機(jī)硅鏈段和雜環(huán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升了pe電力管的耐高溫性，相互交聯(lián)的雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則進(jìn)一步提升了pe電力管的耐高溫性能。

26、進(jìn)一步地，所述增塑劑為環(huán)氧大豆油、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異壬酯中的一種或幾種。

27、進(jìn)一步地，所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種。

28、進(jìn)一步地，所述紫外吸收劑為紫外線吸收劑uv-326、紫外線吸收劑uv-3638、紫外線吸收劑uv-531中的一種或幾種。

29、進(jìn)一步地，所述抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1035、抗氧劑1010中的一種或幾種。

30、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑為過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯中的一種或幾種。

31、一種耐高溫pe電力管的制備方法，包括以下步驟：

32、按重量份稱取各原料，將各原料加入高速混合機(jī)中混合均勻，再投入密煉機(jī)中進(jìn)行熔融共混，最后引入塑料管加工設(shè)備中擠出，冷卻成型、切割后制得耐高溫pe電力管。

33、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明阻燃劑、填料和聚乙烯間構(gòu)成相互交聯(lián)的雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而阻燃劑和填料高度分散并穩(wěn)定存在于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，不易受到外界環(huán)境的影響遷移和脫出，能最大限度地發(fā)揮自身作用，從而本發(fā)明pe電力管既具有優(yōu)異的阻止火焰蔓延的能力，又能在高溫環(huán)境下保持良好的機(jī)械性能和物理性能。