一种导热绝缘pvc管材及其制备方法
技术领域
1.本发明属于一种新材料及加工方法，具体涉及一种导热绝缘pvc管材及其制备方法。
背景技术：2.pvc塑料管材相比传统的铸铁管，不锈钢管，镀锌管等金属管道具有质量轻，价格低廉，加工方便，搬运和安装便捷，耐腐蚀等优点，但是塑料的导热性很差，不能快速及时地将热量传递出去，导致热量聚集。当pvc管作为电力电缆的保护套管时，由于电缆输送会产生热量，如无法将其及时排除，会影响电缆的使用寿命和用电安全性。不仅如此，为了用电的安全性，pvc管在提高其导热性的同时，也要保证其具有良好的绝缘性。
3.氮化硼具有良好的电绝缘性、导热性、耐化学腐蚀性和润滑性，易于机械加工，其添加到聚合物中，即可使材料具有良好的导热性，又能保证复合材料具有绝佳的电绝缘性。
4.鉴于此，提出本发明。
技术实现要素：5.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种导热绝缘pvc管材及其制备方法，具体方案如下：一种导热绝缘pvc管材，包括a组分和b组分，所述a组分包括如下重量份的各组分：cpe 100份，钙锌稳定剂2-5份，氮化硼100-200份和偶联剂1-2.5份；所述b组分包括如下重量份的各组分：pvc 100份，钙锌稳定剂 3-5份，润滑剂0.5-1.5份，抗冲改性剂2-8份和加工助剂0.5-4份。
6.所述氮化硼为六方氮化硼，所述六方氮化硼的粒径尺寸为5-7μm。
7.所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或两种。
8.所述抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸类共聚物中的一种或两种。
9.所述加工助剂为丙烯酸类共聚物。
10.所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种。
11.一种导热绝缘pvc管材的制备方法，包括如下步骤：（1）表面处理：将氮化硼与偶联剂按照比例投入到高速混合机中，高速混合5-10 min，实现偶联剂对氮化硼片状材料的均匀包覆；（2）粒料a的制备：将步骤（1）中表面处理后的氮化硼与cpe和钙锌稳定剂高速机械共混5-8min，然后挤出造粒，得到粒料a；（3）粒料b的制备：将pvc、钙锌稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂和加工助剂加入到高速混合机中，高速混
合至温度升温至110-120℃，然后冷混至温度降至45-55℃，出料，通过挤出造粒得到粒料b；（4）导热绝缘pvc管材的制备：将步骤（2）和步骤（3）中制得的粒料a和粒料b按照一定比例共混并且挤出成型，制备得到导热绝缘pvc管材。
12.所述步骤（4）中粒料a和粒料b之间的比例为1∶1-1∶2。
13.本发明的有益效果如下：（1）采用六方氮化硼作为导热填料，该填料既可赋予pvc材料良好的导热性，同时氮化硼具有非常好的电绝缘性，又可保证pvc材料的绝缘性；（2）氮化硼为二维片状材料，与cpe等粉料混合时容易发生团聚，为了解决该问题，氮化硼与cpe粉混合前，先用偶联剂对其进行表面处理，既可减少氮化硼的团聚，又可增加氮化硼与cpe基体材料的界面相互作用，保证管材的机械性能；（3）粒料a和粒料b挤出成型时，粒料a中的cpe与粒料b中的pvc形成双连续结构，而氮化硼被预先分散在cpe中，这样，就导致氮化硼主要分散在导热绝缘pvc管材中的cpe相中，进一步提高了氮化硼的相对含量，从而可进一步提高管材的导热性；（4）本发明制备的导热绝缘pvc管材所需原材料均有市场销售，较易获得，制备工艺简单，容易实现工业化连续生产。
具体实施方式
14.下面结合具体实施例对本发明作出进一步的说明。
15.实施例1本实施例中的一种导热绝缘pvc管材，包括a组分和b组分，a组分包括如下重量份的各组分：cpe 100份，钙锌稳定剂2.5份，氮化硼100份，偶联剂1份；b组分包括如下重量份的各组分：pvc 100份，钙锌稳定剂 4.0份，润滑剂0.8份，抗冲改性剂3.5份，加工助剂1.5份。
16.其中润滑剂为聚乙烯蜡；抗冲改性剂选用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；偶联剂选用钛酸酯偶联剂。
17.制备方法包括如下步骤：（1）表面处理：将氮化硼与偶联剂按照比例投入到高速混合机中，高速混合6 min，实现偶联剂对氮化硼片状材料的均匀包覆；（2）粒料a的制备：将步骤（1）中表面处理后的氮化硼与cpe和钙锌稳定剂高速机械共混5 min，然后挤出造粒，得到粒料a；（3）粒料b的制备：将pvc、钙锌稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂和加工助剂加入到高速混合机中，高速混合至温度升温至110℃，然后冷混至温度降至45℃，出料，通过挤出造粒得到粒料b；（4）导热绝缘pvc管材的制备：将步骤（2）和步骤（3）中的粒料a和粒料b按照1∶1.5比例共混并且挤出成型，制备得到导热绝缘pvc管材。
18.实施例2本实施例中的一种导热绝缘pvc管材，包括a组分和b组分，a组分包括如下重量份的各组分：cpe 100份，钙锌稳定剂3.0份，氮化硼150份，偶联剂1.5份；b组分包括如下重量份的各组分：pvc 100份，钙锌稳定剂 4.0份，润滑剂1.0份，抗冲改性剂4.5份，加工助剂3.0份。
19.其中润滑剂选用氧化聚乙烯蜡；抗冲改性剂选用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；偶联剂选用钛酸酯偶联剂。
20.制备方法包括如下步骤：（1）表面处理：将氮化硼与偶联剂按照比例投入到高速混合机中，高速混合7 min，实现偶联剂对氮化硼片状材料的均匀包覆；（2）粒料a的制备：将步骤（1）中表面处理后的氮化硼与cpe和钙锌稳定剂高速机械共混6 min，然后挤出造粒，得到粒料a；（3）粒料b的制备：将pvc、钙锌稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂和加工助剂加入到高速混合机中，高速混合至温度升温至115℃，然后冷混至温度降至50℃，出料，通过挤出造粒得到粒料b；（4）导热绝缘pvc管材的制备：将步骤（2）和步骤（3）中的粒料a和粒料b按照1∶1.3比例共混并且挤出成型，制备得到导热绝缘pvc管材。
21.实施例3本实施例中的一种导热绝缘pvc管材，包括a组分和b组分，a组分包括如下重量份的各组分：cpe 100份，钙锌稳定剂3.5份，氮化硼200份，偶联剂2.0份；b组分包括如下重量份的各组分：pvc 100份，钙锌稳定剂 4.0份，润滑剂1.1份，抗冲改性剂5.5份，加工助剂4.0份。
22.其中润滑剂选用氧化聚乙烯蜡；抗冲改性剂选用丙烯酸类共聚；偶联剂选用钛酸酯偶联剂。
23.制备方法包括如下步骤：（1）表面处理：将氮化硼与偶联剂按照比例投入到高速混合机中，高速混合8 min，实现偶联剂对氮化硼片状材料的均匀包覆；（2）粒料a的制备：将步骤（1）中表面处理后的氮化硼与cpe和钙锌稳定剂高速机械共混8 min，然后挤出造粒，得到粒料a；（3）粒料b的制备：将pvc、钙锌稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂和加工助剂加入到高速混合机中，高速混合至温度升温至115℃，然后冷混至温度降至50℃，出料，通过挤出造粒得到粒料b；（4）导热绝缘pvc管材的制备：将步骤（2）和步骤（3）中的粒料a和粒料b按照1∶1.5比例共混并且挤出成型，制备
得到导热绝缘pvc管材。
24.对比例1本对比例中的一种pvc管材，包括如下重量份的各组分：pvc 100份、碳酸钙25份、热稳定剂3.5份、聚乙烯蜡 1.2份、cpe 2.8份、加工助剂1份。
25.其制备方法，包括物料混合和挤出成型。
26.氮化硼作为导热填料，可以赋予pvc材料良好的导热性，同时氮化硼具有非常好的电绝缘性，可保证pvc材料的绝缘性。制备过程中，预先将氮化硼分散在cpe中，挤出造粒得到粒料a（用a组分制得），然后再与粒料b（用b组分制得）挤出成型，大部分氮化硼仍然只分散在cpe相中。因为cpe在pvc中会形成连续结构，这样，即可保证氮化硼在整个pvc管材中的连续性，又可提高氮化硼的相对含量，该结构可进一步提高管材的导热性。实施例2中导热绝缘pvc管材的热导率为0.45 w/(m
·
k)，相对普通pvc管材（对比例1）的热导率（0.17w/(m
·
k)）提高了2.6倍。此外，对氮化硼进行表面处理，可减少氮化硼的团聚现象，增加氮化硼与cpe的界面相互作用，保证管材的机械性能。
27.以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
技术特征：1.一种导热绝缘pvc管材，其特征在于，包括a组分和b组分，所述a组分包括如下重量份的各组分：cpe 100份，钙锌稳定剂2-5份，氮化硼100-200份和偶联剂1-2.5份；所述b组分包括如下重量份的各组分：pvc 100份，钙锌稳定剂3-5份，润滑剂0.5-1.5份，抗冲改性剂2-8份和加工助剂0.5-4份。2.如权利要求1所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述氮化硼为六方氮化硼，所述六方氮化硼的粒径尺寸为5-7μm。3.如权利要求1所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或两种。4.如权利要求1所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸类共聚物中的一种或两种。5.如权利要求1所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述加工助剂为丙烯酸类共聚物。6.如权利要求1所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种。7.一种如权利要求1所述的导热绝缘pvc管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面处理：将氮化硼与偶联剂按照比例投入到高速混合机中，高速混合5-10min，实现偶联剂对氮化硼片状材料的均匀包覆；(2)粒料a的制备：将步骤(1)中表面处理后的氮化硼与cpe和钙锌稳定剂高速机械共混5-8min，然后挤出造粒，得到粒料a；(3)粒料b的制备：将pvc、钙锌稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂和加工助剂加入到高速混合机中，高速混合至温度升温至110-120℃，然后冷混至温度降至45-55℃，出料，通过挤出造粒得到粒料b；(4)导热绝缘pvc管材的制备：将步骤(2)和步骤(3)中制得的粒料a和粒料b按照一定比例共混并且挤出成型，制备得到导热绝缘pvc管材。8.如权利要求7所述的一种导热绝缘pvc管材，其特征在于：所述步骤(4)中粒料a和粒料b之间的比例为1∶1-1∶2。
技术总结本发明属于一种新材料及加工方法，具体涉及一种导热绝缘PVC管材及其制备方法，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份的各组分：CPE 100份，钙锌稳定剂2-5份，氮化硼100-200份和偶联剂1-2.5份；所述B组分包括如下重量份的各组分：PVC 100份，钙锌稳定剂3-5份，润滑剂0.5-1.5份，抗冲改性剂2-8份和加工助剂0.5-4份。本发明制备的导热绝缘PVC管材所需原材料均有市场销售，较易获得，制备工艺简单，容易实现工业化连续生产。易实现工业化连续生产。
技术研发人员：崔成华 徐辛 钱功海
受保护的技术使用者：浙江同正管道技术有限公司
技术研发日：2022.07.13
技术公布日：2022/11/1
