CN106496882A - 一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用pvc管及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管，由下列重量份的原料制成：PVC树脂100、玻璃纤维14‑16、纳米氧化锌2.1‑2.4、氧化镁6‑8、氧化铈3‑4、六甲基二硅氧烷4.1‑4.4、镀镍碳纤维6‑7、海泡石粉17‑19、硼粉5.1‑5.4、三甘醇二异辛酸酯3.2‑3.5、焦磷酸钠0.2‑0.4、水适量，本发明将硼粉经六甲基二硅氧烷偶联涂覆于玻璃纤维表面作为增强材料，将海泡石粉经氧化铈、纳米氧化锌改性处理作为改性填料，再配伍添加其他有效助剂制得的PVC管用于煤矿井环境中，具有耐老化、抗静电、强度高、刚性强的优点。

Description

一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管及其制 作方法
技术领域
本发明涉及PVC管材及其制备方法技术领域，尤其涉及一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管及其制作方法。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）树脂是是我们日常生活中应用最广泛、用量最大的热塑性树脂之一，它具有轻质、绝缘性好、难燃烧、高力学性能、价格低廉、原料来源丰富、制造工艺成熟等特点，因而在煤矿井矿用管材料等领域中得到广泛应用。然而，它还存在一些难以克服的冲击性能差、热稳定性欠佳等缺点，为了克服聚氯乙烯的以上缺陷许多学者在PVC增韧改性方面进行了大量的研究，目前玻璃纤维逐渐进入了PVC改性研究者的视野中，比如文献《玻璃纤维/聚氯乙烯复合材料的制备与性能研究》采用注塑成型法制备了玻璃纤维/PVC（聚氯乙烯）复合材料。研究结果表明：当成型射压为130MPa、保压为100MPa、背压为0.5MPa、成型温度为420℃、模具温度为100℃和w（玻璃纤维）=15%（相对于复合材料质量而言）时，复合材料的综合性能相对最好，其拉伸强度（77.4MPa）和剪切强度（57.4MPa）相对最大，并且制品表面光滑颜色正常，弯曲强度比纯PVC提高了68.4%。
众所周知，煤矿是一个特殊的作业环境，阴暗、潮湿、空间狭小，有时会有落石，这就需要PVC管材不仅要有足够的抗冲击强度，还要有抗静电、阻燃、耐磨、抗菌、防腐性等性能。然而由于聚氯乙烯高度绝缘，其表面电阻高达1014Ω左右，这种绝缘性能常常使聚氯乙烯制成品在生产、储运、使用过程中产生静电而容易造成燃爆事故，而文献中未进行抗静电改性，另外文献中由于玻璃纤维与聚氯乙烯相容性差，制得的聚氯乙烯复合材料的抗冲击性、剪切强度、拉伸强度等无法满足煤矿井矿用管要求的技术指标，且耐磨、抗菌、防腐性较差，以上缺陷限制了聚氯乙烯在煤矿井下的推广应用。为改善以上缺陷，需要对现有生产工艺及配方比例加以改进，以制备出具有抗拉强度高、抗静电、耐磨、抗菌防腐耐老化等优点的煤矿井下矿用管用改性聚氯乙烯。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管及其制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管，由下列重量份的原料制成：PVC树脂100、玻璃纤维14-16、纳米氧化锌2.1-2.4、氧化镁6-8、氧化铈3-4、六甲基二硅氧烷4.1-4.4、镀镍碳纤维6-7、海泡石粉17-19、硼粉5.1-5.4、三甘醇二异辛酸酯3.2-3.5、焦磷酸钠0.2-0.4、水适量。
所述的一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管的制作方法，包括以下步骤：
（1）将硼粉、六甲基二硅氧烷分散于适量水中形成分散液，加入玻璃纤维浸渍10-12小时，取出后经过烘制得到硼粉涂覆的玻璃纤维；
（2）将焦磷酸钠溶于水配制成质量分数为3-5%的溶液，加入海泡石粉浸渍8-10小时过滤烘干，加入氧化铈、纳米氧化锌混匀于800-900℃焙烧1-2小时，冷却加入三甘醇二异辛酸酯、镀镍碳纤维放入球磨机中球磨2-3小时，烘干得改性海泡石粉；
（3）将PVC树脂放入干燥箱中于110-115℃处理6-8小时，密封保存备用；
（4）将步骤（3）干燥处理后的PVC树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分投入双螺杆挤出机中熔融共混并造粒得混合粒子；
（5）最后将步骤（4）混合粒子放入塑料注塑成型机中注塑成型，出料。
本发明的优点是：本发明将硼粉经六甲基二硅氧烷偶联涂覆于玻璃纤维表面作为增强材料添加到原料中，一方面改善了玻璃纤维在PVC基体中的相容性，另一方面，当在外力冲击的过程中，PVC基体受到的冲击力传递至玻璃纤维上并由其承担，导致玻璃纤维断裂或从PVC基体中吸收大量的能量，从而达到增韧的目的；同时本发明还将海泡石粉经氧化铈、纳米氧化锌改性处理作为改性填料添加到原料中，提高了产品的抗静电、耐老化性能，减轻了材料的密度，再配伍添加其他有效助剂制得的PVC管用于煤矿井环境中，具有耐老化、抗静电、强度高、刚性强的优点。
具体实施方式
一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管，由下列重量份的原料制成：PVC树脂100、玻璃纤维14、纳米氧化锌2.1、氧化镁6、氧化铈3、六甲基二硅氧烷4.1、镀镍碳纤维6、海泡石粉17、硼粉5.1、三甘醇二异辛酸酯3.2、焦磷酸钠0.2、水适量。
所述的一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管的制作方法，包括以下步骤：
（1）将硼粉、六甲基二硅氧烷分散于适量水中形成分散液，加入玻璃纤维浸渍10-12小时，取出后经过烘制得到硼粉涂覆的玻璃纤维；
（2）将焦磷酸钠溶于水配制成质量分数为3-5%的溶液，加入海泡石粉浸渍8-10小时过滤烘干，加入氧化铈、纳米氧化锌混匀于800-900℃焙烧1-2小时，冷却加入三甘醇二异辛酸酯、镀镍碳纤维放入球磨机中球磨2-3小时，烘干得改性海泡石粉；
（3）将PVC树脂放入干燥箱中于110-115℃处理6-8小时，密封保存备用；
（4）将步骤（3）干燥处理后的PVC树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分投入双螺杆挤出机中熔融共混并造粒得混合粒子；
（5）最后将步骤（4）混合粒子放入塑料注塑成型机中注塑成型，出料。
利用本发明制得的煤矿井专用PVC管的表面光滑且颜色正常，综合性能相对最好，其拉伸强度为79.1 MPa；剪切强度为59.1 MPa；弯曲强度比纯PVC管提高了70.1%。

Claims (2)

1.一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管，其特征在于，由下列重量份的原料制成：PVC树脂100、玻璃纤维14-16、纳米氧化锌2.1-2.4、氧化镁6-8、氧化铈3-4、六甲基二硅氧烷4.1-4.4、镀镍碳纤维6-7、海泡石粉17-19、硼粉5.1-5.4、三甘醇二异辛酸酯3.2-3.5、焦磷酸钠0.2-0.4、水适量。
2.根据权利要求1所述的一种硼粉涂覆玻璃纤维增强改性的煤矿井专用PVC管的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将硼粉、六甲基二硅氧烷分散于适量水中形成分散液，加入玻璃纤维浸渍10-12小时，取出后经过烘制得到硼粉涂覆的玻璃纤维；
（2）将焦磷酸钠溶于水配制成质量分数为3-5%的溶液，加入海泡石粉浸渍8-10小时过滤烘干，加入氧化铈、纳米氧化锌混匀于800-900℃焙烧1-2小时，冷却加入三甘醇二异辛酸酯、镀镍碳纤维放入球磨机中球磨2-3小时，烘干得改性海泡石粉；
（3）将PVC树脂放入干燥箱中于110-115℃处理6-8小时，密封保存备用；
（4）将步骤（3）干燥处理后的PVC树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分投入双螺杆挤出机中熔融共混并造粒得混合粒子；
（5）最后将步骤（4）混合粒子放入塑料注塑成型机中注塑成型，出料。
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