CN107286530A - 一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，涉及塑料管技术领域，用于节水灌溉工程中的水管包括以下重量份的原料：PVC树脂、碳化铬粉、滑石粉、硅胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、聚酰胺树脂、膨胀石墨、空心玻璃微珠、硼纤维、氮化铝、聚乙烯蜡、硼酸铝晶须、阻燃剂、增塑剂、相容剂、热稳定剂、光稳定剂和固化剂；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料、(2)混合、(3)挤出成型。本发明解决了现有的水管在阻燃性、耐热性和强度上的不足的问题。

Description

一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料管技术领域，具体涉及一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法。
背景技术
随着城市化进程的加剧，节水灌溉工程的建设也在紧锣密鼓的进行，水管作为节水灌溉工程中的重要组成部分，承担着运输水体的作用。现有的水管普遍采用PVC材料，但是，PVC水管阻燃性能不够高，在燃烧时会放出大量的黑烟和有毒气体，如一氧化碳、苯、萘等芳香族化合物，严重危害人们身体健康，甚至威胁人们的生命安全。此外，市场上的PVC水管材耐压性能差，容易出现漏水、渗水、破裂等问题，大大降低了PVC管的使用寿命，限制了其应用范围，此外，PVC管在耐热性上仍有不足。
发明内容
为了解决现有的水管在阻燃性、耐热性和强度上的不足的问题，本发明的目的是提供一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，制得的用于节水灌溉工程中的水管具有阻燃性好、耐热性好和强度高的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种用于节水灌溉工程中的水管，包括以下重量份的原料：PVC树脂90-100份、碳化铬粉1-5份、滑石粉3-7份、硅胶1-3份、氯丁橡胶20-30份、氯磺化聚乙烯橡胶15-25份、聚酰胺树脂12-18份、膨胀石墨4-8份、空心玻璃微珠1-3份、硼纤维2-4份、氮化铝6-18份、聚乙烯蜡0.3-0.5份、硼酸铝晶须2-4份、阻燃剂0.6-0.8份、增塑剂3-9份、相容剂0.3-0.9份、热稳定剂0.1-0.7份、光稳定剂0.2-0.8份和固化剂0.3-0.5份。
原料中添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有耐高温性好、耐火性好、弹性高和机械强度高的优点。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
原料中添加了碳化铬粉和滑石粉，碳化铬粉和滑石粉均具有良好的耐火性能。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
优选地，包括以下重量份的原料：PVC树脂95份、碳化铬粉3份、滑石粉5份、硅胶2份、氯丁橡胶25份、氯磺化聚乙烯橡胶20份、聚酰胺树脂15份、膨胀石墨6份、空心玻璃微珠2份、硼纤维3份、氮化铝12份、聚乙烯蜡0.4份、硼酸铝晶须3份、阻燃剂0.7份、增塑剂6份、相容剂0.6份、热稳定剂0.4份、光稳定剂0.5份和固化剂0.4份。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁，有助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性能。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于节水灌溉工程中的水管的塑化效果增强，还使其柔韧性增强，更加容易加工。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
优选地，所述热稳定剂为硬脂酸钙，助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的热稳定性。
优选地，所述光稳定剂为纳米二氧化钛，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于节水灌溉工程中的水管，达到保护用于节水灌溉工程中的水管的目的。
优选地，所述固化剂为二氨基二苯甲烷，经过二氨基二苯甲烷固化后的用于节水灌溉工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于节水灌溉工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于节水灌溉工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、碳化铬粉、滑石粉、膨胀石墨、氮化铝、空心玻璃微珠和硼纤维投入到高速混合机中，混合均匀，即得混合料a；
(3)将步骤(2)获得的混合料a投入到反应罐中，反应罐的温度控制在50℃，再往反应罐中加入硅胶，加入过程中伴随着搅拌，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为5-7min，即得到混合料b；
(4)将步骤(3)得到的混合料b和其他剩余原料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得用于节水灌溉工程中的水管。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了现有的水管在阻燃性、耐热性和强度上的不足的问题。
2、本发明的原料中添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有耐高温性好、耐火性好、弹性高和机械强度高的优点。
3、本发明的原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
4、本发明的原料中添加了膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
5、本发明的原料中添加了碳化铬粉和滑石粉，碳化铬粉和滑石粉均具有良好的耐火性能。
6、本发明的原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
7、本发明中所述阻燃剂为氢氧化镁，有助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性能。
8、本发明中所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于节水灌溉工程中的水管的塑化效果增强，还使其柔韧性增强，更加容易加工。
9、本发明中所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
10、本发明中所述热稳定剂为硬脂酸钙，助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的热稳定性。
11、本发明中所述光稳定剂为纳米二氧化钛，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于节水灌溉工程中的水管，达到保护用于节水灌溉工程中的水管的目的。
12、本发明中所述固化剂为二氨基二苯甲烷，经过二氨基二苯甲烷固化后的用于节水灌溉工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
具体实施方式
实施例1
一种用于节水灌溉工程中的水管，包括以下重量份的原料：PVC树脂95份、碳化铬粉3份、滑石粉5份、硅胶2份、氯丁橡胶25份、氯磺化聚乙烯橡胶20份、聚酰胺树脂15份、膨胀石墨6份、空心玻璃微珠2份、硼纤维3份、氮化铝12份、聚乙烯蜡0.4份、硼酸铝晶须3份、阻燃剂0.7份、增塑剂6份、相容剂0.6份、热稳定剂0.4份、光稳定剂0.5份和固化剂0.4份。
原料中添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有耐高温性好、耐火性好、弹性高和机械强度高的优点。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
原料中添加了碳化铬粉和滑石粉，碳化铬粉和滑石粉均具有良好的耐火性能。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
阻燃剂为氢氧化镁，有助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于节水灌溉工程中的水管的塑化效果增强，还使其柔韧性增强，更加容易加工。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
热稳定剂为硬脂酸钙，助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为纳米二氧化钛，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于节水灌溉工程中的水管，达到保护用于节水灌溉工程中的水管的目的。
固化剂为二氨基二苯甲烷，经过二氨基二苯甲烷固化后的用于节水灌溉工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于节水灌溉工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于节水灌溉工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、碳化铬粉、滑石粉、膨胀石墨、氮化铝、空心玻璃微珠和硼纤维投入到高速混合机中，混合均匀，即得混合料a；
(3)将步骤(2)获得的混合料a投入到反应罐中，反应罐的温度控制在50℃，再往反应罐中加入硅胶，加入过程中伴随着搅拌，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为5-7min，即得到混合料b；
(4)将步骤(3)得到的混合料b和其他剩余原料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得用于节水灌溉工程中的水管。
实施例2
一种用于节水灌溉工程中的水管，包括以下重量份的原料：PVC树脂90份、碳化铬粉1份、滑石粉3份、硅胶1份、氯丁橡胶20份、氯磺化聚乙烯橡胶15份、聚酰胺树脂12份、膨胀石墨4份、空心玻璃微珠1份、硼纤维2份、氮化铝6份、聚乙烯蜡0.3份、硼酸铝晶须2份、阻燃剂0.6份、增塑剂3份、相容剂0.3份、热稳定剂0.1份、光稳定剂0.2份和固化剂0.3份。
原料中添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有耐高温性好、耐火性好、弹性高和机械强度高的优点。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
原料中添加了碳化铬粉和滑石粉，碳化铬粉和滑石粉均具有良好的耐火性能。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
优选地，包括以下重量份的原料：PVC树脂95份、碳化铬粉3份、滑石粉5份、硅胶2份、氯丁橡胶25份、氯磺化聚乙烯橡胶20份、聚酰胺树脂15份、膨胀石墨6份、空心玻璃微珠2份、硼纤维3份、氮化铝12份、聚乙烯蜡0.4份、硼酸铝晶须3份、阻燃剂0.7份、增塑剂6份、相容剂0.6份、热稳定剂0.4份、光稳定剂0.5份和固化剂0.4份。
阻燃剂为氢氧化镁，有助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于节水灌溉工程中的水管的塑化效果增强，还使其柔韧性增强，更加容易加工。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
热稳定剂为硬脂酸钙，助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为纳米二氧化钛，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于节水灌溉工程中的水管，达到保护用于节水灌溉工程中的水管的目的。
固化剂为二氨基二苯甲烷，经过二氨基二苯甲烷固化后的用于节水灌溉工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于节水灌溉工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于节水灌溉工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、碳化铬粉、滑石粉、膨胀石墨、氮化铝、空心玻璃微珠和硼纤维投入到高速混合机中，混合均匀，即得混合料a；
(3)将步骤(2)获得的混合料a投入到反应罐中，反应罐的温度控制在50℃，再往反应罐中加入硅胶，加入过程中伴随着搅拌，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为5-7min，即得到混合料b；
(4)将步骤(3)得到的混合料b和其他剩余原料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得用于节水灌溉工程中的水管。
实施例3
一种用于节水灌溉工程中的水管，包括以下重量份的原料：PVC树脂100份、碳化铬粉5份、滑石粉7份、硅胶3份、氯丁橡胶30份、氯磺化聚乙烯橡胶25份、聚酰胺树脂18份、膨胀石墨8份、空心玻璃微珠3份、硼纤维4份、氮化铝18份、聚乙烯蜡0.5份、硼酸铝晶须4份、阻燃剂0.8份、增塑剂9份、相容剂0.9份、热稳定剂0.7份、光稳定剂0.8份和固化剂0.5份。
原料中添加了硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有耐高温性好、耐火性好、弹性高和机械强度高的优点。
原料中添加了聚酰胺树脂，聚酰胺树脂具有无毒、质轻、机械强度高、耐磨性好、阻燃性好、韧性好和抗冲击性好的优点。
原料中添加了膨胀石墨，膨胀石墨是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的疏松多孔的蠕虫状物质，膨胀石墨柔韧性好、可塑性好、抗高温性好、耐火性好、抗低温性好、抗腐蚀性好、抗辐射性好和抗老化性好的优点。
原料中添加了碳化铬粉和滑石粉，碳化铬粉和滑石粉均具有良好的耐火性能。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
阻燃剂为氢氧化镁，有助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于节水灌溉工程中的水管的塑化效果增强，还使其柔韧性增强，更加容易加工。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
热稳定剂为硬脂酸钙，助于提高制备的用于节水灌溉工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为纳米二氧化钛，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于节水灌溉工程中的水管，达到保护用于节水灌溉工程中的水管的目的。
固化剂为二氨基二苯甲烷，经过二氨基二苯甲烷固化后的用于节水灌溉工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于节水灌溉工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于节水灌溉工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、碳化铬粉、滑石粉、膨胀石墨、氮化铝、空心玻璃微珠和硼纤维投入到高速混合机中，混合均匀，即得混合料a；
(3)将步骤(2)获得的混合料a投入到反应罐中，反应罐的温度控制在50℃，再往反应罐中加入硅胶，加入过程中伴随着搅拌，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为5-7min，即得到混合料b；
(4)将步骤(3)得到的混合料b和其他剩余原料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得用于节水灌溉工程中的水管。
对比例1
Mg(OH)2先使用其质量分数2％的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理，Sb 2O3使用其质量分数2％的钛酸酯类偶联剂KR-38S进行表面处理。接着将表面处理后的Mg(OH)2与Sb2O3按照2：1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5：97.5的重量比在100℃下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型，制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
将实施例1、实施例2和实施例3制得的用于节水灌溉工程中的水管与对比例1中PVC管进行性能测试，，测试结果如表1所示：
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度(MPa) 89 76 72 50
拉拉强度(MPa) 84 78 73 51
抗压强度(MPa) 138 129 121 100
热变形温度(℃) 161 156 138 100
氧指数(％) 39 37 35 32
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的拉伸强度可以看出，实施例1-3的拉伸强度均高于对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的拉伸强度高。
2、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的拉拉强度可以看出，实施例1-3的拉拉强度均高于对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的拉拉强度高。
3、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的抗压强度可以看出，实施例1-3的抗压强度均高于对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的抗压强度高。
4、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的热变形温度可以看出，实施例1-3的热变形温度均高于对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的耐热性好。
5、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的氧指数可以看出，实施例1-3的氧指数均高于对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的阻燃性好。
6、一种用于节水灌溉工程中的水管及其制备方法，从测得的各个指标的数据可以看出，实施例1均优于实施例2、实施例3和对比例1，说明本发明用于节水灌溉工程中的水管的原料配方和制备方法的合理性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于，包括以下重量份的原料：PVC树脂90-100份、碳化铬粉1-5份、滑石粉3-7份、硅胶1-3份、氯丁橡胶20-30份、氯磺化聚乙烯橡胶15-25份、聚酰胺树脂12-18份、膨胀石墨4-8份、空心玻璃微珠1-3份、硼纤维2-4份、氮化铝6-18份、聚乙烯蜡0.3-0.5份、硼酸铝晶须2-4份、阻燃剂0.6-0.8份、增塑剂3-9份、相容剂0.3-0.9份、热稳定剂0.1-0.7份、光稳定剂0.2-0.8份和固化剂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于，包括以下重量份的原料：PVC树脂95份、碳化铬粉3份、滑石粉5份、硅胶2份、氯丁橡胶25份、氯磺化聚乙烯橡胶20份、聚酰胺树脂15份、膨胀石墨6份、空心玻璃微珠2份、硼纤维3份、氮化铝12份、聚乙烯蜡0.4份、硼酸铝晶须3份、阻燃剂0.7份、增塑剂6份、相容剂0.6份、热稳定剂0.4份、光稳定剂0.5份和固化剂0.4份。
3.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
5.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
6.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述热稳定剂为硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述光稳定剂为纳米二氧化钛。
8.根据权利要求1所述的用于节水灌溉工程中的水管，其特征在于：所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
9.一种如权利要求1—8任意一项所述的用于节水灌溉工程中的水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照用于节水灌溉工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、碳化铬粉、滑石粉、膨胀石墨、氮化铝、空心玻璃微珠和硼纤维投入到高速混合机中，混合均匀，即得混合料a；
(3)将步骤(2)获得的混合料a投入到反应罐中，反应罐的温度控制在50℃，再往反应罐中加入硅胶，加入过程中伴随着搅拌，搅拌速度为110r/min，搅拌时间为5-7min，即得到混合料b；
(4)将步骤(3)得到的混合料b和其他剩余原料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得用于节水灌溉工程中的水管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
王文广等主编: "《塑料配方设计》", 31 July 2004, 化学工业出版社 *

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