CN107325442A - 一种用于管道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管道工程中的水管及其制备方法，涉及塑料管技术领域，用于管道工程中的水管包括以下重量份的原料：SG‑3型PVC树脂、硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、1,2‑聚丁二烯、滑石粉、硅胶、聚砜树脂、聚酰胺树脂、聚氨基甲酸酯橡胶、酚醛树脂、石墨粉、陶瓷纤维、纳米碳化硅、2,6‑二叔丁基对甲酚、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)熔融成型、冷却定型。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

一种用于管道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，具体涉及一种用于管道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，管道工程的建设也在紧锣密鼓的进行，水管作为管道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管道工程中的水管及其制备方法，制得的用于管道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：
一种用于管道工程中的水管，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂90-100份、硼酸铝晶须4-8份、乙酰丙酮钙1-5份、1,2-聚丁二烯12-24份、滑石粉3-7份、硅胶1-3份、聚砜树脂20-30份、聚酰胺树脂15-25份、聚氨基甲酸酯橡胶12-18份、酚醛树脂14-22份、石墨粉1-3份、陶瓷纤维2-4份、纳米碳化硅6-18份、2,6-二叔丁基对甲酚2-4份、阻燃剂0.6-0.8份、增塑剂3-7份、相容剂0.3-0.9份、热稳定剂0.3-0.7份、光稳定剂0.4-0.8份和固化剂0.3-0.7份。
原料中添加了SG-3型PVC树脂，SG-3型PVC树脂具有强度高、刚度高、韧性好、耐热性好和耐低温性好的优点。
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。
原料中添加了乙酰丙酮钙，乙酰丙酮钙具有热稳定性高、无毒和耐老化的优点。
原料中添加了1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有强度高和耐老化的优点。
原料中添加了聚砜树脂，聚砜树脂具有刚性好、韧性好、耐高温性好和绝缘性好的优点。
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。
原料中添加了酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性树脂，其具有刚性大、硬度高、粘结性好、耐高温、不易燃和低烟低毒的优点。
优选地，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂95份、硼酸铝晶须6份、乙酰丙酮钙3份、1,2-聚丁二烯18份、滑石粉5份、硅胶2份、聚砜树脂25份、聚酰胺树脂20份、聚氨基甲酸酯橡胶15份、酚醛树脂18份、石墨粉2份、陶瓷纤维3份、纳米碳化硅12份、2,6-二叔丁基对甲酚3份、阻燃剂0.7份、增塑剂3-7份、相容剂0.6份、热稳定剂0.5份、光稳定剂0.6份和固化剂0.5份。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝，有助于提高制备的用于管道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，使得用于管道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铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的热稳定性。
优选地，所述光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于管道工程中的水管，达到保护用于管道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管道工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于管道工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于管道工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、滑石粉、石墨粉、陶瓷纤维和纳米碳化硅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100r/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，即得用于管道工程中的水管。
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SG-3型PVC树脂，SG-3型PVC树脂具有强度高、刚度高、韧性好、耐热性好和耐低温性好的优点。
3、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。
4、本发明的原料中添加了乙酰丙酮钙，乙酰丙酮钙具有热稳定性高、无毒和耐老化的优点。
5、本发明的原料中添加了1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有强度高和耐老化的优点。
6、本发明的原料中添加了聚砜树脂，聚砜树脂具有刚性好、韧性好、耐高温性好和绝缘性好的优点。
7、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。
8、本发明的原料中添加了酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性树脂，其具有刚性大、硬度高、粘结性好、耐高温、不易燃和低烟低毒的优点。
9、本发明中所述阻燃剂为氢氧化铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的阻燃性能。
10、本发明中所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于管道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。
11、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。
12、本发明中所述热稳定剂为硬脂酸铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的热稳定性。
13、本发明中所述光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于管道工程中的水管，达到保护用于管道工程中的水管的目的。
14、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管道工程中的水管，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
一种用于管道工程中的水管，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂95份、硼酸铝晶须6份、乙酰丙酮钙3份、1,2-聚丁二烯18份、滑石粉5份、硅胶2份、聚砜树脂25份、聚酰胺树脂20份、聚氨基甲酸酯橡胶15份、酚醛树脂18份、石墨粉2份、陶瓷纤维3份、纳米碳化硅12份、2,6-二叔丁基对甲酚3份、阻燃剂0.7份、增塑剂3-7份、相容剂0.6份、热稳定剂0.5份、光稳定剂0.6份和固化剂0.5份。
原料中添加了SG-3型PVC树脂，SG-3型PVC树脂具有强度高、刚度高、韧性好、耐热性好和耐低温性好的优点。
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。
原料中添加了乙酰丙酮钙，乙酰丙酮钙具有热稳定性高、无毒和耐老化的优点。
原料中添加了1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有强度高和耐老化的优点。
原料中添加了聚砜树脂，聚砜树脂具有刚性好、韧性好、耐高温性好和绝缘性好的优点。
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。
原料中添加了酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性树脂，其具有刚性大、硬度高、粘结性好、耐高温、不易燃和低烟低毒的优点。
阻燃剂为氢氧化铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于管道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。
热稳定剂为硬脂酸铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于管道工程中的水管，达到保护用于管道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管道工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于管道工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于管道工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、滑石粉、石墨粉、陶瓷纤维和纳米碳化硅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100r/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，即得用于管道工程中的水管。
实施例2
一种用于管道工程中的水管，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂90份、硼酸铝晶须4份、乙酰丙酮钙1份、1,2-聚丁二烯12份、滑石粉3份、硅胶1份、聚砜树脂20份、聚酰胺树脂15份、聚氨基甲酸酯橡胶12份、酚醛树脂14份、石墨粉1份、陶瓷纤维2份、纳米碳化硅6份、2,6-二叔丁基对甲酚2份、阻燃剂0.6份、增塑剂3份、相容剂0.3份、热稳定剂0.3份、光稳定剂0.4份和固化剂0.3份。
原料中添加了SG-3型PVC树脂，SG-3型PVC树脂具有强度高、刚度高、韧性好、耐热性好和耐低温性好的优点。
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。
原料中添加了乙酰丙酮钙，乙酰丙酮钙具有热稳定性高、无毒和耐老化的优点。
原料中添加了1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有强度高和耐老化的优点。
原料中添加了聚砜树脂，聚砜树脂具有刚性好、韧性好、耐高温性好和绝缘性好的优点。
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。
原料中添加了酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性树脂，其具有刚性大、硬度高、粘结性好、耐高温、不易燃和低烟低毒的优点。
阻燃剂为氢氧化铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于管道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。
热稳定剂为硬脂酸铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于管道工程中的水管，达到保护用于管道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管道工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于管道工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于管道工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、滑石粉、石墨粉、陶瓷纤维和纳米碳化硅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100r/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，即得用于管道工程中的水管。
实施例3
一种用于管道工程中的水管，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂100份、硼酸铝晶须8份、乙酰丙酮钙5份、1,2-聚丁二烯24份、滑石粉7份、硅胶3份、聚砜树脂30份、聚酰胺树脂25份、聚氨基甲酸酯橡胶18份、酚醛树脂22份、石墨粉3份、陶瓷纤维4份、纳米碳化硅18份、2,6-二叔丁基对甲酚4份、阻燃剂0.8份、增塑剂7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0.7份。
原料中添加了SG-3型PVC树脂，SG-3型PVC树脂具有强度高、刚度高、韧性好、耐热性好和耐低温性好的优点。
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。
原料中添加了乙酰丙酮钙，乙酰丙酮钙具有热稳定性高、无毒和耐老化的优点。
原料中添加了1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有强度高和耐老化的优点。
原料中添加了聚砜树脂，聚砜树脂具有刚性好、韧性好、耐高温性好和绝缘性好的优点。
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。
原料中添加了酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性树脂，其具有刚性大、硬度高、粘结性好、耐高温、不易燃和低烟低毒的优点。
阻燃剂为氢氧化铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的阻燃性能。
增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，使得用于管道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。
热稳定剂为硬脂酸铝，有助于提高制备的用于管道工程中的水管的热稳定性。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入用于管道工程中的水管，达到保护用于管道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管道工程中的水管，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
一种用于管道工程中的水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于管道工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、滑石粉、石墨粉、陶瓷纤维和纳米碳化硅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100r/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，即得用于管道工程中的水管。
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，Sb2O3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制得的用于管道工程中的水管与对比例1中PVC管进行性能测试，拉伸强度、弯曲强度、巴士硬度、导热系数以及氧指数分别参照GB/T1458，GB/T1449，GB/T3854，GB/T5990，GB/T8924，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) 79 76 71 50
拉拉强度(MPa) 82 76 72 51
抗压强度(MPa) 135 125 120 100
热变形温度(℃) 159 146 138 100
氧指数(％) 38 37 35 32
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种用于管道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，说明本发明用于管道工程中的水管的拉伸强度高。
2、一种用于管道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，说明本发明用于管道工程中的水管的拉拉强度高。
3、一种用于管道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，说明本发明用于管道工程中的水管的抗压强度高。
4、一种用于管道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，说明本发明用于管道工程中的水管的耐热性好。
5、一种用于管道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，说明本发明用于管道工程中的水管的阻燃性好。
6、一种用于管道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，说明本发明用于管道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)

1.一种用于管道工程中的水管，其特征在于，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂90-100份、硼酸铝晶须4-8份、乙酰丙酮钙1-5份、1,2-聚丁二烯12-24份、滑石粉3-7份、硅胶1-3份、聚砜树脂20-30份、聚酰胺树脂15-25份、聚氨基甲酸酯橡胶12-18份、酚醛树脂14-22份、石墨粉1-3份、陶瓷纤维2-4份、纳米碳化硅6-18份、2,6-二叔丁基对甲酚2-4份、阻燃剂0.6-0.8份、增塑剂3-7份、相容剂0.3-0.9份、热稳定剂0.3-0.7份、光稳定剂0.4-0.8份和固化剂0.3-0.7份。
2.根据权利要求1所述的用于管道工程中的水管，其特征在于，包括以下重量份的原料：SG-3型PVC树脂95份、硼酸铝晶须6份、乙酰丙酮钙3份、1,2-聚丁二烯18份、滑石粉5份、硅胶2份、聚砜树脂25份、聚酰胺树脂20份、聚氨基甲酸酯橡胶15份、酚醛树脂18份、石墨粉2份、陶瓷纤维3份、纳米碳化硅12份、2,6-二叔丁基对甲酚3份、阻燃剂0.7份、增塑剂3-7份、相容剂0.6份、热稳定剂0.5份、光稳定剂0.6份和固化剂0.5份。
3.根据权利要求1所述的用于管道工程中的水管，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化铝。
4.根据权利要求1所述的用于管道工程中的水管，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所述的用于管道工程中的水管，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所述的用于管道工程中的水管，其特征在于：所述热稳定剂为硬脂酸铝。
7.根据权利要求1所述的用于管道工程中的水管，其特征在于：所述光稳定剂为碳黑。
8.根据权利要求1所述的用于管道工程中的水管，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管道工程中的水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照用于管道工程中的水管原料的重量份数称取原料；
(2)将硼酸铝晶须、乙酰丙酮钙、滑石粉、石墨粉、陶瓷纤维和纳米碳化硅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100r/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，即得用于管道工程中的水管。
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