CN108397610A - 一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀pvc塑料管道及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料管道的技术领域，提供了一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道及制备方法。该方法以芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维梳理成网，并交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维制得无纺布，然后浸润粘结树脂，以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，再在管外增设一层耐腐蚀护套。与传统方法相比，本发明的制备的PVC管耐腐蚀性能强，抗盐碱性能好，使用寿命长，同时力学性能好，应用性能佳，可广泛用于盐碱地区埋地管材。

Description

一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道及制备方法
技术领域
本发明属于塑料管道的技术领域，提供了一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道及制备方法。
背景技术
随着我国基础设施建设的快速发展以及国家产业政策的调整，包括塑料管材在内的化学建材的使用范围越来越广，用量越来越大，已经成为继三大传统建材之后的第4大类的建筑材料。目前，PVC塑料管大量代替混凝土排水管已经成为一种趋势和必然，国家和地方也在逐渐推广应用。
由于各地环境的不同，使用场合的不同，其使用的排水管要求也就各不相同。在海边潮汐区或接近盐场的土壤对埋地材料的腐蚀十分严重：在盐碱地区和沿海地区埋地敷设的 PVC管材容易遭酸、碱、盐的长期腐蚀，造成管材塑料硬脆、开裂，从而引发爆管、泄露等事故。管道接触的环境是引起腐蚀的主要因素。虽然塑料管材具有良好的耐酸、耐碱性能，但是用于盐碱地区、沿海潮汐地区等的埋地塑料管依然需要具备极强的耐酸碱、耐腐蚀性能。
当前常规工艺制备耐碱、耐腐蚀埋地排水管时，大多是采用大量的无机填料例如连续玄武岩纤维等进行改性PVC，但是连续玄武岩纤维不耐腐蚀，导致效果不稳定，还容易致使管材的力学强度下降，得不偿失。因此常规工艺的 PVC管材的耐腐蚀性能无法满足实际使用的需求，研究和推广新型抗盐碱、耐腐蚀的PVC塑料管已成为当务之急。
目前国内外在PVC管制备和应用，尤其是具有高耐腐蚀性能的PVC管的研究方面已取得了一定成效。其中金立胜发明了一种高韧性耐腐蚀的PVC管材（中国发明专利申请号201510923340.6），其原料按重量份包括：PVC树脂80~120份、丙烯酸树脂2~5份、丁苯橡胶2~5份、羧酸化的丁晴橡胶1~6份、氯化聚乙烯2~4份、聚苯乙烯3~5份、乙二胺四乙酸钠1~5份、十六醇2~6份、聚乙烯蜡1~4份、羟丙基甲基纤维素4~8份、改性硅灰石5~15份、硬脂酸稀土2~5份、轻质活性钙4~8份、纳米碳酸钙3~6份、偶氮二异庚腈2~4份、碳酸氢钠3~6份、丙酮缩氨基硫脲4~8份、邻苯二甲酸二辛脂3~9份、热稳定剂2~5份、抗氧化剂1~4份、冲击改性剂6~9份；此发明的PVC管材具有优异的韧性和耐腐蚀性能。另外，陆玉如发明了一种耐腐蚀型PVC管件（中国发明专利申请号201610335744.8），由以下重量份计的下述组分组成：乙烯基酯树脂50~60份、石英砂15~20份、凹凸棒石6~8份、膨胀珍珠岩4~6份、羟乙基纤维素3~5份、树木灰5~7份、阻燃剂4~6份、脂肪酸酰胺2~4份、PVC树脂8~10份、硬脂酸锌2~4份、质量浓度10~15%氢氧化钠溶液2~4份、改性橡胶粉4~6份、腐植酸1~3份、城市污水30~40份；此发明各原料配方结合性能好，具有很好的耐酸碱腐蚀的能力，同时阻燃性和耐高温效果好，效果好，使用时间久。
可见，现有技术中的普通PVC管在盐碱地区的耐腐蚀性差，耐久性不佳，而传统的进行耐碱、耐腐蚀改性的技术方法存在改性效果不佳，影响力学性能和使用寿命等缺点。
发明内容
针对这种情况，我们提出一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道及制备方法，主要是将混合的芳纶短切纤维及芳纶沉析纤维梳理成网，再交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，牵伸后水刺、烘干成无纺布，并浸润粘结树脂后以螺旋缠绕紧密包覆在内层的PVC管表面，再外套耐腐蚀护套便制得埋地耐腐蚀PVC管道。通过将连续玄武岩纤维负载于芳纶无纺布中，并浸润粘结树脂制成缠绕增强耐腐保护层，可利用芳纶本身优良的耐腐蚀性保护连续玄武岩纤维，进而螺旋缠绕于内层管材表面实现PVC管材外表面的耐腐蚀改性，较常规工艺得到的耐腐蚀管材性能有所改善，延长了其使用寿命，并且不会降低基体管材的力学性能。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法,以芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维梳理成网，并交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维制得无纺布，然后浸润粘结树脂，以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，再在管外增设一层耐腐蚀护套，制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道，制备的具体步骤如下：
（1）将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维混合，并梳理成网，然后交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行牵伸，采用高压微细水流进行水刺，烘干，制得无纺布；
（2）将步骤（1）制得的无纺布浸润粘结树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；
（3）在步骤（2）制得的无纺布/PVC复合管外增设一层耐腐蚀护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
优选的，步骤（1）所述芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维的质量比例为1:2~2:1。
优选的，步骤（1）所述连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维的质量比例为2:1~3:1。
优选的，步骤（1）所述牵伸为罗拉牵伸、控制辊牵伸、针排牵伸中的一种，牵伸倍数为1.1~1.3倍。
优选的，步骤（1）所述水刺压力为70×105~100×105Pa，水刺距离为35~40mm。
优选的，步骤（2）所述粘结树脂为环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述耐腐蚀护套为氯丁橡胶护套、氟橡胶护套、氯醚橡胶护套、聚硫橡胶护套中的一种。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
优选的，所述PVC管的厚度为0.5~2mm，内径为30~100mm；
优选的，所述无纺布的厚度为0.3~1mm；
优选的，所述耐腐蚀护套的厚度为2~3mm。
本发明提供一种由上述方法制备得到的用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道.
该方法以芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维梳理成网，并交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维制得无纺布，然后浸润粘结树脂，以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，再在管外增设一层耐腐蚀护套。与传统方法相比，该方法制备的PVC管耐腐蚀性能强，抗盐碱性能好，使用寿命长，同时力学性能好，应用性能佳，可广泛用于盐碱地区埋地管材。
将本发明制备的PVC塑料管与普通PVC管及连续玄武岩纤维改性的PVC管的P耐腐蚀性能（质量残留率）、弯曲强度及拉伸强度进行对比，如表1所示，可见，本发明制备的PVC塑料管耐腐蚀性能好，力学性能佳。
表1：
本发明提供了一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的PVC管，可广泛用于盐碱地区埋地使用。
2.本发明的制备利用芳纶本身优良的耐腐蚀性保护连续玄武岩纤维，再螺旋缠绕于内层管材表面实现PVC管材外表面的耐腐蚀改性，所得PVC管耐腐蚀性能强，抗盐碱性能好，使用寿命长。
3.本发明的制备中通过三层复合结构组装的方式，有效避免了对基体管材力学性能的影响，所得PVC管机械性能好，使用性能佳。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为1:2混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为2:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行罗拉牵伸，牵伸倍数为1.2倍，采用压力为85×105Pa的微细水流在距离为38mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为0.7mm的无纺布；将无纺布浸润环氧树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为1.3mm、内径为65mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为2.5mm的氯丁橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法：
将本发明制得的PVC塑料管进行耐腐蚀性试验，分别在50℃下浸入质量浓度为60%的硫酸溶液和质量浓度为60%的氢氧化钠溶液，1后计算出质量残留率，表示其耐腐蚀性能；
采用塑料管弯曲试验机测定本发明制得管材料的弯曲强度，采用电子拉伸试验机测定本发明制得管材的拉伸强度，表示其力学性能。
所得数据如表2所示。
实施例2
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为2:1混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为3:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行控制辊牵伸，牵伸倍数为1.1倍，采用压力为70×105Pa的微细水流在距离为35~40mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为0.3~1mm的无纺布；将无纺布浸润环氧树脂、硅树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为0.5mm、内径为30mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为2mm的氟橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例3
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为1:2混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为2:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行针排牵伸，牵伸倍数为1.3倍，采用压力为100×105Pa的微细水流在距离为40mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为1mm的无纺布；将无纺布浸润聚氨酯树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为2mm、内径为100mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为3mm的氯醚橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例4
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为2:1混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为2:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行罗拉牵伸，牵伸倍数为1.1倍，采用压力为75×105Pa的微细水流在距离为36mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为0.5mm的无纺布；将无纺布浸润聚酯树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为0.8mm、内径为50mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为2mm的聚硫橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例5
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为1:2混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为3:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行控制辊牵伸，牵伸倍数为1.3倍，采用压力为90×105Pa的微细水流在距离为38mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为0.8mm的无纺布；将无纺布浸润环氧树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为1.5mm、内径为90mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为2mm的氯丁橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例6
将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维按照质量比例为2:1混合，并梳理成网，然后交叉铺设质量比例为2:1的连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行针排牵伸，牵伸倍数达到1.2倍，采用压力为90×105Pa的微细水流在距离为38mm下进行水刺，烘干，制得平均厚度为0.7mm的无纺布；将无纺布浸润硅树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在平均厚度为1.2mm、内径为80mm的PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；在无纺布/PVC复合管外增设一层平均厚度为3mm的氟橡胶护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
对比例1
无纺布制备中，未铺设连续玄武岩纤维，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
对比例2
未在无纺布/PVC复合管外增设耐腐蚀护套，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
表2：

Claims (9)

1.一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于，以芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维梳理成网，并交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维制得无纺布，然后浸润粘结树脂，以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，再在管外增设一层耐腐蚀护套，制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道，制备的具体步骤如下：
（1）将芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维混合，并梳理成网，然后交叉铺设连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维，然后进行牵伸，采用高压微细水流进行水刺，烘干，制得无纺布；
（2）将步骤（1）制得的无纺布浸润粘结树脂，然后以螺旋缠绕的方式紧密包覆在PVC管的表面，制得无纺布/PVC复合管；
（3）在步骤（2）制得的无纺布/PVC复合管外增设一层耐腐蚀护套，即可制得用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
2.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维的质量比例为1:2~2:1。
3.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述连续玄武岩纤维与芳纶短切纤维的质量比例为2:1~3:1。
4.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述牵伸为罗拉牵伸、控制辊牵伸、针排牵伸中的一种，牵伸倍数为1.1~1.3倍。
5.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述水刺压力为70×105~100×105Pa，水刺距离为35~40mm。
6.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述粘结树脂为环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述耐腐蚀护套为氯丁橡胶护套、氟橡胶护套、氯醚橡胶护套、聚硫橡胶护套中的一种。
8.权利要求1~7任一项所述制备方法制备得到的用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道。
9.根据权利要求8所述一种用于耐盐碱的埋地耐腐蚀PVC塑料管道，其特征在于：
所述PVC管的厚度为0.5~2mm，内径为30~100mm；
所述无纺布的厚度为0.3~1mm；
所述耐腐蚀护套的厚度为2~3mm。
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