CN108825890A - 一种组装式瓦斯抽放管道 - Google Patents

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Abstract

一种组装式瓦斯抽放管道，该瓦斯抽放管道的管体为多层结构，且由内至外依次为聚氨酯耐磨内管、内钢管层、静电导引层、石棉填充层和外钢管层。本发明最外侧的外钢管层和中间的内钢管层作为骨架支撑，从而提高了强度，而且内钢管层通过其上的螺旋钢板与外钢管层螺纹连接，这些螺旋钢板起到了支撑加强的作用，大幅度提高了管道的机械强度；在内钢管层和外钢管层之间填充有静电导引层和石棉填充层，不仅能够起到将内层静电引出的作用，而且一定程度上加强了管体的强度；在内钢管层的内壁上的聚氨酯耐磨内管，不仅含有金属丝对其进行增强，而且改性填料也增强了耐磨性，改性导电颗粒的存在使其能够起到优良的防静电作用。

Description

一种组装式瓦斯抽放管道
技术领域
本发明涉及到煤矿开采领域中的瓦斯抽放管，具体的说是一种组装式瓦斯抽放管道。
背景技术
煤矿瓦斯抽放系统是保障煤矿安全生产的重要设施，而管道部分占到整个瓦斯抽放系统的80%以上，由于瓦斯管道输送的是易燃易爆的危险气体，工作环境又在狭小潮湿的井下，所以对管道本身有严格而特殊的要求。不管用哪一种煤矿瓦斯抽放管，都必须抗静电阻燃。
现有的瓦斯抽放管一般有钢管、玻璃钢管、塑料管、骨架增强塑料管以及覆层螺旋波纹钢管这几种，普通的钢管笨重、使用不便、易腐蚀寿命短，玻璃钢管则易碎裂、阻燃性能差，塑料管强度低、易碎裂、易蠕变、阻燃性能差，骨架增强塑料管虽然相比较于塑料管来说强度有一定的提升，但是仍然存在强度低、易蠕变的缺陷，最新的覆层螺旋波纹钢管虽然综合了以上几种管道的优点，但是价格十分昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种组装式瓦斯抽放管道，该瓦斯抽放管道为多层结构，最外侧的外钢管层和中间的内钢管层作为骨架支撑，从而提高了强度，而且内钢管层通过其上的螺旋钢板与外钢管层螺纹连接，这些螺旋钢板起到了支撑加强的作用，大幅度提高了管道的机械强度；在内钢管层和外钢管层之间填充有静电导引层和石棉填充层，这两个层的存在，不仅能够起到将内层静电引出的作用，而且一定程度上加强了管体的强度；在内钢管层的内壁上设置有聚氨酯耐磨内管，该内管的制备材料中不仅含有金属丝对其进行增强，而且其中的改性填料也增强了耐磨性，改性导电颗粒的存在使其能够起到优良的防静电作用。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种组装式瓦斯抽放管道，该瓦斯抽放管道的管体为多层结构，且由内至外依次为聚氨酯耐磨内管、内钢管层、静电导引层、石棉填充层和外钢管层，其中，沿聚氨酯耐磨内管的外侧壁轴向对称设置有固定翼板，所述内钢管层为对称的两个半圆弧状钢管拼接而成，且每一个半圆弧状钢管的两侧均设置有夹板，这两个半圆弧状钢管通过其两侧的夹板夹持在聚氨酯耐磨内管的固定翼板上，并采用螺栓和螺帽固定，从而将内钢管层固定在聚氨酯耐磨内管外壁上；在内钢管层外壁沿其轴向间隔分布有若干段螺旋钢板，且这些螺旋钢板能够与外钢管层内壁上的内螺纹连接，从而实现内钢管层旋进外钢管层；所述静电导引层粘附在内钢管层的外壁上，石棉填充层则粘附在静电导引层的外层，从而在内钢管层旋进外钢管层内时，静电导引层和石棉填充层填充在内钢管层与外钢管层的间隙内。
本发明的一种实施方案中，所述聚氨酯耐磨内管内掺杂有金属丝，按照重量比，该聚氨酯耐磨内管由140-160份的聚醚多元醇、42-48份的甲苯二异氰酸酯、20-24份的丙二醇、8-12份的聚烯烃、10-12份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20-28份的改性导电颗粒、14-18份的改性填料和18-24份直径为1mm、长度为100-200mm的金属丝302制成，所述改性填料由海泡石绒粉、二氧化硅粉和复合改性剂以7:2:1的质量比混合制成，所述复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，且三者的摩尔比为4:2:1；所述改性导电颗粒的制备方法为，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒。
上述实施方案中聚氨酯耐磨内管的制备方法如下：
1）制备改性填料
①按照上述的比例分别称取海泡石绒粉、二氧化硅粉、十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐，备用；
②将步骤①中的海泡石绒粉、二氧化硅粉混合均匀，而后依次向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷后搅拌均匀后放置40min，而后再向其中加入称量好的邻苯二甲酸酐搅拌均匀后静置60min以使其充分反应，备用；
③将步骤②制得的混合物在1000Pa的真空条件下加热到200℃并保持90min后，自然冷却即得到改性填料；
2）制备改性导电颗粒
将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；
3）按照上述的比例分别称取聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙二醇、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤2）制备的改性导电颗粒和步骤1）制备的改性填料，然后将聚醚多元醇在120℃熔化后向其中加入甲苯二异氰酸酯和丙二醇混炼25min，而后再向其中依次加入聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，待两者融化后依次加入改性填料、改性导电颗粒和金属丝拌合均匀，而后挤压成型得到聚氨酯耐磨内管。
本发明的另一种实施方案中，所述静电导引层的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，而后再将25-30份的石墨粉和10-15份纳米铝粉依次加入到含偶联剂的乙醇溶液搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，得到改性粉末，再将改性粉末、聚氯乙烯、端基聚异丁烯以14-16:3-5:0.1的质量比混合均匀后以模压成型的方式压制而成。
本发明的又一种实施方案中，按照重量比，所述石棉填充层由60-80份的蛇纹石石棉纤维、15-20份的导电碳粉和8-12份的粘合剂压制而成，所述粘合剂由猪粪提取物、改性淀粉、蔗糖和水以20:10:8:30的质量比混合而成，其中，所述猪粪提取物是将猪粪晒干后磨粉，并与其重量8-10倍的水混合后加入猪粪重量3-4%的二乙基羟胺，而后在隔绝空气的条件下煮沸5-10min，之后冷却、过滤得到滤液，再将滤液浓缩至原体积的20%后得到；所述改性淀粉的制备方法为，将淀粉加入到为其重量3-5倍的水中混合均匀，然后向其中加入淀粉重量8-10％的锡偶联剂并用硫酸调节pH值至4-5，再向其中加入淀粉重量1-3%的杜仲提取物，混合均匀后调节温度至60-65℃并保温2-3h，最后向其中加入淀粉重量4-5%的硬脂酸，搅拌均匀后在100-110℃条件下烘干至恒重，即得到改性淀粉；所述杜仲提取物为杜仲叶片在水中煮沸20-30min后过滤掉固体残渣所得的滤液蒸干最后得到的粉末。
本发明的再一种实施方案中，所述外钢管层外壁上设置有静电防护层，静电防护层的厚度一般为0.2-1cm；按照重量比，所述静电防护层由70-80份的聚氯乙烯、8-10份的导电组分、4-5份的改性空心玻璃微珠、4-6份的聚乙烯醇纤维和1-2份的端基聚异丁烯混炼制成，其中，所述导电组分的制备方法为，将3-5重量份的纳米铝粉加入到20-24重量份的十二烷基苯磺酸钠和10-12重量份的月桂酸的混合液中，并以500-600W、25-30kHZ的超声波分散20-30min，而后再以700-800W的微波辐射处理4-6min，最后再以真空抽滤的方式获得粉体，并将其在40-60℃的条件下烘干即得到导电组分；所述改性空心玻璃微珠的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，然后再向其中依次加入3-5份的全硫化丁腈粉末橡胶和20-25份的市售空心玻璃微珠并搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，即得到改性空心玻璃微珠。
本发明上一实施方案的一种优选方式为，所述聚乙烯醇纤维在使用前先经过以下处理：首先，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，同时将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，再将液体A与液体B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系；
其次，将聚乙烯醇纤维浸入到制备的乳液体系中，再向其中加入聚乙烯醇纤维重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，而后利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为20-40kGy，辐照完成后在惰性气体保护条件下，以60-70℃的条件进行反应1-2h，捞出聚乙烯醇纤维后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即完成聚乙烯醇纤维的处理。
本发明的又一种实施方案中，所述聚氨酯耐磨内管、内钢管层、静电导引层、石棉填充层和外钢管层的厚度比为2-5:1:0.5-1:2-6:1-2。
有益效果：本发明的瓦斯抽放管道为多层结构，最外侧的外钢管层和中间的内钢管层作为骨架支撑，从而提高了强度，而且内钢管层通过其上的螺旋钢板与外钢管层螺纹连接，这些螺旋钢板起到了支撑加强的作用，大幅度提高了管道的机械强度；在内钢管层和外钢管层之间填充有静电导引层和石棉填充层，这两个层的存在，不仅能够起到将内层静电引出的作用，而且一定程度上加强了管体的强度；在内钢管层的内壁上设置有聚氨酯耐磨内管，该内管的制备材料中不仅含有金属丝对其进行增强，而且其中的改性填料也增强了耐磨性，改性导电颗粒的存在使其能够起到优良的防静电作用；外钢管层设置的静电防护层是以聚氯乙烯为基体，其中含有的改性空心玻璃微珠能够增强聚氯乙烯的韧性，含有的聚乙烯醇纤维也能够增强聚氯乙烯的韧性和强度，含有的导电组分以纳米铝粉为基础经过特殊方法改性得到，从而使其能够均匀分布在聚氯乙烯基体中，起到引导静电作用的同时，提高了基体的耐磨性和强度。
附图说明
图1为本发明的剖面示意图；
图2为本发明厚度方向的断面示意图；
附图标记：1、外钢管层，2、内钢管层，201、螺旋钢板，202、夹板，3、聚氨酯耐磨内管，301、固定翼板，302、金属丝，4、石棉填充层，5、静电导引层，6、静电防护层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的阐述。
如图1所示，一种组装式瓦斯抽放管道，该瓦斯抽放管道的管体为多层结构，且由内至外依次为聚氨酯耐磨内管3、内钢管层2、静电导引层5、石棉填充层4和外钢管层1，其中，沿聚氨酯耐磨内管3的外侧壁轴向对称设置有固定翼板301，固定翼板301与聚氨酯耐磨层3为一体成型，所述内钢管层2为对称的两个半圆弧状钢管拼接而成，且每一个半圆弧状钢管的两侧均设置有夹板202，这两个半圆弧状钢管通过其两侧的夹板202夹持在聚氨酯耐磨内管3的固定翼板301上，并采用螺栓和螺帽固定，从而将内钢管层2固定在聚氨酯耐磨内管3外壁上；在内钢管层2外壁沿其轴向间隔分布有若干段螺旋钢板201，且这些螺旋钢板201能够与外钢管层1内壁上的内螺纹连接，从而实现内钢管层2旋进外钢管层1，实际上，本发明的螺旋钢板201是将外螺纹进行了一定程度的放大后得到的，相应的外钢管层1内壁的内螺纹，其深度和宽度也进行了一定程度的放大，以使其能够与螺旋钢板201进行匹配；所述静电导引层5粘附在内钢管层2的外壁上，石棉填充层4则粘附在静电导引层5的外层，从而在内钢管层2旋进外钢管层1内时，静电导引层5和石棉填充层4填充在内钢管层2与外钢管层1的间隙内。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
本发明的一种实施方案中，所述聚氨酯耐磨内管3内掺杂有金属丝302，按照重量比，该聚氨酯耐磨内管3由140-160份的聚醚多元醇、42-48份的甲苯二异氰酸酯、20-24份的丙二醇、8-12份的聚烯烃、10-12份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20-28份的改性导电颗粒、14-18份的改性填料和18-24份直径为1mm、长度为100-200mm的金属丝302制成，所述改性填料由海泡石绒粉、二氧化硅粉和复合改性剂以7:2:1的质量比混合制成，所述复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，且三者的摩尔比为4:2:1；所述改性导电颗粒的制备方法为，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；
在该实施方案中，聚氨酯耐磨内管3的制备方法如下：
1）制备改性填料
①按照上述的比例分别称取海泡石绒粉、二氧化硅粉、十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐，备用；
②将步骤①中的海泡石绒粉、二氧化硅粉混合均匀，而后依次向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷后搅拌均匀后放置40min，而后再向其中加入称量好的邻苯二甲酸酐搅拌均匀后静置60min以使其充分反应，备用；
③将步骤②制得的混合物在1000Pa的真空条件下加热到200℃并保持90min后，自然冷却即得到改性填料；
2）制备改性导电颗粒
将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；
3）按照上述的比例分别称取聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙二醇、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤2）制备的改性导电颗粒和步骤1）制备的改性填料，然后将聚醚多元醇在120℃熔化后向其中加入甲苯二异氰酸酯和丙二醇混炼25min，而后再向其中依次加入聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，待两者融化后依次加入改性填料、改性导电颗粒和金属丝302拌合均匀，而后挤压成型得到聚氨酯耐磨内管3；
本方案中的聚烯烃选用熔融指数(MI)为40～100g/10min的聚烯烃，优选为线性低密度聚乙烯；
而复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，当使用复合改性剂对填料进行改性时，海泡石绒粉、二氧化硅粉先与十七氟癸基三甲氧基硅烷和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷混合，使得这些填料粉体的表面能够接枝具有较高反应活性的氨基，这些氨基在加入邻苯二甲酸酐时，能够与酸酐基团发生酰胺化反应，进而在高温条件下脱水环化形成酰亚胺基团，该基团具有强烈的极性和刚性，极性使得聚氨酯发生微相分离，产生疏松相和紧密相，疏松相为聚氨酯分子的内旋转提供足够空间，最终使其呈现出高弹性；紧密相保持一定的吸引力，可以显著提高聚氨酯材料的撕裂强度；刚性可以显著提高其耐磨性等其它机械性能；
同时，在本方案中，改性导电颗粒是将甲基丙烯酰胺、阴离子表面活性剂形成乳液体系，而后将其附着在氧化锰和纳米铝粉表面，这样在过氧化苯甲酸特丁酯的激发作用和伽马射线的辐照作用下，能够对氧化锰和纳米铝粉的表面进行接枝改性，不仅能够使其更加均匀的分散在聚氨酯基体中，而且增强了与聚氨酯基体的结合强度。
本发明的另一种实施方案中，所述静电导引层5的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，而后再将25-30份的石墨粉和10-15份纳米铝粉依次加入到含偶联剂的乙醇溶液搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，得到改性粉末，再将改性粉末、聚氯乙烯、端基聚异丁烯以14-16:3-5:0.1的质量比混合均匀后以模压成型的方式压制而成。
在该方案中，由于石墨粉和纳米铝粉经过了硅烷偶联剂的处理，使其表面性能发生改变，这样使其能够在端基聚异丁烯的作用下更加均匀的分散在聚氯乙烯中，从而形成了导电网络，而且由于硅烷偶联剂的存在，使其能够与聚氯乙烯结合性能提高。
本发明的又一种实施方案中，按照重量比，所述石棉填充层4由60-80份的蛇纹石石棉纤维、15-20份的导电碳粉和8-12份的粘合剂压制而成，所述粘合剂由猪粪提取物、改性淀粉、蔗糖和水以20:10:8:30的质量比混合而成，其中，所述猪粪提取物是将猪粪晒干后磨粉，并与其重量8-10倍的水混合后加入猪粪重量3-4%的二乙基羟胺，而后在隔绝空气的条件下煮沸5-10min，之后冷却、过滤得到滤液，再将滤液浓缩至原体积的20%后得到；所述改性淀粉的制备方法为，将淀粉加入到为其重量3-5倍的水中混合均匀，然后向其中加入淀粉重量8-10％的锡偶联剂并用硫酸调节pH值至4-5，再向其中加入淀粉重量1-3%的杜仲提取物，混合均匀后调节温度至60-65℃并保温2-3h，最后向其中加入淀粉重量4-5%的硬脂酸，搅拌均匀后在100-110℃条件下烘干至恒重，即得到改性淀粉；所述杜仲提取物为杜仲叶片在水中煮沸20-30min后过滤掉固体残渣所得的滤液蒸干最后得到的粉末。
在本方案中，蛇纹石石棉纤维和导电碳粉在粘合剂的作用下形成具有导静电、阻燃和具有一定弹性、刚度的支撑填充体，而其中的粘合剂采用猪粪提取物、改性淀粉、蔗糖和水混合而成，猪粪提取物中，首先猪粪经过含有二乙基羟胺的水在隔绝空气条件下煮沸，不仅杀死了猪粪中的寄生卵和细菌，而且能有效消除猪粪的臭味，而后过滤得到滤液浓缩，其中含有大量的有机物，这些有机物与改性淀粉混合后能够使各物料结合紧密，从而防止了在烧结过程中大量裂纹的产生；
淀粉经改性后时，向其中加入杜仲提取物，杜仲提取物中含有的杜仲苷具有多个极性官能团，性质活泼，在锡偶联剂和淀粉的作用下产生了与戊二醛相似的双醛结构，从而使生成的改性淀粉与猪粪中的有机质充分结合，使其能够增强粘性，提高粘接能力；蔗糖的存在可以增强黏度；
为了提高杜仲提取物中有效成分的得率，所述杜仲提取物在制备时，可以先对杜仲叶片进行以下处理：
1）将杜仲叶片用水清洗干净后浸泡到质量浓度为30%的氯化钠溶液中2h，而后捞出并浸泡到质量浓度为35%的氢氧化钠溶液中20min，然后捞出并用清水冲洗干净；
其中，杜仲叶片在氢氧化钠溶液中浸泡10min后，向溶液中施加功率为400W的微波处理2min；
2）将步骤1）中清水冲洗干净的杜仲叶片浸泡其重量3-5倍的清水中，然后向其中加入杜仲叶片重量1%的纤维素酶，并静置3-4h，再将杜仲叶片捞出后用清水清洗干净即完成对杜仲叶片的处理。
为了对外钢管层1进行一定的保护，所述外钢管层1外壁上设置有静电防护层6，静电防护层6的厚度一般为0.2-1cm；按照重量比，所述静电防护层6由70-80份的聚氯乙烯、8-10份的导电组分、4-5份的改性空心玻璃微珠、4-6份的聚乙烯醇纤维和1-2份的端基聚异丁烯混炼制成，其中，所述导电组分的制备方法为，将3-5重量份的纳米铝粉加入到20-24重量份的十二烷基苯磺酸钠和10-12重量份的月桂酸的混合液中，并以500-600W、25-30kHZ的超声波分散20-30min，而后再以700-800W的微波辐射处理4-6min，最后再以真空抽滤的方式获得粉体，并将其在40-60℃的条件下烘干即得到导电组分；所述改性空心玻璃微珠的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，然后再向其中依次加入3-5份的全硫化丁腈粉末橡胶和20-25份的市售空心玻璃微珠并搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，即得到改性空心玻璃微珠。
在本方案中，导电组分是以纳米铝粉为主体，经特殊方式改性而成，改性过程中，当表面活性剂与纳米铝粉表面接触时，由于表面活性剂十二烷基苯磺酸钠是由亲水的极性和憎水的非极性基团两部分构成，且纳米铝粉表面含有大量极性基团，因此在微波的作用下，表面活性剂更加容易被吸附在纳米铝粉表面，而非极性基团则自由展露在粉体外侧，从而得到改性纳米铝粉；改性纳米铝粉加入到聚氯乙烯基体中，具有良好的相容性，而且纳米铝粉的极性基团被非极性基团所取代后，其表面活性能大大降低，使改性纳米铝粉能够稳定的分布在聚氯乙烯中，在受到外界冲击作用力时，聚氯乙烯能有效地将载荷转移到高机械强度的改性纳米铝粉上，从而大大提高了强度和耐拉伸能力；
本方案中的空心玻璃微珠在改性过程中，空心玻璃微珠在与硅烷偶联剂、全硫化丁腈粉末橡胶混合改性过程中，由于硅烷偶联剂的存在，能够使空心玻璃微珠和全硫化丁腈粉末橡胶的表面接枝硅羟基，从而使其能够与聚氯乙烯更好的结合，同时全硫化丁腈粉末橡胶的存在，不仅能够起到辅助空心玻璃微珠分散的作用，而且能够显著提高聚氯乙烯的韧性；而空心玻璃微珠能够吸收冲击能量，进一步提高了聚氯乙烯的抗冲击性能，同时还可以引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高聚氯乙烯基体的压缩强度、弯曲强度、抗冲击强度即抗震缓冲性。
为了提高防静电性能，上一实施方式的一种优选实施方案为，所述聚乙烯醇纤维在使用前先经过以下处理：首先，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，同时将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，再将液体A与液体B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系；
其次，将聚乙烯醇纤维浸入到制备的乳液体系中，再向其中加入聚乙烯醇纤维重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，而后利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为20-40kGy，辐照完成后在惰性气体保护条件下，以60-70℃的条件进行反应1-2h，捞出聚乙烯醇纤维后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即完成聚乙烯醇纤维的处理。
在该方案中，聚乙烯醇纤维加入到甲基丙烯酰胺、阴离子表面活性剂形成的乳液体系，这样在过氧化苯甲酸特丁酯的激发作用和伽马射线的辐照作用下，能够对聚乙烯醇纤维的表面进行接枝改性，能够在其表面接枝亲水性基团，不仅提高聚乙烯醇纤维的吸水性能，使最终获得产品的吸水性能提升，提高静电传导，而且能够使其能够更加容易与聚氯乙烯基体结合，从而提高了聚氯乙烯基体的强度。
本发明的又一种实施方案中，所述聚氨酯耐磨内管3、内钢管层2、静电导引层5、石棉填充层4和外钢管层1的厚度比为2-5:1:0.5-1:2-6:1-2。
本发明的组装式瓦斯抽放管道的制备方法为：
1）首先制备具有内螺纹的外钢管层1，同时准备具有对称结构的两个半圆弧状钢管，每个半圆弧状钢管的两侧均设置夹板202，这两个半圆弧状钢管可通过夹板202组装成一根完整的内钢管层2，每个半圆弧状钢管的外壁上每个一段距离设置有螺旋钢板201，这些螺旋钢板201能够与外钢管层1的内螺纹匹配，从而使内钢管层2旋进外钢管层1内；
2）制备具有固定翼板301的聚氨酯耐磨内管3，且其外径与内钢管层2的内径相匹配，而后将两个半圆弧状钢管的夹板202分别夹持在聚氨酯耐磨内管3的固定翼板301上，并用螺栓和螺帽固定连接，即完成聚氨酯耐磨内管3与内钢管层2的固定连接；
3）分别制备静电导引层5和石棉填充层4，然后依次将其粘贴在内钢管层2外壁上除螺旋钢板201之外的地方，从而完成静电导引层5、石棉填充层4、内钢管层2以及聚氨酯耐磨内管3的组装连接，静电导引层5和石棉填充层4的总厚度与螺旋钢板201的高度平齐；
4）将步骤3）完成组装连接的内钢管层2及其上附带的静电导引层5、石棉填充层4和聚氨酯耐磨内管3一并旋转进外钢管层1内，即完成瓦斯抽放管道的组装。

Claims (8)

1.一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：该瓦斯抽放管道的管体为多层结构，且由内至外依次为聚氨酯耐磨内管（3）、内钢管层（2）、静电导引层（5）、石棉填充层（4）和外钢管层（1），其中，沿聚氨酯耐磨内管（3）的外侧壁轴向对称设置有固定翼板（301），所述内钢管层（2）为对称的两个半圆弧状钢管拼接而成，且每一个半圆弧状钢管的两侧均设置有夹板（202），这两个半圆弧状钢管通过其两侧的夹板（202）夹持在聚氨酯耐磨内管（3）的固定翼板（301）上，并采用螺栓和螺帽固定，从而将内钢管层（2）固定在聚氨酯耐磨内管（3）外壁上；在内钢管层（2）外壁沿其轴向间隔分布有若干段螺旋钢板（201），且这些螺旋钢板（201）能够与外钢管层（1）内壁上的内螺纹连接，从而实现内钢管层（2）旋进外钢管层（1）；所述静电导引层（5）粘附在内钢管层（2）的外壁上，石棉填充层（4）则粘附在静电导引层（5）的外层，从而在内钢管层（2）旋进外钢管层（1）内时，静电导引层（5）和石棉填充层（4）填充在内钢管层（2）与外钢管层（1）的间隙内。
2.根据权利要求1所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：所述聚氨酯耐磨内管（3）内掺杂有金属丝（302），按照重量比，该聚氨酯耐磨内管（3）由140-160份的聚醚多元醇、42-48份的甲苯二异氰酸酯、20-24份的丙二醇、8-12份的聚烯烃、10-12份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20-28份的改性导电颗粒、14-18份的改性填料和18-24份直径为1mm、长度为100-200mm的金属丝（302）制成，所述改性填料由海泡石绒粉、二氧化硅粉和复合改性剂以7:2:1的质量比混合制成，所述复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，且三者的摩尔比为4:2:1；所述改性导电颗粒的制备方法为，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于，所述聚氨酯耐磨内管（3）的制备方法如下：
1）制备改性填料
①按照权利要求2的比例分别称取海泡石绒粉、二氧化硅粉、十七氟癸基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐，备用；
②将步骤①中的海泡石绒粉、二氧化硅粉混合均匀，而后依次向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷后搅拌均匀后放置40min，而后再向其中加入称量好的邻苯二甲酸酐搅拌均匀后静置60min以使其充分反应，备用；
③将步骤②制得的混合物在1000Pa的真空条件下加热到200℃并保持90min后，自然冷却即得到改性填料；
2）制备改性导电颗粒
将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，将液体体系A与液体体系B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kGy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；
3）按照权利要求2的比例分别称取聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙二醇、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤2）制备的改性导电颗粒和步骤1）制备的改性填料，然后将聚醚多元醇在120℃熔化后向其中加入甲苯二异氰酸酯和丙二醇混炼25min，而后再向其中依次加入聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，待两者融化后依次加入改性填料、改性导电颗粒和金属丝（302）拌合均匀，而后挤压成型得到聚氨酯耐磨内管（3）。
4.根据权利要求1所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：所述静电导引层（5）的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，而后再将25-30份的石墨粉和10-15份纳米铝粉依次加入到含偶联剂的乙醇溶液搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，得到改性粉末，再将改性粉末、聚氯乙烯、端基聚异丁烯以14-16:3-5:0.1的质量比混合均匀后以模压成型的方式压制而成。
5.根据权利要求1所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：按照重量比，所述石棉填充层（4）由60-80份的蛇纹石石棉纤维、15-20份的导电碳粉和8-12份的粘合剂压制而成，所述粘合剂由猪粪提取物、改性淀粉、蔗糖和水以20:10:8:30的质量比混合而成，其中，所述猪粪提取物是将猪粪晒干后磨粉，并与其重量8-10倍的水混合后加入猪粪重量3-4%的二乙基羟胺，而后在隔绝空气的条件下煮沸5-10min，之后冷却、过滤得到滤液，再将滤液浓缩至原体积的20%后得到；所述改性淀粉的制备方法为，将淀粉加入到为其重量3-5倍的水中混合均匀，然后向其中加入淀粉重量8-10％的锡偶联剂并用硫酸调节pH值至4-5，再向其中加入淀粉重量1-3%的杜仲提取物，混合均匀后调节温度至60-65℃并保温2-3h，最后向其中加入淀粉重量4-5%的硬脂酸，搅拌均匀后在100-110℃条件下烘干至恒重，即得到改性淀粉；所述杜仲提取物为杜仲叶片在水中煮沸20-30min后过滤掉固体残渣所得的滤液蒸干最后得到的粉末。
6.根据权利要求1所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：所述外钢管层（1）外壁上设置有静电防护层（6），按照重量比，所述静电防护层（6）由70-80份的聚氯乙烯、8-10份的导电组分、4-5份的改性空心玻璃微珠、4-6份的聚乙烯醇纤维和1-2份的端基聚异丁烯混炼制成，其中，所述导电组分的制备方法为，将3-5重量份的纳米铝粉加入到20-24重量份的十二烷基苯磺酸钠和10-12重量份的月桂酸的混合液中，并以500-600W、25-30kHZ的超声波分散20-30min，而后再以700-800W的微波辐射处理4-6min，最后再以真空抽滤的方式获得粉体，并将其在40-60℃的条件下烘干即得到导电组分；所述改性空心玻璃微珠的制备方法为，按照重量比，将3-5份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，然后再向其中依次加入3-5份的全硫化丁腈粉末橡胶和20-25份的市售空心玻璃微珠并搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，即得到改性空心玻璃微珠。
7.根据权利要求6所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维在使用前先经过以下处理：首先，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系A，同时将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系B，再将液体A与液体B按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系；
其次，将聚乙烯醇纤维浸入到制备的乳液体系中，再向其中加入聚乙烯醇纤维重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，而后利用60Co-γ射线辐照处理，辐照剂量为20-40kGy，辐照完成后在惰性气体保护条件下，以60-70℃的条件进行反应1-2h，捞出聚乙烯醇纤维后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即完成聚乙烯醇纤维的处理。
8.根据权利要求1所述的一种组装式瓦斯抽放管道，其特征在于：所述聚氨酯耐磨内管（3）、内钢管层（2）、静电导引层（5）、石棉填充层（4）和外钢管层（1）的厚度比为2-5:1:0.5-1:2-6:1-2。
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