CN109593304B - 一种煤矿用pvc管材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：PVC树脂100‑150，CPE 10‑15，炭黑10‑15，ACR树脂1‑2，无机阻燃剂1‑3，热稳定剂1‑1.5，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5‑1，润滑剂0.5‑1。本发明得到的PVC管材兼顾抗静电、抗冲击、抗老化性能，综合性能优良，能有效提高管道的使用安全性，延长管道的使用寿命，且成本相对较低。

Description

一种煤矿用PVC管材的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种煤矿用PVC管材的制备方法。
背景技术
煤矿井下条件特殊，需要大量管材进行井下排水、通风、吸尘，传统用于排水的铸铁管道比重大，易腐蚀，使用寿命短，造价高，而PVC管材具有质轻价廉，安装、运输方便，耐腐蚀等优点，成为替代金属管材的潜在材料，在国际上也得到了一定的应用推广。但是，PVC管材具有高绝缘性，在煤矿等易产生静电的场合，会因静电积聚而引起火灾或瓦斯爆炸。同时，由于井下管道经常受到冲击和碰撞，而且井中环境恶劣，容易加速管道的老化，因此煤矿用管材必须具有较高的抗冲击性能和抗老化性能。
为了预防静电危害的产生，主要手段是在PVC材料中添加抗静电剂，使塑料具有一定的导电性。目前广泛使用炭黑作为导电填料。但是，炭黑的机械性能差，在PVC材料中添加炭黑单一组分以改善其抗静电性能，会导致材料变得又脆又硬，其抗冲击性能下降。为了提高矿用PVC管材的使用安全系数，延长其使用年限，尚需要对其进行完善和改进。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种煤矿用PVC管材及其制备方法，使PVC管材具有优良的抗静电、抗冲击、抗老化性能，从而有效提高管道的使用安全性，延长管道的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100-150，CPE 10-15，炭黑10-15，ACR树脂1-2，无机阻燃剂1-3，热稳定剂1-1.5，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5-1，润滑剂0.5-1。
所述无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或者纳米氢氧化镁。
所述热稳定剂为有机锡热稳定剂或者稀土热稳定剂。
所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、油酸酰胺中的一种或者几种的混合。
所述碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸0.5-1，防老化剂0.5-1，埃洛石纳米管1-2，乙醇20-30。
所述防老化剂为防老剂MB或者防老剂MBZ。
所述碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于250-280℃、惰性气氛下煅烧2-5h，冷却后即得。
一种煤矿用PVC管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120-130℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40-45℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
所述双螺杆挤出机各区温度为：1区140-145℃，2区140-150℃，3区160-165℃，4区165-170℃，5区170-180℃。
本发明的优点是：
炭黑具有高导电性，能改善材料的抗静电性能，但是机械性能差，会导致材料的抗冲击性能下降；埃洛石纳米管能有效增加材料的抗冲击强度，但是其具有绝缘性，不利于材料的抗静电性能。本发明将埃洛石纳米管均匀分散在柠檬酸和防老化剂的乙醇溶液中，以埃洛石纳米管为载体，防老化剂为填充物，柠檬酸为碳源，通过真空干燥-煅烧的工序制得碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管，然后与PVC树脂、CPE、ACR树脂、炭黑以及各种助剂共混、熔融挤出后得到煤矿用PVC管材。通过在埃洛石纳米管内部负载防老化剂，表面包覆碳，能提高其导电性以及抗老化性能，与炭黑共同加入PVC树脂中，起到良好的复配协效作用，使得到的PVC管材兼顾抗静电、抗冲击、抗老化性能，综合性能优良，能有效提高管道的使用安全性，延长管道的使用寿命，且成本相对较低。
具体实施方式
实施例1
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100，CPE 10，炭黑10，ACR树脂1，纳米氢氧化铝1，有机锡热稳定剂1，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5，硬脂酸0.5，制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
其中，双螺杆挤出机各区温度为：1区140℃，2区140℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃。
其中，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸0.5，防老剂MB0.5，埃洛石纳米管1，乙醇20，具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于250℃、惰性气氛下煅烧2h，冷却后即得。
实施例2
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100，CPE 15，炭黑10，ACR树脂1，纳米氢氧化铝1，有机锡热稳定剂1.5，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管1，硬脂酸0.6，氧化聚乙烯蜡0.4，制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
所述双螺杆挤出机各区温度为：1区140℃，2区140℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃。
其中，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸0.5，防老剂MB0.5，埃洛石纳米管1，乙醇20，
碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于250℃、惰性气氛下煅烧2h，冷却后即得。
实施例3
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂150，CPE 15，炭黑15，ACR树脂2，纳米氢氧化铝3，有机锡热稳定剂1.5，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管1，硬脂酸钙0.5、聚乙烯蜡0.5，
制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
所述双螺杆挤出机各区温度为：1区140℃，2区140℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃。
其中，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸0.5，防老化剂MB0.5，埃洛石纳米管1，乙醇20，
碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于250℃、惰性气氛下煅烧2h，冷却后即得。
实施例4
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100，CPE 10，炭黑15，ACR树脂1，纳米氢氧化镁1，稀土热稳定剂1，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5，油酸酰胺0.5，
制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于130℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于45℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
其中，双螺杆挤出机各区温度为：1区145℃，2区150℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃。
其中，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸1，防老化剂MBZ 0.5，埃洛石纳米管1，乙醇30，
碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于280℃、惰性气氛下煅烧4h，冷却后即得。
实施例5
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100，CPE 10，炭黑10，ACR树脂1，纳米氢氧化镁1，稀土热稳定剂1，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5，油酸酰胺0.5，硬脂酸0.4，
制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于130℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于45℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
所述双螺杆挤出机各区温度为：1区145℃，2区150℃，3区165℃，4区170℃，5区180℃。
其中，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸1，防老化剂MBZ0.5，埃洛石纳米管1，乙醇30，
碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于280℃、惰性气氛下煅烧5h，冷却后即得。
对比例1
一种煤矿用PVC管材，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100，CPE 10，炭黑10，ACR树脂1，纳米氢氧化铝1，有机锡热稳定剂1，硬脂酸0.5，
制备方法，包括如下步骤：
(1)先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40℃搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
所述双螺杆挤出机各区温度为：1区140℃，2区140℃，3区160℃，4区165℃，5区170℃。
将上述实施例1-5以及对比例1制得的PVC管材压制成5mm厚度的单层片材，通过仿形切削制成标准样条，进行性能测试。测试结果如下：
Figure BDA0001925446960000051
Figure BDA0001925446960000061
通过实施例1-5与对比例1的实验结果对比可知，添加碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管不会对PVC管材的抗静电能力产生不良影响，仍然具有优良的抗静电能力；同时，能大幅度提高PVC管材的抗冲击性能。因此，本发明能提供兼顾抗静电、抗冲击性能的矿用PVC管材，改善矿用PVC管材的综合性能以及耐用性。

Claims (6)

1.一种煤矿用PVC管材，其特征在于，其是由下述重量份的原料制成：
PVC树脂100-150，CPE 10-15，炭黑10-15，ACR树脂1-2，无机阻燃剂1-3，热稳定剂1-1.5，碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管0.5-1，润滑剂0.5-1，所述碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管由下述重量份的原料制成：柠檬酸0.5-1，防老化剂0.5-1，埃洛石纳米管1-2，乙醇20-30，
所述碳包覆载防老化剂埃洛石纳米管的具体制备方法如下：将柠檬酸和防老化剂溶解于乙醇后，加入埃洛石纳米管超声分散均匀，真空干燥后于250-280℃、惰性气氛下煅烧2-5h，冷却后即得,所述防老化剂为防老剂MB或者防老剂MBZ。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用PVC管材，其特征在于，所述无机阻燃剂为纳米氢氧化铝或者纳米氢氧化镁。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用PVC管材，其特征在于，所述热稳定剂为有机锡热稳定剂或者稀土热稳定剂。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿用PVC管材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、油酸酰胺中的一种或者几种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿用PVC管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）先将PVC树脂、CPE、ACR树脂和润滑剂在高速混合机中于120-130℃混合均匀，然后与其余原料在冷混机中于40-45℃搅拌均匀，得到混合料；
（2）将步骤（1）所述的混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，即得。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿用PVC管材的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区温度为：1区140-145℃，2区140-150℃，3区160-165℃，4区165-170℃，5区170-180℃。
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