CN110066483A - 一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（pvc-m）管材 - Google Patents

一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（pvc-m）管材 Download PDF

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Abstract

一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC‑M）管材，该管材通过在聚氯乙烯树脂里添加纳米级抗静电、增强、增韧材料和阻燃材料生产制备而成。本发明充分利用了聚氯乙烯的材料强度高、价格低、取材方便，易加工以及纳米级导电炭黑的导电作用、磷酸三甲苯酯或氢氧化铝的协同阻燃抑烟作用，再配以增韧增强材料，使该管材在煤矿介质输送领域达到安全使用的目的，以及抗静电功能，提高了管道抗静电能力，使管道适合于煤矿井下系统应用。具有抗静电、阻燃、抗内压、抗冲的性能比传统塑料管道更耐用，安全，尤其适用与对抗静电有要求的工作环境、阻燃、抗冲击等领域，能有效提高使用安全性，减少因意外损坏会致使管线爆裂、漏气造成安全事故伤害的可能性。

Description

一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材
技术领域
本发明涉及一种煤矿领域用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材技术，具体涉及一种利用高分子改性材料对PVC树脂经过共混改性配方设计技术，利用抗静电剂、增强剂、功能改性剂、抗冲改性剂、阻燃材料，经过共混改性获取混配料，再经挤出生产制备成型的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材。
背景技术
传统PVC-U管道广泛应用于给、排水领域，具有一定的耐酸、耐碱、耐腐蚀、承受内压等优点。但PVC-U管道抗冲性差，不抗静电,低温易发脆，阻燃性不够，燃烧会有烟雾产生，不耐老化，易产生静电火花，这些缺陷不利于PVC-U管道在煤矿瓦斯抽出、通风等煤矿领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有PVC-U管道的缺陷，提供一种同时具备良好的抗静电、抗冲击、阻燃性能和抑烟性能的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材。
为保证管材的抗静电、阻燃、抗冲击和高承压能力，同时保证管材成本较低利于使用，采用了多层共挤生产技术和不同共混改性工艺配方设计技术。
为实现本发明目的所采取的技术方案为：
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，该管材设计分为内层3、外壁层1、中间层2、共三层，其中内、外壁层为相同配方的PVC-M材料组成，具有抗静电、阻燃、抗内压和抗冲击功能；管材中间层采用另一种配方PVC-M材料组成，具有抗冲击、抗内压功能。
管材内、外壁不产生静电聚集，管材内、外壁采用了抗静电工艺配方设计，保证管道承压能力和抗冲击性能；
管材壁中间层为保证能够承受管道内部压力和管道抗冲击破坏功能，采用了改性增强配方设计，保证了管道内部承压和管道抗冲击性能。不同层根据性能需求设计了两种工艺配方，其中，内、外层为同一配方，中间层为另一配方。
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其管壁内层和外层是由如下重量配比的原料制备而成：
聚氯乙烯（PVC）树脂 100.0份
稳定剂 2.0-3.0份
润滑剂 2.0-2.4份
加工助剂 1.0-1.5份
增塑剂 5.0-6.0份
抗冲改性剂 8.0-10.0份
抗静电剂 6.0-8.0份
增强剂 0.8-1.5份
阻燃剂 1.0-1.6份
抗氧剂 1.5-2.0份
辅助稳定剂 0.5-1.0份
所述聚氯乙烯（PVC）树脂，为悬浮法通用型SG-4、SG-5型聚氯乙烯树脂两种各占一半比例混合物。
所述热稳定剂为硫醇辛基锡稳定剂，其锡含量在12%以上。
所述润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629、AC316中任意两种或两种以上的组合。
所述加工助剂为丙烯酸酯类聚合物PA-20及PA-101一种或两种。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油一种或两种。
所述抗冲改性剂为MBS树脂、ACM复合抗冲改性剂、EVA和ABS中任意两种或两种以上组合。
所述抗静电剂为纳米级导电炭黑。
所述增强剂为纳米级碳酸钙。
所述阻燃剂为TDCPP、溴环十二烷或氢氧化铝的一种或多种的组合。
所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。
所述辅助稳定剂为固体高活性亚磷酸酯UV627A。
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其管壁中间层是由如下重量配比的原料制备而成：
聚氯乙烯（PVC）树脂 100.0份
稳定剂 2.0-3.0份
润滑剂 2.0-2.4份
加工助剂 1.0-1.5份
抗冲改性剂 8.0-10.0份
增强剂 3.0-5.0份
阻燃剂 1.0-1.5份
着色剂 2.0-2.5份
所述聚氯乙烯（PVC）树脂、热稳定剂、润滑剂材料与内、外层相同。
所述加工助剂为丙烯酸酯类聚合物PA-20。
所述抗冲改性剂为ACM复合抗冲改性剂。
所述增强剂为纳米级活性碳酸钙。
所述阻燃剂为TDCPP。
所述着色剂为钼铬红。
本发明具有如下显著效果：本发明充分利用了聚氯乙烯（PVC）塑料本身具有的材料强度高（MRS达到25MPa）易共混改性，易加工的特性，以及纳米级抗静电炭黑的导电作用，再配以优异的改性增强材料，使煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材在煤矿介质输送领域达到安全使用的目的。具有抗静电、阻燃、耐冲击、耐内压的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材比传统塑料管道更耐用、更安全，尤其适用煤矿介质（必须抗静电）输送领域，能有效提高使用安全性，消除了因产生静电发生静电火花发生安全事故的可能性，整体耐冲击性能避免了管线发生碰撞损坏的可能性，由于抗冲改性聚氯乙烯含氯量高，不会燃烧，遇明火离火即熄，一旦发生火灾时不会助长火势，产生的烟雾少，会减少对受灾人员和消防人员的威胁。而本发明专利产品彻底改变了传统PVC-U管材的不足，利用聚氯乙烯塑料本身所具有的材料强度（MRS为25MPa）特点和共混改性的特殊工艺配方设计，使得本发明煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材具有抗静电、阻燃、耐压强度高、抗冲击、耐老化等特性，满足了煤矿流体介质输送的特殊使用要求。
附图说明
图1为抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材截面结构示意图。
图中：1-管壁外层；2-管壁中间层；3-管壁内层。
具体实施方式
本发明的具体实施方式参照实施例。
实施例1
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，管壁内层3和管壁外层1挤出生产按照下列配比准备原料：
聚氯乙烯（PVC）树脂100份，稳定剂为有机锡（锡含量12%以上）添加2.5份，润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A 0.8份，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629 1.2份、AC316 0.5份添加合计2.5份，加工助剂为PA20加工型助剂添加1.2份，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂添加5.0份，抗冲改性剂为MBS 型号B564添加8.0份，抗静电剂为纳米级导电炭黑 （粒径10nm）添加6.5份，增强剂为纳米级碳酸钙（粒径15nm）添加1.5份，阻燃剂为TDCPP添加1.0份，抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇添加1.5份，辅助稳定剂为固体高活性亚磷酸酯UV627A 添加 0.5份。
将上述配料进行热混、冷混后再通过挤出成型制成管材。经检测：表面电阻为3.0×104Ω，点燃离火即熄，0℃冲击试验无破裂，23℃高速冲击无脆性破裂，42MPa环应力静液压试验 1h无破裂，无渗漏。
实施例2
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，管壁内层3和管壁外层1挤出生产按照下列配比准备原料：
聚氯乙烯（PVC）树脂100份，稳定剂为有机锡（锡含量12%以上）添加2.3份，润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A 0.86份，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629 1.14份、AC316 0.5份添加合计2.5份，加工助剂为PA20加工型助剂添加1.5份，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂添加5.0份，抗冲改性剂为MBS 型号B564添加8.5份，抗静电剂为纳米级导电炭黑 （粒径10nm）添加7.0份，增强剂为纳米级碳酸钙（粒径15纳米）添加2.0份，阻燃剂为TDCPP添加1.1份，抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇添加1.7份，辅助稳定剂为固体高活性亚磷酸酯UV627A 添加 0.6份。
将上述配料进行热混、冷混后再通过挤出成型制成管材。经检测：表面电阻为2.0×104Ω，点燃离火即熄，0℃冲击试验无破裂，23℃，高速冲击无脆性破裂，42MPa环应力静液压试验 1h无破裂，无渗漏。
实施例3
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，管壁内层3和管壁外层1挤出生产按照下列配比准备原料：
聚氯乙烯（PVC）树脂100份，稳定剂为有机锡（锡含量12%以上）添加2.5份，润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A 0.8份，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629 1.2份、AC316 0.5份添加合计2.5份，加工助剂为PA20加工型助剂添加1.2份，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂添加4.5份，抗冲改性剂为ACM 添加10.0份，抗静电剂为纳米级导电炭黑 （粒径10nm）添加6.5份，增强剂为纳米级碳酸钙（粒径15nm）添加1.5份，阻燃剂为溴环十二烷添加1.2份，抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇添加1.5份，辅助稳定剂为固体紫外线吸收剂UV531 添加 0.5份。
将上述配料进行热混、冷混后再通过挤出成型制成管材。经检测：表面电阻为2.6×104Ω，点燃离火即熄，0℃冲击试验无破裂，23℃高速冲击无脆性破裂，42MPa环应力静液压试验 1h无破裂，无渗漏。
实施例4
一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，管壁内层3和管壁外层1挤出生产按照下列配比准备原料：
聚氯乙烯（PVC）树脂100份，稳定剂为有机锡（锡含量12%以上）添加2.3份，润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A 0.7份，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629 1.3份、AC316 0.6份添加合计2.6份，加工助剂为PA101加工型助剂添加1.1份，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂添加5.5份，抗冲改性剂为ACM添加9.0份，抗静电剂为纳米级导电炭黑 （粒径10nm）添加7.0份，增强剂为纳米级碳酸钙（粒径15纳米）添加1.5份，阻燃剂为氢氧化铝添加2.1份，抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇添加1.7份，辅助稳定剂为固体高活性亚磷酸酯UV627A 添加 0.6份。
将上述配料进行热混、冷混后再通过挤出成型制成管材。经检测：表面电阻为3.5×104Ω，点燃离火即熄，0℃冲击试验无破裂，23℃，高速冲击无脆性破裂，42MPa环应力静液压试验 1h无破裂，无渗漏。
上述1-4实施例中，管壁中间层2挤出生产按照下列配比准备原料：
聚氯乙烯（PVC）树脂为SG-4型树脂50.0份和SG-5型树脂50.0份，稳定剂为固态甲基锡2.5添加份，润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A 0.5份，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC6290.3份、AC316 0.2份总添加1.0份，加工助剂为ACR加工助剂，添加1.2份，抗冲改性剂为ACM添加8.0份，增强剂为纳米级碳酸钙（粒径15nm）添加3.0份，阻燃剂为TDCPP添加1.0份，着色剂为钼铬红，添加1.5份。
将上述配料进行热混、冷混后再通过挤出成型制成管材。经检测：点燃离火即熄，0℃冲击试验无破裂，23℃高速冲击无脆性破裂，42MPa环应力静液压试验 1h无破裂，无渗漏。
本发明的具体实施方式不限于上述实施案例所提供的方式，任何本申请权利要求范围内的等同替换，均属于本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于其管壁内、外层是由如下重量配比的原料制备而成：
聚氯乙烯（PVC）树脂 100份
稳定剂 2.0-3.0份
润滑剂 2.0-2.4份
加工助剂 1.0-1.5份
增塑剂 5.0-6.0份
抗冲改性剂 8.0-10.0份
抗静电剂 6.0-8.0份
增强剂 0.8-1.5份
阻燃剂 1.0-1.6份
着色剂 2.0-2.5份
抗氧剂 1.5-2.0份
辅助稳定剂 0.5-1.0份。
2.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述聚氯乙烯（PVC）树脂，为悬浮法通用型SG-4、SG-5型聚氯乙烯树脂两种各占一半比例混合物。
3.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述热稳定剂为硫醇辛基锡稳定剂，其锡含量在12%以上。
4.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述润滑剂为合成聚乙烯蜡润滑剂627A，合成氧化聚乙烯蜡润滑剂 AC629、AC316中任意两种或两种以上的组合。
5.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述加工助剂为丙烯酸酯类聚合物PA-20及PA-101一种或两种。
6.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油一种或两种。
7.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述抗冲改性剂为MBS树脂、ACM复合抗冲改性剂、EVA和ABS中任意两种或两种以上组合。
8.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述抗静电剂为纳米级导电炭黑；所述增强剂为纳米级碳酸钙。
9.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述阻燃剂为TDCPP、溴环十二烷或氢氧化铝的一种或多种的组合。
10.按照权利要求1所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于所述着色剂为铬黄与统一金光红两种组分的组合；所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；所述辅助稳定剂为固体高活性亚磷酸酯UV627A。
11.一种煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于其管壁中间层是由如下重量配比的原料制备而成：
聚氯乙烯（PVC）树脂 100.0份
稳定剂 2.0-3.0份
润滑剂 2.0-2.4份
加工助剂 1.0-1.5份
抗冲改性剂 8.0-10.0份
增强剂 3.0-5.0份
阻燃剂 1.0-1.5份
着色剂 2.0-2.5份。
12.根据权利要求11所述的煤矿用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材，其特征在于，所述加工助剂为丙烯酸酯类聚合物PA-20；所述抗冲改性剂为ACM复合抗冲改性剂；所述增强剂为纳米级活性碳酸钙；所述阻燃剂为TDCPP。
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