煤礦用三層共擠出PVC-M管材制造技術

煤礦用三層共擠出PVC-M管材，其特征在于：由抗靜電內、外層及PVC-M中間層組成，所述的抗靜電內、外層組合物包括下列組份(重量份)：PVC樹脂100份，熱穩定劑0.8～1.2份，增韌劑4～8份，潤滑劑1.3～2.0份，流動改性劑5～10份，納米導電炭黑6份；所述PVC-M中間層組合物包括下列組份(重量份)：PVC樹脂100份，熱穩定劑1.0～1.5份，增韌劑10～15份，潤滑劑2.1～3.5份，填充劑0～5份。本發明專利技術管材的組合物具有較高的強度，抗沖擊性能可與聚乙烯抗靜電煤礦管材媲美，模量達到2231MPa，拉伸強度達到46.3MPa，簡支梁沖擊強度值達到97.6MPa，力學性能表現為剛韌平衡，且具有永久的抗靜電性能，符合煤礦用管材要求。

【技術實現步驟摘要】

煤礦用三層共擠出PVC-M管材，屬于高分子聚合材料領域，具體涉及ー種煤礦用的三層共擠出PVC-M管材結構及其組合物。
技術介紹
隨著材料合成技術的發展與提高，國內外對新材料的研究不斷取得突破，人們分析聚こ烯(PE)管道是ー種低強度的材料，通常是韌性破壞的形式，而硬聚氯こ烯(PVC-U)管道是ー種高強度的材料，往往是以脆性破壞，能否生產出ー種既具有高強度又具有高韌性的產品，從而優化產品的性能，改善產品的經濟性、開拓新的應用領域成為ー項重要課題。經過研究發現，在PVC配方基礎上經過物料改性，并結合先進的加工エ藝，可以生產出這種兼具強度和韌性的抗沖改性聚氯こ烯(Modified PVC，簡稱PVC-M)管材。改性劑在PVC母體內的作用如同橡膠顆粒，使得材料有良好的韌性，提高了管材抵抗點載荷的能力。 因此PVC-M管材除具有普通PVC-U管材的特點外，還具有優異的韌性和抗沖擊性能，與普通PVC-U管材相比，PVC-M管材的抗沖擊性能顯著提高，能更好地抵抗管材安裝和運輸過程中產生的輕微劃傷、點載荷和地基的不均勻下降；PVC-M管材可以有效的抵抗水錘，減少管線在運營、施工過程中的破壞；耐環境應カ開裂能力顯著提高，能有效抵抗安裝和運輸過程中對管材的外力沖擊，防止快速開裂現象的發生。PVC-M管在不少國家已經大量生產，廣泛應用于城鄉和建筑給水，礦山用管道等，在英國、澳大利亞以及南非等國家都制定了國家標準。目前，國內只有中國城鎮建設行業標準CJ/T272-2008《給水用抗沖改性聚氯こ烯(PVC-M)管材及管件》在實施，相應的國家標準正在討論修改過程中，有望于近幾年頒布實施。然而，PVC-M管材在煤礦中應用存在抗靜電性能不良的缺陷，國家煤炭部標準MT-558規定了用于煤礦井下抽出瓦斯的PVC管材的表面電阻范圍為小于106Ω，文獻資料表明，在PVC-M管材中添加抗靜電劑，如果要求PVC管材的表面電阻達到小于IO6Ω的范圍是不可能的，只有在PVC-M管材配方中添加6%左右的納米級超導電炭黑，才能達到國家煤炭部標準ΜΤ-558規定的抗靜電要求?？墒?，在PVC-M管材中添加6%左右的納米級超導電炭黑后，PVC-M管材的力學性能又會大幅度下降，特別是管材變脆，失去PVC-M管材優異的抗沖擊強度性能，其次也會為PVC-M管材的擠出生產加工造成困難。針對PVC-M在煤礦應用的缺陷，國內普遍采用聚こ烯(PE)作為煤礦用管材的材料。但是此種PE材料需添加大量紅磷阻燃劑和超導電炭黒，導致材料的成本較高，每噸成本高達I. 8萬元，且實踐性能表現也差強人意，亟待改迸。故著眼于煤礦用管材的研究重新回到PVC-M上。但目前尚未有適用于煤礦環境PVC-M的管材組合物配方。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種煤礦用三層共擠出PVC-M管材，該PVC-M管材既保持了 PVC-M的力學性能，特別是保持了 PVC-M管材優異的抗沖擊強度性能，又克服了 PVC-M管材在煤礦中應用存在抗靜電性能不良的缺陷。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是該煤礦用三層共擠出PVC-M管材，其特征在于由抗靜電內、外層及PVC-M中間層組成，所述的抗靜電內、外層組合物包括下列組份(重量份)=PVC樹脂100份，熱穩定劑O. 8 I. 2份，增韌劑4 8份，潤滑劑I. 3 2.O份，流動改性劑5 10份，納米導電炭黑6份；所述PVC-M中間層組合物包括下列組份(重量份)=PVC樹脂100份，熱穩定劑I. O I. 5份，增韌劑10 15份，潤滑劑2. I 3. 5份，填充劑O 5份。所述的抗靜電內、外層組合物包括下列組份(重量份)PVC樹脂100份，熱穩定劑1.O份，增韌劑8份，潤滑劑I. 6份，流動改性劑7份，納米導電炭黑6份；所述PVC-M中間 層組合物包括下列組份(重量份)PVC樹脂100份，熱穩定劑I. 2份，增韌劑13份，潤滑劑2.7份，填充劑3份。所述的抗靜電內、外層組合物中PVC樹脂的平均聚合度為700 ;所述PVC-M中間層組合物中PVC樹脂的平均聚合度為1000，優選中國石化齊魯分公司生產的PVC管材專用樹脂 QS-1050P。所述的抗靜電內、外層組合物和PVC-M中間層組合物中熱穩定劑為有機錫穩定齊U。優選牌號為17M0K的有機錫穩定劑。所述的抗靜電內、外層組合物和PVC-M中間層組合物中潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸、石蠟、微晶蠟、氧化聚こ烯蠟和PE蠟中的兩種或兩種以上混合物。優選硬脂酸鈣和微晶蠟混合物。所述的抗靜電內、外層組合物和PVC-M中間層組合物中所述的增韌劑為MBSB-561 或 MBS B-561 與 MBS B-22 的混合物。所述的抗靜電內、外層組合物中流動改性劑為DOP(鄰苯ニ甲酸ニ辛酯)。所述的抗靜電內、外層組合物中納米導電炭黑粒徑為20 50nm，比表面積大于或等于 800m2/g。所述的PVC-M中間層組合物中填充劑為活性超細碳酸鈣或納米碳酸鈣。優選納米碳酸鈣。針對煤礦用PVC-M管材既要達到國家煤炭部標準MT-558規定的抗靜電要求，又不損害其力學性能，管材不會變脆的研究課題，專利技術人利用芯層發泡三層共擠出，一次性成型的設計，把煤礦用具有抗靜電功能的PVC-M管材也設計為三層結構。其中較厚的中間層采用純PVC-M管材配方，以保證煤礦用PVC-M管材優良的物理機械性能，而PVC-M管材的內層和外層采用含導電炭黑的PVC材料配方?？紤]到PVC-M管材的內層和外層壁薄，為保證管材的內層和外層具有良好的擠出加工性能，需采用低聚合度PVC樹脂和在配方中加入適量的DOP等流動改性劑。由于在煤礦中應用的三層共擠出管材層間界面的主要組份還是PVC樹脂，因此共擠出的管材界面間具有良好的粘結強度，使用過程中不會出現層間脫層、分離等現象。通過改性提高韌性，開發抗沖擊抗開裂性能好同時保持高強度的改性聚氯こ烯管道系統，通常稱為PVC-M。PVC-M完全克服了 PVC-U的脆性，韌性得到非常顯著的改善，同時保持和PVC-U接近的強度。因此可以采用較高的設計應力，具有節省材料(30% )和增加通徑的優點，符合節約資源的大方向。但是針對煤礦管材這樣的應用領域，對性能優異的PCV-M管材有進一歩的性能要求，這種性能上的要求主要有兩點一是滿足一定的力學性能，特別是滿足在煤礦井下環境中的力學性能，既要有優異的抗沖壓性能，又要有一定的延展的柔韌性能，ニ是達到國家煤炭部標準MT-558規定的抗靜電要求。國家煤炭部標準MT-558規定了用于煤礦井下抽出瓦斯的PVC管材的表面電阻范圍為小于106Ω。但是文獻資料表明，在PVC-M管材中添加有機抗靜電劑，如果要求PVC管材的表面電阻達到小于IO6Ω的范圍是不可能的，只有在PVC-M管材配方中添加6%左右的納米級超導電炭黑，才能達到國家煤炭部標準ΜΤ-558規定的抗靜電要求。然而，在PVC-M管材中添加6 %左右的納米級超導電炭黑后，PVC-M管材的力學性能又會大幅度下降，特別是管材變脆，失去PVC-M管材優異的抗沖擊強度性能，其次也會為PVC-M管材的擠出生產加工造成困難。鑒于此，將煤礦用PVC-M的管材設計為三層，中間層采用為適應煤礦環境而開發的新的PVC-M材質，內、外層采用摻加導電炭黑的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
煤礦用三層共擠出PVC？M管材，其特征在于：由抗靜電內、外層及PVC？M中間層組成，所述的抗靜電內、外層組合物包括下列組份(重量份)：PVC樹脂100份，熱穩定劑0.8～1.2份，增韌劑4～8份，潤滑劑1.3～2.0份，流動改性劑5～10份，納米導電炭黑6份；所述PVC？M中間層組合物包括下列組份(重量份)：PVC樹脂100份，熱穩定劑1.0～1.5份，增韌劑10～15份，潤滑劑2.1～3.5份，填充劑0～5份。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李靜，王晶，張新華，張樺，劉容德，劉浩，賈小波，桂俊杰，孫培培，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：