本发明涉及非金属消防建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种消防专用氯化聚氯乙烯管材及其制备方法。
背景技术：
消防管道是指用于消防方面，连接消防设备、器材，输送消防灭火用水，气体或者其他介质的管道材料。
由于消防管道常处于静止状态，也因此对管道要求较为严格，管道需要耐压力，耐腐蚀，耐高温性能好。
现有的消防管道的管材有球墨给水铸铁管、铜管、不锈钢管、合金管及复合型管材、塑料管材。
球墨给水铸铁管、铜管、不锈钢管等管材，质量较重，施工不便。并且由于自来水的长期腐蚀，造成铁管或钢管内壁变细甚至堵塞，从而容易影响消防管道喷淋系统的正常工作。
而现有的塑料管材的消防管道，常用的有pvc-u自来水管材、hdpe自来水管材、pp-r自来水管材以及氯化聚氯乙烯管材，仍然存在耐腐蚀性能不好、耐热性能不好，加工成型不好的问题。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种消防专用氯化聚氯乙烯管材，从而解决上述的消防管道耐腐蚀性能不好、耐热性能不好的问题。
本发明的第二目的在于提供一种氯化聚氯乙烯管材的制备方法，从而解决上述的消防管道加工成型不好的问题。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种消防专用氯化聚氯乙烯管材，氯化聚氯乙烯管材主要由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括90-110份氯化聚氯乙烯树脂、2-6份润滑剂、4-10份稳定剂、2-5份加工助剂、3-10份丙烯酸复合树脂、1-8份纳米材料、2-10份填充剂、0.5-1份紫外线吸收剂、0.2-0.5抗氧剂以及3-10份抗冲改性剂。
一种消防专用氯化聚氯乙烯管材的制备方法，以重量份计，将90-110份氯化聚氯乙烯树脂、2-6份润滑剂、4～10份稳定剂、2-5份加工助剂、3-10份丙烯酸复合树脂、1-8份纳米材料、2-10份填充剂、0.5-1份紫外线吸收剂、0.2-0.5抗氧剂以及3-10份抗冲改性剂初混后进行共混并挤出成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的消防专用氯化聚氯乙烯管材及其制备方法，该氯化聚氯乙烯管材主要由氯化聚氯乙烯树脂、润滑剂、稳定剂、加工助剂、丙烯酸复合树脂、纳米材料、填充剂、紫外线吸收剂、抗氧剂以及抗冲改性剂多种原料按照重量份配制成型，具有防火、防腐蚀、耐温高、耐老化时间长的优点，将其应用于消防管道，不仅施工方便，并且可靠性好。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施方式提供一种氯化聚氯乙烯管材。
该氯化聚氯乙烯管材主要由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括90-110份氯化聚氯乙烯树脂、2-6份润滑剂、4-10份稳定剂、2-5份加工助剂、3-10份丙烯酸复合树脂、1-8份纳米材料、2-10份填充剂、0.5-1份紫外线吸收剂、0.2-0.5抗氧剂以及3-10份抗冲改性剂。
本实施例中，优选地，氯化聚氯乙烯树脂的氯含量为68％以上，聚合度为800～1000。当氯化聚氯乙烯树脂的氯含量为68％以上时，能够使得氯化聚氯乙烯树脂中的分子键的极性增大，分子间作用力增强，化学稳定性增强，从而使得氯化聚氯乙烯树脂的力学性能、耐腐蚀性以及耐高温性能增强。
进一步地，多种原料包括100份氯化聚氯乙烯树脂、2-6份润滑剂、4-10份稳定剂、2-5份加工助剂、3-10份丙烯酸复合树脂、1-8份纳米材料、2-10份填充剂、0.5-1份紫外线吸收剂、0.2-0.5抗氧剂以及3-10份抗冲改性剂。
进一步地，对于氯化聚氯乙烯材料，润滑剂的加入能够提高氯化聚氯乙烯管材的加工成型性。使得氯化聚氯乙烯材料熔体的粘度降低，氯化聚氯乙烯材料体系的润滑均衡，从而提高氯化聚氯乙烯材料管材的加工成型性。
另外，润滑剂的加入还能够提高氯化聚氯乙烯材料的力学性能，例如抗冲击性。
此外润滑剂的加入还能够使得氯化聚氯乙烯管材的内壁光滑、摩擦系数小，从而使得氯化聚氯乙烯管材内的流量大，进一步地有利于应用于消防管道。
本实施例中，优选地，润滑剂包括氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、高熔点蜡、二羟酸脂、单甘脂、硬脂酸、脂肪酸脂或者石蜡中的至少一种。
进一步地，通过加入稳定剂能够改善氯化聚氯乙烯材料的热稳定性。进而增强其应用于消防管道的使用效果。
本实施例中，优选地，稳定剂包括钙锌稳定剂、复合盐稳定剂或者有机锡稳定剂中的至少一种。
进一步地，在制备氯化聚氯乙烯管材时，加入加工助剂能够有效地改善其性能。具体地，例如抗老化性等。
本实施例中，优选地，加工助剂为包括丙烯酸复合树脂或聚甲基丙烯酸甲酯树脂中的任意一种。
丙烯酸复合树脂是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂，通过选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和不同应用场合的丙烯酸树脂，丙烯酸树脂根据结构和成膜机理的差异又可分为热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂。
用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体共聚合成的丙烯酸树脂对光的主吸收峰处于太阳光谱范围之外，所以制得的丙烯酸树脂漆具有优异的耐光性及抗户外老化性能。
通过在氯化聚氯乙烯管材中添加丙烯酸复合树脂能够有效地提高氯化聚氯乙烯管材的抗老化性，从而更好地应用于消防管道。
聚甲基丙烯酸甲酯树脂，是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酸甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为pmma，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。其具有优良的透明度，有突出的耐老化性。
通过在氯化聚氯乙烯管材中添加聚甲基丙烯酸甲酯树脂也能够有效地提高氯化聚氯乙烯管材的抗老化性，从而更好地应用于消防管道。
进一步地，由于氯化聚氯乙烯材料的抗冲性能差、特别是低温冲击性能差，耐候性差，在很多领域应用受限。因此需要加入抗冲改性剂提高其韧性和耐候性能。
本实施例中，优选地，抗冲改性剂包括三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和氯化聚乙烯中的至少一种。
进一步地，紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。
由于太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光，其波长约290-460纳米，这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用，使颜色分子最后分解褪色。
在氯化聚氯乙烯材料中加入紫外线吸收剂能够提高氯化聚氯乙烯管材的光稳定性、能够进一步提高光稳定效能、良好的抗热氧老化性能。并且能够改善加工性能。
应理解，上述的紫外线吸收剂可以选择市面上常见的紫外吸收剂。
在其他可选择的实施例中，上述的紫外线吸收剂选择紫外线吸收剂/光稳定剂复配型的原料，特别是以水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配。
进一步地，抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
通过在消防专用氯化聚氯乙烯管材中加入抗氧剂能够有效地增强其抗老化性能，提高使用寿命，更好地应用于消防管道。
应理解，上述的抗氧剂可以选择市面上常见的抗氧剂。
在其他可选择的实施例中，上述的抗氧剂可以选择芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、辅助抗氧剂等。
进一步地，纳米材料的加入能够和填充剂相互配合，由于填充剂的粒径较大，在氯化聚氯乙烯材料中加入填充剂会使得氯化聚氯乙烯熔体的粘度增加，从而影响氯化聚氯乙烯材料的加工成型性。当在氯化聚氯乙烯材料中加入纳米材料和填充剂时，不仅能够避免纳米材料的粒径较小引起的氯化聚氯乙烯熔体团聚的现象，还能够与填充剂相互配合，避免填充剂粒径较大带来的氯化聚氯乙烯熔体的粘度增加的问题，进一步地增强氯化聚氯乙烯熔体柔韧性，提高氯化聚氯乙烯材料的力学性能，进一步地适用于消防管道。
本实施例中，优选地，纳米材料包括纳米级的二氧化硅、纳米级的二氧化钛、纳米级的碳酸钙中的至少一种。
填充剂包括碳酸钙或者钛白粉中的至少一种。
本实施例还提供一种氯化聚氯乙烯管材的制备方法。
以重量份计，将90-110份氯化聚氯乙烯树脂、2-6份润滑剂、4～10份稳定剂、2-5份加工助剂、3-10份丙烯酸复合树脂、1-8份纳米材料、2-10份填充剂、0.5-1份紫外线吸收剂、0.2-0.5抗氧剂以及3-10份抗冲改性剂初混后进行共混并挤出成型。
具体地：
s1、将稳定剂与氯化聚氯乙烯树脂按重量份配比混合，加热搅拌3～10分钟，当温度达到75～80℃时停止搅拌，然后将料温冷却到25～35℃送下道工序共混；
s2、上述初混的原料混合后加热搅拌3～5分钟，当温度达到60～800c时加入按重量份配比的纳米材料、加工改性剂、抗冲改性剂和填充剂继续搅拌，当温度达到95～100℃时加入按重量份配比的润滑剂继续搅拌，当搅拌温度达到120℃时停止搅拌，然后将料温冷却至25～30℃供挤出使用；
s3、将上述共混后的原料经双螺杆挤出机由模具挤出成型，挤出机筒温度一区为：190～215℃；二区为190～200℃；三区为：185～195℃；四区为180～190℃；五区为：175～185℃；过渡段温度为：165～175℃；模体温度一区为：170～185℃；二区为：170～180℃；三区为：175～185℃；口模温度为：175～215℃；挤出机转速为：15～30r/min；喂料器转速为：10～25r/min；主机电流为：60～75a；机头压力为6～25mpa；水箱真空度为：0.03～0.05mpa；牵引速度为：4～12m/min。
本实施例提供的消防专用氯化聚氯乙烯管材及其制备方法，与现有的技术相比具有制备工艺简单，制造成本低，制得的氯化聚氯乙烯管材的维卡软化点达到110～115℃，能满足95℃以上的高温要求，环片热缩力提高50～80％，冲击强度提高10～15倍，并且在-18℃时管材不显示脆性，耐低温韧性、耐老化、阻燃绝缘和抗压性能好，耐腐蚀性强，使用寿命长，相当于钢管铸铁管等，这种消防专用氯化聚氯乙烯管材连接方便，施工方便。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其制备方法为：
将有机锡稳定剂6公斤加入含氯量为68％，聚合度为1000的氯化聚氯乙烯树脂100公斤继续搅拌，当温度达到80℃时停止搅拌，然后将料温冷却至35℃送下道工序共混；
上述初混的原料混合后加热搅拌3分钟，当温度达到90℃时加入纳米级二氧化硅6公斤、钛酸钙5公斤、10公斤抗冲改性剂、3公斤加工助剂、0.5公斤紫外线吸收剂、0.5公斤抗氧剂继续搅拌，当温度达到100℃时加入氧化聚乙烯蜡2.5公斤、1公斤高熔点蜡、丙烯酸复合树脂1.5公斤继续搅拌，当温度达到120℃时停止搅拌，然后将料温冷却至35℃供挤出使用；
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机由模具挤出成型，开机前先将机筒模体温度设定在150℃，加热保温3小时后再将机筒温度设定为：一区200℃；二区为195℃；三区190℃；四区185℃；五区175℃；过渡段温度设定为170℃；模体温度设定为：一区180℃；二区为175℃；三区180℃；口模温度设定为：210℃；恒温30分钟后由机筒螺杆开始挤压塑化再经模具挤出、冷却定径后成型；主机转速为20r/min；喂料器转速为21r/min；主机电流为65a；机头压力为26mpa；水箱真空度为0.04mpa；牵引速度为4m/min。
实施例2
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其制备方法为：
将钙锌稳定剂8.5公斤加入含氯量为68％，聚合度为1000的氯化聚氯乙烯树脂100公斤继续搅拌，当温度达到70℃时停止搅拌，然后将料温冷却至35℃送下道工序共混；
将上述初混的原料混合后加热搅拌3分钟，当温度达到75℃时加入3公斤丙烯酸复合树脂和纳米级石英粉4公斤、氯化聚乙烯6公斤、5公斤抗冲改性剂、2公斤加工助剂、0.5公斤紫外线吸收剂、0.5公斤抗氧剂继续搅拌，当温度达到100℃时加入氧化聚乙烯蜡2公斤、1.5公斤高熔点蜡、0.8公斤单甘脂继续搅拌，当温度达到120℃时停止搅拌，然后将料温冷却至35℃供挤出使用；
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机由模具挤出成型，开机前先将机筒模体温度设定在1500℃，加热3小时后再将机筒温度设定为：一区190℃；二区185℃；三区180℃；四区175℃；五区170℃；过渡段温度设定为165℃；模体温度设定为：一区170℃；二区为1750℃；三区180℃；口模温度设定为205℃；恒温30分钟后由机筒螺杆开始挤压塑化再经模具挤出、冷却定径后成型；主机转速为16r/min；喂料器转速为16r/min；主机电流为60a；机头压力为22mpa；水箱真空度为0.04mpa；牵引速度为5m/min。
实施例3
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，110份氯化聚氯乙烯树脂、6份润滑剂、10份稳定剂以及5份加工助剂，3份丙烯酸复合树脂、1份纳米材料、2份填充剂、0.5份紫外线吸收剂、0.2抗氧剂以及3份抗冲改性剂。
其中，稳定剂包括钙锌稳定剂，加工助剂为包括丙烯酸复合树脂，润滑剂包括氧化聚乙烯蜡，纳米材料包括纳米级的二氧化硅，抗冲改性剂包括三元乙丙橡胶，填充剂包括碳酸钙。
实施例4
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，90份氯化聚氯乙烯树脂、2份润滑剂、4份稳定剂以及2份加工助剂、3份丙烯酸复合树脂、1份纳米材料、2份填充剂、0.5份紫外线吸收剂、0.2份抗氧剂以及3份抗冲改性剂。
其中，加工助剂选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂；润滑剂选择石蜡；纳米材料选择纳米级的二氧化硅；抗冲改性剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，填充剂选择钛白粉。
实施例5
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，100份氯化聚氯乙烯树脂、2份润滑剂、4份稳定剂以及2份加工助剂、3份丙烯酸复合树脂、1份纳米材料、2份填充剂、0.5份紫外线吸收剂、0.2份抗氧剂以及3份抗冲改性剂。
其中，加工助剂选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂；润滑剂选择脂肪酸脂；纳米材料选择纳米级的二氧化硅；抗冲改性剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，填充剂选择钛白粉。
实施例6
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，100份氯化聚氯乙烯树脂、6份润滑剂、10份稳定剂以及5份加工助剂、10份丙烯酸复合树脂、8份纳米材料、10份填充剂、1份紫外线吸收剂、0.5份抗氧剂以及3份抗冲改性剂。
其中，加工助剂选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂；润滑剂选择单甘脂、硬脂酸；纳米材料选择纳米级的二氧化钛；抗冲改性剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，填充剂选择钛白粉。
实施例7
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，100份氯化聚氯乙烯树脂、6份润滑剂、10份稳定剂以及5份加工助剂、5份丙烯酸复合树脂、4份纳米材料、8份填充剂、0.7份紫外线吸收剂、0.4抗氧剂以及7份抗冲改性剂。
其中，加工助剂选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂；润滑剂选择聚乙烯蜡、高熔点蜡；纳米材料选择纳米级的碳酸钙；抗冲改性剂选择丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和氯化聚乙烯，填充剂选择碳酸钙。
实施例8
本实施例提供一种氯化聚氯乙烯管材，其与第一实施例提供的制备氯化聚氯乙烯管材的制备方法相同。
所不同的是，制得的氯化聚氯乙烯管材包含以下几种原料。以重量份计，90份氯化聚氯乙烯树脂、2份润滑剂、4份稳定剂以及2份加工助剂、5份丙烯酸复合树脂、6份纳米材料、5份填充剂、0.5份紫外线吸收剂、0.2抗氧剂以及6份抗冲改性剂。
其中，加工助剂选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂、润滑剂选择氧化聚乙烯蜡、硬脂酸；纳米材料选择纳米级的二氧化硅、纳米级的二氧化钛；抗冲改性剂选择三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物，填充剂选择碳酸钙和钛白粉。
对比例
对比例1pvc-u材质的消防管道。
对比例2hdpe材质的消防管道。
对比例3pp-r材质的消防管道。
对比例4市场上常见的普通氯化聚氯乙烯材质的消防管道。
实验例
下面结合实验对本发明实施例提供的消防专用氯化聚氯乙烯管材的力学性能、热学性能以及耐腐蚀性能等进行评价。具体结果见表1：
表1消防专用氯化聚氯乙烯管材的性能测试结果
从表1中可以看出，采用本发明提供的消防专用氯化聚氯乙烯管材的制备方法制备得到的消防专用氯化聚氯乙烯管材的维卡软化点达到110～115℃，能满足95℃以上的高温要求，环片热缩力提高50～80％，冲击强度提高10～15倍，并且在-18℃时管材不显示脆性，耐低温韧性、耐老化、阻燃绝缘和抗压性能好，管材耐腐蚀性强，使用寿命长。
综上所述，本发明提供的消防专用氯化聚氯乙烯管材及其制备方法，该氯化聚氯乙烯管材主要由氯化聚氯乙烯树脂、润滑剂、稳定剂、加工助剂、丙烯酸复合树脂、纳米材料、填充剂、紫外线吸收剂、抗氧剂以及抗冲改性剂多种原料按照重量份配制成型，具有防火、防腐蚀、耐温高、耐老化时间长的优点，将其应用于消防管道，不仅施工方便，并且可靠性好。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。