本发明涉及水管材料
技术领域：
，尤其涉及一种阻燃抑烟水管材料。
背景技术：
：聚氯乙烯(pvc)是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。由于聚氯乙烯排水管具有质量轻、表面光滑、阻力小、排水量大、安装方便，且价格低廉等优点，而广泛的应用于居住建筑及公共建筑的室内排水建设中。pvc虽然属于自熄型材料，但发生火灾时，pvc会产生大量的黑烟和有毒害的气体，如一氧化碳、苯类芳香族化合物等，对人体造成伤害，甚至导致窒息死亡。因此人们对建筑中使用的pvc水管的阻燃抑烟性能要求越来越高，通常使用的方法是在水管原材料中添加阻燃抑烟剂，常用的阻燃抑烟剂主要包括金属氧化物、氢氧化镁、磷-氮系阻燃剂等。如一种阻燃pvc塑料管材，主要包括pvc树脂、硬脂酸钠稳定剂、钛白粉、氢氧化镁、氧化锌和石蜡。以水镁石与氧化锌产生协同阻燃效应，提高聚氯乙烯的材料的热稳定性，增强pvc水管的阻燃抑烟性能。然而，在水管制备中加入现有的阻燃抑烟剂，会对管材的力学性能造成影响，随着加入量的增加，管材力学性能迅速下降；而减小管材中阻燃抑烟剂的用量，管材的阻燃抑烟性能又难以满足人们的安全性需求。技术实现要素：本申请提供了一种阻燃抑烟水管材料，以解决在水管制备中加入现有的阻燃抑烟剂，虽然满足了人们对阻燃抑烟安全性的需求，但是造成水管材料力学性能降低的问题。一种阻燃抑烟水管材料，所述水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯80～100份，润滑剂0.5～2份，稳定剂5～15份，阻燃抑烟剂5～25份；所述阻燃抑烟剂包括坡缕石：0.5～4份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：1～5份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：2～5.5份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：1.5～5.5份；所述硅烷偶联剂占所述mg(oh)2的质量分数为2.5％，所述硅烷偶联剂占所述纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，所述钛酸酯偶联剂占所述纳米sio2的质量分数为2％。可选的，所述水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯85～95份，润滑剂0.9～1.7份，稳定剂8～14份，阻燃抑烟剂10～20份；所述阻燃抑烟剂包括坡缕石：1.5～3.5份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：2～4份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：3～5份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：2.5～4.5份。可选的，所述水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯90份，润滑剂0.13份，稳定剂8份，阻燃抑烟剂15份；所述阻燃抑烟剂包括坡缕石：3份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：3.5份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：4份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：3.5份。可选的，所述稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，所述纳米蒙脱土的长度为50～150nm，所述纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，所述硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请提供一种阻燃抑烟水管材料，与现有的阻燃抑烟添加剂相比，使用有机改性剂对阻燃材料进行改性，以降低阻燃抑烟材料对水管材料力学性能的影响，同时阻燃抑烟剂中材料间的协同阻燃作用，赋予水管材料良好的阻燃抑烟性能。提供一种不降低管材力学性能的同时，具有良好阻燃抑烟性能的水管管材，以满足人们对排水管质量以及安全性能的追求。具体实施方式本申请提供一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料主要包括：聚氯乙烯、润滑剂、稳定剂和阻燃抑烟剂，其中阻燃剂主要包括：坡缕石、硅烷偶联剂改性的mg(oh)2、硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土、钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2，下面对本申请实施例中使用的原料进行详细的说明：聚氯乙烯，由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。pvc是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。坡缕石，含有阻燃元素镁、铝和性质不同的水，如结晶水、羟基结构水、沸石分子水和包结水等，坡缕石原料丰富，成本低，容易加工成纳米-微米级的微粒。坡缕石具有很大的比表面积和吸附力，其表面的微孔结构，对气体有强的吸附作用，能够隔热绝热，阻断热的传递，同时由于其良好的吸水和保水性能，在高温下能产生水蒸气阻断氧气，具有良好的阻燃作用，是理想的阻燃添加剂之一。且与其他阻燃材料相比，坡缕石还具有质量轻、耐磨、灭菌、无毒等优点。硅烷偶联剂改性的mg(oh)2，mg(oh)2是一种白色无定形粉末，mg(oh)2具有良好的阻燃抑烟性能，常作为阻燃剂、抑烟剂、填充剂而被广泛应用橡胶塑料行业。mg(oh)2受热发生分解时会释放出结合水，同时分解过程会吸收大量的热，从而降低材料在火灾时的温度，阻止材料的分解，同时也可对产生的可燃性气体起到冷却的作用。另外mg(oh)2分解后产生氧化镁，氧化镁本身具有良好的阻燃耐火性能，有助于提升材料本身的耐火阻燃性能。而分解过程中产生的水蒸气可作为抑制剂使用，降低环境中烟尘的浓度，加入水管材料中可有效的提高水管的阻燃抑烟性能。但是由于无机材料本身的硬度及钢性，加入后会时管材的力学性能有所下降。硅烷偶联剂是低分子的有机硅化合物，其含有的烷氧基、酰氧基等基团可与氢氧化镁表面带有的羟基作用，对其进行改性处理。改性后的mg(oh)2表面带有部分有机基团，表面由亲水性变为疏水性，有助于提高其在聚氯乙烯基体中的分散性，进而提高了改性后的mg(oh)2和聚氯乙烯材料的相容性能和粘接强度，降低mg(oh)2在填充时对材料力学性能的影响；同时改性后的mg(oh)2表面的钢性及硬度有所降低，作为阻燃剂填充后有利于降低其对水管材料力学性能的影响。硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土，蒙脱土是一种硅酸盐的天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。蒙脱土具有良好的阻燃性能，蒙脱土填充的材料在发生火灾时，具有巨大比表面积的片层结构在燃烧过程中能够自行富集到聚合物燃烧表面，形成致密耐高温的硅酸盐阻隔层，延缓聚合物内部分解产生的小分子向表面迁移和外界的氧气向燃烧表面和聚合物内部扩散，从而提高材料的阻燃性。然而由于蒙脱土在分散时易呈凝聚状态，容易分散，且其表面亲水性较强，填充聚氯乙烯后不易分散，降低了管材的力学性能。蒙脱土经酸化后表面可暴露出较多的羟基，使用硅烷偶联剂改性后，其表面亲油性增强，有利于提高其在聚氯乙烯材料中的分散性，同时降低蒙脱土本身的钢性及硬度，降低蒙脱土填充对管材力学性能的影响，同时赋予管材良好的阻燃性能。在本实施例中使用长度为50～150nm纳米蒙脱土进行改性，纳米材料具有较大的表面积，有利于提升材料的阻燃性能，同时具有良好的填充性。在本实施例中，使用的硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。a174、a187、kh590、kh550对mg(oh)2、纳米蒙脱土具有较高的包覆面积，改性度较好，可有效的对mg(oh)2、纳米蒙脱土进行改性。钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2，sio2是硅最重要的氧化物之一，其高温会分解生成硅酸盐，具有良好的阻燃抑烟性能，然而纳米sio2易团聚，将其分散在聚氯乙烯材料中时，其分散性能较差，会降低材料的力学性能。钛酸酯偶联剂对纳米sio2改性后，其表面也会有亲水变为疏水，使其更好的分散在聚氯乙烯中，提升改性后sio2与材料的相容性，从而降低sio2对管材的力学性能的影响，达到赋予管材阻燃性能的同时，又不影响管材力学性能。在本实施例中使用直径为100～200nm纳米sio2进行改性，纳米材料具有较大的表面积，有利于提升材料的阻燃性能，同时具有良好的填充性。阻燃抑烟剂中包括的坡缕石、硅烷偶联剂改性的mg(oh)2、硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土、钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2均具有良好的阻燃性能，将其混合加入聚氯乙烯材料中，得到水管材料，各阻燃物质间的协同作用可有效的提高材料的阻燃抑烟性能，实现水管的阻燃抑烟性能，提高使用的安全性。润滑剂，润滑剂的作用是减少聚合物和设备之间的摩擦力，以及聚合物分子链之间的摩擦力。常用的润滑剂主要有硅油、石蜡、单甘酯、金属皂类、硬脂醇及酯类等。润滑剂的类型在本申请中不做限制，具体的，本领域技术人员可根据使用情况进行选择。稳定剂，聚氯乙烯含有的氯基易被取代，引起聚氯乙烯的降解，因此在聚氯乙烯水管制作过程中需加入稳定助剂。常用的稳定剂主要有铅盐稳定剂、钡镉类稳定剂、钙锌类稳定剂、有机锡类热稳定剂和环氧类稳定剂等。稳定剂的类型在本申请中不做限制，具体的，本领域技术人员可根据使用情况进行选择。在本实施例中添加的稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，纳米水滑石环保无毒，同时水滑石也具有一定的阻燃抑烟性能，可赋予材料一定的阻燃性能。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例进行简单的介绍。实施例1一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯80份，润滑剂0.5份，稳定剂5份，阻燃抑烟剂5份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：0.5份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：1份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：2份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：1.5份。硅烷偶联剂占mg(oh)2的质量分数为2.5％，硅烷偶联剂占纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，钛酸酯偶联剂占纳米sio2的质量分数为2％。可选的，稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，纳米蒙脱土的长度为50～150nm，纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。实施例2一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯85份，润滑剂0.9份，稳定剂8份，阻燃抑烟剂10份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：1.5份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：2份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：3份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：2.5份。硅烷偶联剂占mg(oh)2的质量分数为2.5％，硅烷偶联剂占纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，钛酸酯偶联剂占纳米sio2的质量分数为2％。可选的，所述稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，所述纳米蒙脱土的长度为50～150nm，所述纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，所述硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。实施例3一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯90份，润滑剂1.3份，稳定剂11份，阻燃抑烟剂15份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：3份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：3.5份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：4份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：3.5份。硅烷偶联剂占mg(oh)2的质量分数为2.5％，硅烷偶联剂占纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，钛酸酯偶联剂占纳米sio2的质量分数为2％。可选的，稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，纳米蒙脱土的长度为50～150nm，纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。实施例4一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯95份，润滑剂1.7份，稳定剂14份，阻燃抑烟剂20份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：3.5份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：4份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：5份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：4.5份。硅烷偶联剂占mg(oh)2的质量分数为2.5％，硅烷偶联剂占纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，钛酸酯偶联剂占纳米sio2的质量分数为2％。可选的，稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，纳米蒙脱土的长度为50～150nm，纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。实施例5一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯100份，润滑剂2份，稳定剂15份，阻燃抑烟剂25份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：4份，硅烷偶联剂改性的mg(oh)2：5份，硅烷偶联剂改性的纳米蒙脱土：5.5份，钛酸酯偶联剂改性的纳米sio2：5.5份。硅烷偶联剂占mg(oh)2的质量分数为2.5％，硅烷偶联剂占纳米蒙脱土的质量分数为2.5％，钛酸酯偶联剂占纳米sio2的质量分数为2％。可选的，稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，纳米蒙脱土的长度为50～150nm，纳米sio2的直径为100～200nm。可选的，硅烷偶联剂包括：a174、a187、kh590、kh550。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。对照例1一种阻燃抑烟水管材料，该水管材料由以下质量份数的物质组成：聚氯乙烯90份，润滑剂1.3份，稳定剂11份，阻燃抑烟剂15份。阻燃抑烟剂包括坡缕石：3份，mg(oh)2：3.5份，纳米蒙脱土：4份，纳米sio2：3.5份。可选的，稳定剂包括纳米水滑石和烷基亚磷酸酯，其比例为3:1。可选的，纳米蒙脱土的长度为50～150nm，纳米sio2的直径为100～200nm。一种阻燃抑烟水管的制备方法，其特征在于，将水管材料物质组分按照质量份数称取，在高速搅拌条件下混合，将混合后的物料高温混溶，并经过挤出、成型、冷却后，得到阻燃抑烟水管。在本申请中，使用现有技术常用的未改性mg(oh)2、纳米蒙脱土、纳米sio2以及坡缕石为阻燃抑烟剂，通过上述对照例1制备聚氯乙烯水管，对水管的力学性能以及阻燃抑烟性能进行检测，结果如下表1所示：表1聚氯乙烯水管的性能测试实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对照例1烟密度等级454339413642氧指数424241424141拉伸强度40.540.540394033.5由表1可知，与现有技术使用阻燃抑烟剂相比，本申请提供的阻燃抑烟水管材料具有良好的阻燃抑烟性能，同时水管还具有良好的力学性能。本申请提供一种阻燃抑烟水管材料，与现有的阻燃抑烟添加剂相比，使用有机改性剂对阻燃材料中的主要成分进行改性，增强阻燃材料的相容性及分散性，降低阻燃抑烟材料对水管材料力学性能的影响；同时阻燃抑烟剂中材料间的协同阻燃作用，赋予水管材料良好的阻燃抑烟性能。提供一种不降低管材力学性能的同时，具有良好阻燃抑烟性能的水管管材，以满足人们对排水管质量以及安全性能的追求。需要说明的是，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页12