高性能矿用管材及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及管材【技术领域】，是一种高性能矿用管材及其制备方法；该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂、复合稳定剂、增韧剂、增强剂、加工助剂、内外润滑剂、填充剂、着色剂、阻燃剂和抗静电剂；本发明高性能矿用管材和现有技术普通矿用管材相比，本发明高性能矿用管材除了具有现有技术普通矿用管材的耐腐蚀性强、管壁光洁度高、流体阻力小、不易结垢、重量轻、寿命长和施工方便的优点外，本发明高性能矿用管材的抗冲击强度更高、抗静电和阻燃性能更好，适用于井下易燃、易爆的特定场所。
【专利说明】高性能矿用管材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及管材【技术领域】，是一种高性能矿用管材及其制备方法。
【背景技术】
[0002] PVC矿用管在煤矿井下的应用从研发至今不到10年时间，因此高性能矿用管是 新型的煤矿井下瓦斯抽放、抽排水、压风用管道。在以往的煤矿井下瓦斯抽放、抽排水、压风 等领域普遍采用普通的矿用聚氯乙烯管材。但是，由于普通的矿用聚氯乙烯管材的抗冲击 强度低，阻燃、抗静电性能差，易造成煤矿井下的管网系统频繁故障，影响正常的生产，造成 企业损失。在这样恶劣的环境下，急需一种耐腐蚀、抗冲击强度强、阻燃和抗静电性能好的 高性能矿用管来取代普通的矿用管。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种高性能矿用管材及其制备方法，克服了上述现有技术之不足， 其能有效解决现有普通的矿用聚氯乙烯管材的抗冲击强度低、阻燃和抗静电性能差，易造 成煤矿井下的管网系统频繁故障，影响正常的生产的问题。
[0004] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种高性能矿用管材，原料按 重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂80份至150份、复合稳定剂3份至6份、增韧剂8份至 15份、增强剂2份至5份、加工助剂3份至8份、内外润滑剂1份至3份、填充剂3份至8份、 着色剂〇. 3份至0. 5份、阻燃剂3份至10份、抗静电剂2份至10份。
[0005] 下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进： 上述高性能矿用管材按下述方法得到：第一步，将所需量的SG-5型聚氯乙烯树脂和复 合稳定剂在低转速下加入高速混合机中，然后在高转速下在高速混合机中进行混合，使高 速混合机中的物料温度为65°C至85°C ;第二步，在高转速下继续向高速混合机中加入所需 量的加工助剂、增韧剂、内外润滑剂、阻燃剂和抗静电剂进行混合，使高速混合机中的物料 温度为95°C至105°C ;第三步：在高转速下继续向高速混合机中加入所需量的增强剂、填充 料和着色剂进行混合，使高速混合机中的物料温度为115°C至125°C，接着在低转速状态下 将高速混合机中的物料排入到低速混合机中进行搅拌降温，待低速混合机中物料的温度降 到45°C至55°C后得到高性能矿用管材专用干混料；第四步，把高性能矿用管材专用干混料 熟化8小时至12小时，然后将熟化后的高性能矿用管材专用干混料加入平行或锥形双螺杆 塑料挤出机中加热熔融，经模具挤出成型及真空箱定径套冷却定径后制成高性能矿用管材 直管，再经塑料管材切割机定长切割、倒角、塑料管材扩口机扩口后得到高性能矿用管材。
[0006] 上述高速混合机的低转速为300r/min至400r/min;高速混合机的高转速为500r/ min至600r/min;低速混合机的转速为60r/min至70r/min。
[0007] 上述复合稳定剂为钙锌稳定剂；或/和，增韧剂为氯化聚乙烯；或/和，增强剂为 PVC增强补韧剂；或/和，加工助剂为丙烯酸酯树脂。
[0008] 上述内外润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸中的一种以上；或/和，填充剂为轻质 碳酸钙和纳米碳酸钙中的一种以上；或/和，着色剂为炭黑、钛白粉和酞青兰中的一种以 上。
[0009] 本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种高性能矿用管材的制备方 法，按下述步骤进行：第一步，将所需量的SG-5型聚氯乙烯树脂和复合稳定剂在低转速下 加入高速混合机中，然后在高转速下在高速混合机中进行混合，使高速混合机中的物料温 度为65°C至85°C ;第二步，在高转速下继续向高速混合机中加入所需量的加工助剂、增韧 齐U、内外润滑剂、阻燃剂和抗静电剂进行混合，使高速混合机中的物料温度为95°C至105°C; 第三步：在高转速下继续向高速混合机中加入所需量的增强剂、填充料和着色剂进行混合， 使高速混合机中的物料温度为115°C至125°C，接着在低转速状态下将高速混合机中的物料 排入到低速混合机中进行搅拌降温，待低速混合机中物料的温度降到45°C至55°C后得到 高性能矿用管材专用干混料；第四步，把高性能矿用管材专用干混料熟化8小时至12小时， 然后将熟化后的高性能矿用管材专用干混料加入平行或锥形双螺杆塑料挤出机中加热熔 融，经模具挤出成型及真空箱定径套冷却定径后制成高性能矿用管材直管，再经塑料管材 切割机定长切割、倒角、塑料管材扩口机扩口后得到高性能矿用管材。
[0010] 下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进： 上述高速混合机的低转速为300r/min至400r/min;高速混合机的高转速为500r/min 至600r/min;低速混合机的转速为60r/min至70r/min。
[0011] 上述复合稳定剂为钙锌稳定剂；或/和，增韧剂为氯化聚乙烯；或/和，增强剂为 PVC增强补韧剂；或/和，加工助剂为丙烯酸酯树脂。
[0012] 上述内外润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸中的一种以上；或/和，填充剂为轻质 碳酸钙和纳米碳酸钙中的一种以上；或/和，着色剂为炭黑、钛白粉和酞青兰中的一种以 上。
[0013] 本发明高性能矿用管材和现有技术普通矿用管材相比，本发明高性能矿用管材除 了具有现有技术普通矿用管材的耐腐蚀性强、管壁光洁度高、流体阻力小、不易结垢、重量 轻、寿命长和施工方便的优点外，本发明高性能矿用管材的抗冲击强度更高、抗静电和阻燃 性能更好，适用于井下易燃、易爆的特定场所。
【具体实施方式】
[0014] 本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体 的实施方式。
[0015] 实施例1，该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂80份至 150份、复合稳定剂3份至6份、增韧剂8份至15份、增强剂2份至5份、加工助剂3份至8 份、内外润滑剂1份至3份、填充剂3份至8份、着色剂0. 3份至0. 5份、阻燃剂3份至10 份、抗静电剂2份至10份。
[0016] 实施例2,该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂80份或 150份、复合稳定剂3份或6份、增韧剂8份或15份、增强剂2份或5份、加工助剂3份或8 份、内外润滑剂1份或3份、填充剂3份或8份、着色剂0. 3份或0. 5份、阻燃剂3份或10 份、抗静电剂2份或10份。
[0017] 实施例3,该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂80份、复 合稳定剂3份、增韧剂8份、增强剂2份、加工助剂3份、内外润滑剂1份、填充剂3份、着色 剂〇. 3份、阻燃剂3份、抗静电剂2份。
[0018] 实施例4,该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂150份、复 合稳定剂6份、增韧剂15份、增强剂5份、加工助剂8份、内外润滑剂3份、填充剂8份、着 色剂〇. 5份、阻燃剂10份、抗静电剂10份。
[0019] 实施例5,该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂90份、复 合稳定剂4份、增韧剂8份、增强剂2份、加工助剂4份、内外润滑剂1份、填充剂4份、着色 剂〇. 3份、阻燃剂3份、抗静电剂3份。
[0020] 实施例6,该高性能矿用管材原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂120份、复 合稳定剂4份、增韧剂12份、增强剂4份、加工助剂6份、内外润滑剂2份、填充剂5份、着 色剂〇. 4份、阻燃剂7份、抗静电剂6份。
[0021] 实施例7,该高性能矿用管材按下述制备方法得到：第一步，将所需量的SG-5型聚 氯乙烯树脂和复合稳定剂在低转速下加入高速混合机中，然后在高转速下在高速混合机中 进行混合，使高速混合机中的物料温度为65°C至85°C;第二步，在高转速下继续向高速混合 机中加入所需量的加工助剂、增韧剂、内外润滑剂、阻燃剂和抗静电剂进行混合，使高速混 合机中的物料温度为95°C至105°C ;第三步：在高转速下继续向高速混合机中加入所需量 的增强剂、填充料和着色剂进行混合，使高速混合机中的物料温度为115°C至125°C，接着 在低转速状态下将高速混合机中的物料排入到低速混合机中进行搅拌降温，待低速混合机 中物料的温度降到45°C至55°C后得到高性能矿用管材专用干混料；第四步，把高性能矿用 管材专用干混料熟化8小时至12小时，然后将熟化后的高性能矿用管材专用干混料加入平 行或锥形双螺杆塑料挤出机中加热熔融，经模具挤出成型及真空箱定径套冷却定径后制成 高性能矿用管材直管，再经塑料管材切割机定长切割、倒角、塑料管材扩口机扩口后得到高 性能矿用管材。这样，因阻燃剂和抗静电剂均匀分布在本发明高性能矿用管材中，因而抗静 电、阻燃性能不会因使用时间而受到影响，因此其阻燃、抗静电性能更好。
[0022] 实施例8,作为上述实施例的优化，实施例8中高速混合机的低转速为300r/min至 400r/min;高速混合机的高转速为500r/min至600r/min;低速混合机的转速为60r/min至 70r/min〇
[0023] 实施例9,作为上述实施例的优化，实施例9中复合稳定剂为钙锌稳定剂；或/和， 增韧剂为氯化聚乙烯；或/和，增强剂为PVC增强补韧剂；或/和，加工助剂为丙烯酸酯树 脂。
[0024] 实施例10,作为上述实施例的优化，实施例10中内外润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡和 硬脂酸中的一种以上；或/和，填充剂为轻质碳酸钙和纳米碳酸钙中的一种以上；或/和， 着色剂为炭黑、钛白粉和酞青兰中的一种以上。
[0025] 本发明上述实施例得到的高性能矿用管材和现有技术普通矿用管材的试验数据 对比如下： 本发明上述实施例得到的高性能矿用管材经新疆维吾尔自治区质检所检测，满足煤炭 行业标准MT/558. 2-2005《煤矿井下用塑料管材第2部分：聚氯乙烯管材》的要求；本发明 上述实施例得到的高性能矿用管材和现有技术普通矿用管材的性能指标如表1所示。
[0026] 从表1可以看出，本发明上述实施例得到的高性能矿用管材的不圆度、扁平试验、 拉伸强度、耐压试验、落锤冲击试验、表面电阻和酒精喷灯燃烧时间较现有技术普通矿用管 材的不圆度、扁平试验、拉伸强度、耐压试验、落锤冲击试验、表面电阻和酒精喷灯燃烧时间 都有很大程度的提高，说明本发明上述实施例得到的高性能矿用管材和现有技术普通矿用 管材相比，本发明上述实施例得到的高性能矿用管材除了具有现有技术普通矿用管材的耐 腐蚀性强、管壁光洁度高、流体阻力小、不易结垢、重量轻、寿命长和施工方便的优点外，本 发明上述实施例得到的高性能矿用管材较现有技术普通矿用管材的抗冲击强度更高、抗静 电和阻燃性能更好。
[0027] 综上所述，本发明高性能矿用管材和现有技术普通矿用管材相比，本发明高性能 矿用管材除了具有现有技术普通矿用管材的耐腐蚀性强、管壁光洁度高、流体阻力小、不易 结垢、重量轻、寿命长和施工方便的优点外，本发明高性能矿用管材的抗冲击强度更高、抗 静电和阻燃性能更好，适用于井下易燃、易爆的特定场所。
【权利要求】
1. 一种高性能矿用管材，其特征在于原料按重量份数包括SG-5型聚氯乙烯树脂80份 至150份、复合稳定剂3份至6份、增韧剂8份至15份、增强剂2份至5份、加工助剂3份 至8份、内外润滑剂1份至3份、填充剂3份至8份、着色剂0. 3份至0. 5份、阻燃剂3份至 10份、抗静电剂2份至10份。
2. 根据权利要求1所述的高性能矿用管材，其特征在于按下述方法得到：第一步，将所 需量的SG-5型聚氯乙烯树脂和复合稳定剂在低转速下加入高速混合机中，然后在高转速 下在高速混合机中进行混合，使高速混合机中的物料温度为65°C至85°C;第二步，在高转速 下继续向高速混合机中加入所需量的加工助剂、增韧剂、内外润滑剂、阻燃剂和抗静电剂进 行混合，使高速混合机中的物料温度为95°C至105°C ;第三步：在高转速下继续向高速混合 机中加入所需量的增强剂、填充料和着色剂进行混合，使高速混合机中的物料温度为115°C 至125°C，接着在低转速状态下将高速混合机中的物料排入到低速混合机中进行搅拌降温， 待低速混合机中物料的温度降到45°C至55°C后得到高性能矿用管材专用干混料；第四步， 把高性能矿用管材专用干混料熟化8小时至12小时，然后将熟化后的高性能矿用管材专用 干混料加入平行或锥形双螺杆塑料挤出机中加热熔融，经模具挤出成型及真空箱定径套冷 却定径后制成高性能矿用管材直管，再经塑料管材切割机定长切割、倒角、塑料管材扩口机 扩口后得到高性能矿用管材。
3. 根据权利要求2所述的高性能矿用管材，其特征在于高速混合机的低转速为300r/ min至400r/min ;高速混合机的高转速为500r/min至600r/min ;低速混合机的转速为60r/ min 至 70r/min〇
4. 根据权利要求1或2或3所述的高性能矿用管材，其特征在于复合稳定剂为钙锌稳 定剂；或/和，增韧剂为氯化聚乙烯；或/和，增强剂为PVC增强补韧剂；或/和，加工助剂 为丙烯酸酯树脂。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的高性能矿用管材，其特征在于内外润滑剂为石 蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸中的一种以上；或/和，填充剂为轻质碳酸钙和纳米碳酸钙中的一种 以上；或/和，着色剂为炭黑、钛白粉和酞青兰中的一种以上。
6. -种根据权利要求1所述的高性能矿用管材的制备方法，其特征在于按下述步骤 进行：第一步，将所需量的SG-5型聚氯乙烯树脂和复合稳定剂在低转速下加入高速混合机 中，然后在高转速下在高速混合机中进行混合，使高速混合机中的物料温度为65°C至85°C; 第二步，在高转速下继续向高速混合机中加入所需量的加工助剂、增韧剂、内外润滑剂、阻 燃剂和抗静电剂进行混合，使高速混合机中的物料温度为95°C至105°C ;第三步：在高转速 下继续向高速混合机中加入所需量的增强剂、填充料和着色剂进行混合，使高速混合机中 的物料温度为115°C至125°C，接着在低转速状态下将高速混合机中的物料排入到低速混 合机中进行搅拌降温，待低速混合机中物料的温度降到45°C至55°C后得到高性能矿用管 材专用干混料；第四步，把高性能矿用管材专用干混料熟化8小时至12小时，然后将熟化 后的高性能矿用管材专用干混料加入平行或锥形双螺杆塑料挤出机中加热熔融，经模具挤 出成型及真空箱定径套冷却定径后制成高性能矿用管材直管，再经塑料管材切割机定长切 害IJ、倒角、塑料管材扩口机扩口后得到高性能矿用管材。
7. 根据权利要求6所述的高性能矿用管材的制备方法，其特征在于高速混合机的低转 速为300r/min至400r/min ;高速混合机的高转速为500r/min至600r/min ;低速混合机的 转速为 60r/min 至 70r/min。
8. 根据权利要求6或7所述的高性能矿用管材的制备方法，其特征在于复合稳定剂为 钙锌稳定剂；或/和，增韧剂为氯化聚乙烯；或/和，增强剂为PVC增强补韧剂；或/和，力口 工助剂为丙烯酸酯树脂。
9. 根据权利要求6或7或8所述的高性能矿用管材的制备方法，其特征在于内外润滑 剂为石蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸中的一种以上；或/和，填充剂为轻质碳酸钙和纳米碳酸钙中 的一种以上；或/和，着色剂为炭黑、钛白粉和酞青兰中的一种以上。
【文档编号】C08K13/02GK104479244SQ201410685591
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】王星, 肖庆贵, 罗海, 林淑娟, 李红梅 申请人:新疆西部节水科技股份有限公司