一种阻燃型燃气管道及其制备方法与流程

本发明属于燃气管道的，涉及一种阻燃型燃气管道及其制备方法。

背景技术：

1、聚乙烯纤维，是继碳纤维、芳纶之后的第三代特种纤维，也是当今世界上比强度和比模量最高的纤维。聚乙烯纤维具有“轻薄如纸，坚硬如钢”的优异特性。此外，uhmwpe纤维还具有优良的耐磨性、耐化学腐蚀、绝缘性，因此它在纺织、建筑、军事等诸多领域都得到了广泛的应用。然而，即便聚乙烯纤维具有上述诸多优势，它仍然无法克服聚乙烯本身易燃的缺陷，聚乙烯纤维在燃烧过程中发热量和生烟量较大，还会产生熔滴现象而引发二次灾害。

2、金属氢氧化物无机阻燃剂阻燃效率偏低，需要较高的填充量(>50wt.％)才能满足产品的阻燃等级要求，而较高的填充量会恶化产品的综合性能使得其应用受到一定的限制，特别是对于有特种功能要求的燃气管道产品，如耐低温、耐高温、耐油等，较高的填充量大大增加了产品性能调控的难度，制约了其在特种领域中的应用。

3、如公开号cn115232384a的中国专利，公开了一种抗静电pe燃气管及其制备方法，阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、有机溴化物中的一种，阻燃剂在体系中的重量为4-8份，较低量的无机阻燃剂无法为燃气管提供良好的阻燃性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阻燃型燃气管道及其制备方法，所述阻燃型燃气管道具有韧性好，弯曲强度高，拉伸强度大，且断裂伸长率相近，不易拉断，同时对氧气的阻隔性好，安全系数高的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种阻燃型燃气管道，按重量份数包括以下组分：40-60份聚乙烯、20-30份聚亚苯基砜、8-10份改性二氧化硅、5-8份复合阻燃剂及3-10份其他助剂；其中，所述复合阻燃剂包括无机阻燃剂组分和聚碳硅烷组分。

4、在本发明方案中，公开了所述改性二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

5、1)将过渡金属盐溶于氨水中，加入二氧化硅，搅拌后静置，经烘箱干燥后，得到干燥颗粒；

6、2)干燥颗粒经粉碎，在马弗炉中焙烧后得到改性二氧化硅。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化硅与过渡金属盐的质量比为10-12：0.5-1；所述二氧化硅为纳米级vk-sp30；所述氨水浓度为25-30％，所述二氧化硅和过渡金属盐的总体积与氨水体积之比为1：1-1.2。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述过渡金属盐为铁盐、镍盐和铂盐中的一种或多种。

9、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤1)中，搅拌1-1.5h后静置24h，干燥时间为1-3h；在步骤2)，焙烧时间为3-4h。

10、在本发明方案中，公开了所述复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

11、s1将无机阻燃剂烘干，得到备用无机阻燃剂；

12、s2向聚碳硅烷加入二甲苯溶剂在搅拌下充分溶解，得到聚碳硅烷溶液；

13、s3将备用无机阻燃剂加入粉碎机后，加入聚碳硅烷溶液，混合均匀，得到混合浆料；

14、s4将混合浆料在真空烘箱干燥，得到复合阻燃剂。

15、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s1中，烘干条件为在60-70℃烘干4-8h；在步骤s3中，混合条件为在2000r/min下混合5-10min；在步骤s4中，真空烘箱中80-100℃干燥2-5h。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述聚碳硅烷与无机阻燃剂的质量比为1：10-12；所述无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁，其中氢氧化铝和氢氧化镁的质量比为1：2-5。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述其他助剂包括抗静电剂和抗老化剂，抗老化剂与抗静电剂的质量比为4-10：7-8，抗静电剂为乙氧基化烷基胺；抗老化剂为二丁基羟基甲苯。

18、在本发明方案中，还公开了一种阻燃型燃气管道的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、(1)将聚亚苯基砜和聚乙烯在75-85℃下干燥3-5h，控制含水量小于0.04％；

20、(2)将干燥后的聚亚苯基砜和聚乙烯与改性二氧化硅、复合阻燃剂及其他助剂混合均匀，得到混合料；

21、(3)对挤出机进行预热，将混合料进行挤出成型，得到阻燃型燃气管道。

22、40-60份聚乙烯、20-30份聚亚苯基砜、8-10份改性二氧化硅、5-8份复合阻燃剂及3-10份其他助剂；其中，所述复合阻燃剂包括无机阻燃剂组分和聚碳硅烷组分。

23、本发明的有益效果：

24、1、过渡金属盐的引入，能提高材料的热稳定性，还能促进聚碳硅烷材料在更低温度下交联成炭和陶瓷化，另外，聚碳硅烷有效降低无机阻燃剂的用量，隔热炭层，大幅度降低阻燃剂的用量，在升温过程中可在无机阻燃剂表面形成硅酸镁，从而实现si-o-mg化学键将聚碳硅烷陶瓷化中间产物和无机阻燃剂分解产物氧化镁颗粒粘结在一起，使燃气管道在燃烧过程中可形成陶瓷化炭层，大大增加其阻燃性。

25、2、无机阻燃剂与聚碳硅烷之间表现出显著的协效阻燃作用，聚碳硅烷通过表面迁移使炭层表面形成不间断、致密的陶瓷化阻隔层，起到隔绝氧气作用；在体相则形成膨胀的、多孔结构的残炭，起到隔热作用；此外，聚碳硅烷及其与无机阻燃剂之间的陶瓷化反应提高残炭的强度，能够维持多孔炭结构。

26、3、聚亚苯基砜具有阻燃性和自熄性，添加过渡金属盐、聚碳硅烷能显著减少无机阻燃剂的用量，并且通过气相和凝聚多种机制协同增效，显著提高阻燃性，降低燃烧时的生烟量；聚亚苯基砜同时提高燃气管道刚性、耐腐性，提供了较高的安全系数。

27、4、添加聚亚苯基砜制成的燃气管道的韧性好，弯曲强度高，拉伸强度大，且断裂伸长率相近，不易拉断，同时对氧气的阻隔性好，安全系数高；聚亚苯基砜增加聚乙烯的机械性质，同时提高阻燃性，聚乙烯纤维结构补充聚亚苯基砜不耐磨性。添加过渡金属盐、聚碳硅烷能显著减少无机阻燃剂的用量，并且无机阻燃剂、聚亚苯基砜、过渡金属盐和聚碳硅烷之间表现出显著的协效阻燃作用。

技术特征：

1.一种阻燃型燃气管道，其特征在于，所述燃气管道按重量份数包括以下原料：40-60份聚乙烯、20-30份聚亚苯基砜、8-10份改性二氧化硅、5-8份复合阻燃剂及3-10份其他助剂；其中，所述复合阻燃剂包括无机阻燃剂组分和聚碳硅烷组分。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于，所述改性二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：所述二氧化硅与过渡金属盐的质量比为10-12：0.5-1；所述二氧化硅为纳米级vk-sp30；所述氨水浓度为25-30％，所述二氧化硅和过渡金属盐的总体积与氨水体积之比为1：1-1.2。

4.根据权利要求2所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：所述过渡金属盐为铁盐、镍盐和铂盐中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：在步骤1)中，搅拌1-1.5h后静置24h，干燥时间为1-3h；在步骤2)，焙烧时间为3-4h。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于，所述复合阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：在步骤s1中，烘干条件为在60-70℃烘干4-8h；在步骤s3中，混合条件为在2000r/min下混合5-10min；在步骤s4中，真空烘箱中80-100℃干燥2-5h。

8.根据权利要求6所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：所述聚碳硅烷与无机阻燃剂的质量比为1：10-12；所述无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁，其中氢氧化铝和氢氧化镁的质量比为1：2-5。

9.根据权利要求1所述的一种阻燃型燃气管道，其特征在于：所述其他助剂包括抗静电剂和抗老化剂，抗老化剂与抗静电剂的质量比为4-10：7-8，抗静电剂为乙氧基化烷基胺；抗老化剂为二丁基羟基甲苯。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的阻燃型燃气管道的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种阻燃型燃气管道及其制备方法，所述阻燃型燃气管道具有韧性好，弯曲强度高，拉伸强度大，且断裂伸长率相近，不易拉断，同时对氧气的阻隔性好，安全系数高的特点，所述燃气管道包括以下组分：聚乙烯、聚亚苯基砜、改性二氧化硅、复合阻燃剂及其他助剂；其中，所述复合阻燃剂包括无机阻燃剂组分和聚碳硅烷组分，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚亚苯基砜和聚乙烯在75‑85℃下干燥3‑5h，控制含水量小于0.04％；(2)将干燥后的聚亚苯基砜和聚乙烯与改性二氧化硅、复合阻燃剂及其他助剂混合均匀，得到混合料；(3)对挤出机进行预热，将混合料进行挤出成型，得到阻燃型燃气管道。属于燃气管道的技术领域。

技术研发人员：李明生,钟宇鸣,李锦华
受保护的技术使用者：南雄市佛燃天然气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12