一种抗静电PVC管材制造技术

一种抗静电PVC管材，其特征在于：由抗静电内、外层及PVC‑M中间层组成，所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂0.8～1.2份，抗冲改性剂4～8份，润滑剂1.3～2.0份，加工助剂5～10份，纳米导电炭黑6份；所述PVC‑M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0～1.5份，抗冲改性剂10～15份，润滑剂2.1～3.5份，填料1～5份。本发明专利技术管材的组合物具有较高的强度，抗冲击性能可与聚乙烯抗静电煤矿管材媲美，模量达到2231MPa，拉伸强度达到46.3MPa，简支梁冲击强度值达到97.6MPa，力学性能表现为刚韧平衡，且具有永久的抗静电性能，符合煤矿用管材要求。

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电PVC管材
一种抗静电PVC管材，属于高分子聚合材料领域，具体涉及一种煤矿用的三层共挤出PVC-M管材结构及其组合物。
技术介绍
随着材料合成技术的发展与提高，国内外对新材料的研究不断取得突破，人们分析聚乙烯（PE）管道是一种低强度的材料，通常是韧性破坏的形式，而硬聚氯乙烯（PVC-U）管道是一种高强度的材料，往往是以脆性破坏，能否生产出一种既具有高强度又具有高韧性的产品，从而优化产品的性能，改善产品的经济性、开拓新的应用领域成为一项重要课题。经过研究发现，在PVC配方基础上经过物料改性，并结合先进的加工工艺，可以生产出这种兼具强度和韧性的抗冲改性聚氯乙烯（ModifiedPVC，简称PVC-M）管材。改性剂在PVC母体内的作用如同橡胶颗粒，使得材料有良好的韧性，提高了管材抵抗点载荷的能力。因此PVC-M管材除具有普通PVC-U管材的特点外，还具有优异的韧性和抗冲击性能，与普通PVC-U管材相比，PVC-M管材的抗冲击性能显著提高，能更好地抵抗管材安装和运输过程中产生的轻微划伤、点载荷和地基的不均匀下降；PVC-M管材可以有效的抵抗水锤，减少管线在运营、施工过程中的破坏；耐环境应力开裂能力显著提高，能有效抵抗安装和运输过程中对管材的外力冲击，防止快速开裂现象的发生。PVC-M管在不少国家已经大量生产，广泛应用于城乡和建筑给水，矿山用管道等，在英国、澳大利亚以及南非等国家都制定了国家标准。目前，国内只有中国城镇建设行业标准CJ/T272-2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材及管件》在实施，相应的国家标准正在讨论修改过程中，有望于近几年颁布实施。然而，PVC-M管材在煤矿中应用存在抗静电性能不良的缺陷，国家煤炭部标准MT-558规定了用于煤矿井下抽出瓦斯的PVC管材的表面电阻范围为小于106Ω，文献资料表明，在PVC-M管材中添加抗静电剂，如果要求PVC管材的表面电阻达到小于106Ω的范围是不可能的，只有在PVC-M管材配方中添加6%左右的纳米级超导电炭黑，才能达到国家煤炭部标准MT-558规定的抗静电要求。可是，在PVC-M管材中添加6%左右的纳米级超导电炭黑后，PVC-M管材的力学性能又会大幅度下降，特别是管材变脆，失去PVC-M管材优异的抗冲击强度性能，其次也会为PVC-M管材的挤出生产加工造成困难。针对PVC-M在煤矿应用的缺陷，国内普遍采用聚乙烯（PE）作为煤矿用管材的材料。但是此种PE材料需添加大量红磷阻燃剂和超导电炭黑，导致材料的成本较高，每吨成本高达1.8万元，且实践性能表现也差强人意，亟待改进。故着眼于煤矿用管材的研究重新回到PVC-M上。但目前尚未有适用于煤矿环境PVC-M的管材组合物配方。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种抗静电PVC管材，该PVC-M管材既保持了PVC-M的力学性能，特别是保持了PVC-M管材优异的抗冲击强度性能，又克服了PVC-M管材在煤矿中应用存在抗静电性能不良的缺陷。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该抗静电PVC管材，其特征在于：由抗静电内、外层及PVC-M中间层组成，所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂0.8～1.2份，抗冲改性剂4～8份，润滑剂1.3～2.0份，加工助剂5～10份，纳米导电炭黑6份；所述PVC-M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0～1.5份，抗冲改性剂10～15份，润滑剂2.1～3.5份，填料1～5份。所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0份，抗冲改性剂8份，润滑剂1.6份，加工助剂7份，纳米导电炭黑6份；所述PVC-M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.2份，抗冲改性剂13份，润滑剂2.7份，填料3份。所述的抗静电内、外层组合物中PVC树脂的平均聚合度为700；所述PVC-M中间层组合物中PVC树脂的平均聚合度为1000，优选中国石化齐鲁分公司生产的PVC管材专用树脂QS-1050P。所述的抗静电内、外层组合物和PVC-M中间层组合物中热稳定剂为有机锡稳定剂。优选牌号为17MOK的有机锡稳定剂。所述的抗静电内、外层组合物和PVC-M中间层组合物中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡和PE蜡中的两种或两种以上混合物。优选硬脂酸钙和微晶蜡混合物。所述的抗静电内、外层组合物和PVC-M中间层组合物中所述的抗冲改性剂为MBSB-561或MBSB-561与MBSB-22的混合物。所述的抗静电内、外层组合物中加工助剂为DOP（邻苯二甲酸二辛酯）。所述的抗静电内、外层组合物中纳米导电炭黑粒径为20～50nm，比表面积大于或等于800m2/g。所述的PVC-M中间层组合物中填料为活性超细碳酸钙或纳米碳酸钙。优选纳米碳酸钙。针对煤矿用PVC-M管材既要达到国家煤炭部标准MT-558规定的抗静电要求，又不损害其力学性能，管材不会变脆的研究课题，专利技术人利用芯层发泡三层共挤出，一次性成型的设计，把煤矿用具有抗静电功能的PVC-M管材也设计为三层结构。其中较厚的中间层采用纯PVC-M管材配方，以保证煤矿用PVC-M管材优良的物理机械性能，而PVC-M管材的内层和外层采用含导电炭黑的PVC材料配方。考虑到PVC-M管材的内层和外层壁薄，为保证管材的内层和外层具有良好的挤出加工性能，需采用低聚合度PVC树脂和在配方中加入适量的DOP等加工助剂。由于在煤矿中应用的三层共挤出管材层间界面的主要组份还是PVC树脂，因此共挤出的管材界面间具有良好的粘结强度，使用过程中不会出现层间脱层、分离等现象。通过改性提高韧性，开发抗冲击抗开裂性能好同时保持高强度的改性聚氯乙烯管道系统，通常称为PVC-M。PVC-M完全克服了PVC-U的脆性，韧性得到非常显著的改善，同时保持和PVC-U接近的强度。因此可以采用较高的设计应力，具有节省材料(30%)和增加通径的优点，符合节约资源的大方向。但是针对煤矿管材这样的应用领域，对性能优异的PCV-M管材有进一步的性能要求，这种性能上的要求主要有两点：一是满足一定的力学性能，特别是满足在煤矿井下环境中的力学性能，既要有优异的抗冲压性能，又要有一定的延展的柔韧性能，二是达到国家煤炭部标准MT-558规定的抗静电要求。国家煤炭部标准MT-558规定了用于煤矿井下抽出瓦斯的PVC管材的表面电阻范围为小于106Ω。但是文献资料表明，在PVC-M管材中添加有机抗静电剂，如果要求PVC管材的表面电阻达到小于106Ω的范围是不可能的，只有在PVC-M管材配方中添加6%左右的纳米级超导电炭黑，才能达到国家煤炭部标准MT-558规定的抗静电要求。然而，在PVC-M管材中添加6%左右的纳米级超导电炭黑后，PVC-M管材的力学性能又会大幅度下降，特别是管材变脆，失去PVC-M管材优异的抗冲击强度性能，其次也会为PVC-M管材的挤出生产加工造成困难。鉴于此，将煤矿用PVC-M的管材设计为三层，中间层采用为适应煤矿环境而开发的新的PVC-M材质，内、外层采用掺加导电炭黑的PVC材料，主要起抗静电作用。与现有技术相比，本专利技术的抗静电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗静电PVC管材，其特征在于：由抗静电内、外层及PVC‑M中间层组成，所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂0.8～1.2份，抗冲改性剂4～8份，润滑剂1.3～2.0份，加工助剂5～10份，纳米导电炭黑6份；所述PVC‑M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0～1.5份，抗冲改性剂10～15份，润滑剂2.1～3.5份，填料1～5份。

【技术特征摘要】
1.一种抗静电PVC管材，其特征在于：由抗静电内、外层及PVC-M中间层组成，所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂0.8～1.2份，抗冲改性剂4～8份，润滑剂1.3～2.0份，加工助剂5～10份，纳米导电炭黑6份；所述PVC-M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0～1.5份，抗冲改性剂10～15份，润滑剂2.1～3.5份，填料1～5份。2.根据权利要求1所述的抗静电PVC管材，其特征在于：所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.0份，抗冲改性剂8份，润滑剂1.6份，加工助剂7份，纳米导电炭黑6份；所述PVC-M中间层组合物包括下列组份（重量份）：PVC树脂100份，热稳定剂1.2份，抗冲改性剂13份，润滑剂2.7份，填料3份。3.根据权利要求1或2所述的抗静电PVC管材，其特征在于：所述的抗静电内、外层组合物中PVC树脂的平均聚合度为700，所述PVC-M中间层组合物中PVC...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹明瑞，
申请(专利权)人：佛山瑞箭体育器材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44