一种煤矿用PVC-O管材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿用PVC‑O管材及其制备方法，管材的配方包括以下重量份的组分：聚氯乙烯树脂80‑100份、多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料1‑5份、热稳定剂0.5‑3份、抗冲击改性剂2‑6份、润滑剂0.8‑5份、功能助剂0.8‑6份。将煤矿用PVC‑O管材中的导电剂由超导电炭黑替换为碳纳米管及其复合材料，使导电剂在更少添加量的基础上，具有更好的导电性能，最大程度的保留了PVC材料原有的力学性能。

A PVC-O pipe for coal mine and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿用PVC-O管材及其制备方法
本专利技术涉及PVC-O管材
，具体涉及一种煤矿用PVC-O管材及其制备方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材一般是对采用挤出方法生产的PVC-U坯管进行轴向拉伸和径向拉伸，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材，性能远优于PVC-U管材，开发PVC-O管材，可以大大节约原材料资源、降低成本、提高产品性能，具有明显的经济效益和社会效益。由于PVC-O管材在生产过程中需要进行双向拉伸，所以PVC-U坯管必须具备良好的韧性和塑化程度。而PVC树脂本身不具备抗静电的功能，为达到煤矿用塑料管材标准，需要在PVC树脂中加入导电剂和协同阻燃剂进行功能改性处理，传统的导电剂主要为超导电炭黑，其需要添加10％-30％才可以达到表面电阻≤1*106Ω的标准要求，协同阻燃剂的添加量为4％左右，而改性剂的添加量超过15％时会严重降低PVC制品的力学性能，导致现有矿用PVC管材存在韧性差、低温时脆性，无法保证长期使用性能，更无法进行双向拉伸而生产煤矿用PVC-O制品。碳纳米管材料因其本身的惰性、分子极性小，直接添加使用于极性PVC材料中不容易分散，需要通过提前对碳纳米管材料进行预分散，进行表面处理后形成碳纳米管复合材料，以实现碳纳米管材料在PVC产品中的良好分散，保证PVC混合物的物理力学性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种煤矿用PVC-O管材及其制备方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的一个或多个实施例提供的技术方案如下：本专利技术的一方面提供一种煤矿用PVC-O管材，其导电剂为多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料。本专利技术的另一方面提供所述煤矿用PVC-O管材的制备方法，包括如下步骤：将管材配方中的各个组分充分混合、浸润，当混合物温度升高至设定温度后，将混配物投入冷混机中进行冷却，降温后通过双螺杆挤出机挤出，得到坯管；将真空定径后的坯管经加热后，再进行轴向和径向双向拉伸，冷却成型从而制得煤矿用PVC-O管材。本专利技术的以上一个或多个实施例的有益效果为：将煤矿用PVC-O管材中的导电剂由超导电炭黑替换为碳纳米管及其复合材料，使导电剂在更少添加量的基础上，具有更好的导电性能，最大程度的保留了PVC材料原有的力学性能。同时，制备的PVC-O管材在强度、抗冲击性能以及耐裂纹增长等方面达到更佳的性能。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的烘箱的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例的烘箱沿图1中A-A方向的剖视图结构示意图。其中，1、管材托架，2、箱体，3、箱体把手，4、条状红外加热区。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本专利技术提供一种煤矿用PVC-O管材，其导电剂为多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料。在一些实施例中，配方包括以下重量份的组分：聚氯乙烯树脂80-100份、多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料1-5份、热稳定剂0.5-3份、抗冲击改性剂2-6份、润滑剂0.8-5份、功能助剂0.8-6份。添加适量的协同阻燃剂三芳基磷酸酯和抗冲击改性剂对PVC-O管材的阻燃和力学性能进行优化，使煤矿用PVC-O管材在符合煤矿用标准MT181的条件下，也保证了取向后的PVC-O管材的应用性能。在一些实施例中，所述聚氯乙烯树脂为以下中的至少一种：悬浮聚合法生产，牌号为S1000、SG-5。在一些实施例中，多壁碳纳米管的管径为4-50nm，碳纳米管复合材料为在聚氨酯功能化改性的碳纳米管CNTs-PU。聚氨酯功能化改性的碳纳米管CNTs-PU的制备方法为：将10％-20％的羟基功能化的碳纳米管或羧基功能化的碳纳米管分散到丁酮或二甲基甲酰胺中(其中的10％-20％是指羟基功能化的碳纳米管或羧基功能化的碳纳米管在该悬浮液中的质量百分含量，下面的1-5％、0.02-0.1％、5-10％都是指占总体系的质量百分含量)，加入1-5％二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)及0.02-0.1％催化剂辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡，在60-100℃反应1-2h，然后加入5％-10％的聚酯多元醇在60-100℃继续反应1-2h，过滤后用丁酮洗涤除去未接枝的成分，烘干后得到CNT-g-PU。在一些实施例中，所述热稳定剂为以下中的至少一种：钙锌稳定剂、有机锡类稳定剂、有机锑类稳定剂、稀土稳定剂。进一步的，所述热稳定剂为有机锡稳定剂，优选为液态有机锡稳定剂，相比较固体的热稳定剂，液态的有机锡稳定剂能够比固体的热稳定剂更好的与PVC树脂混合，有机锡稳定剂(巯基乙酸锡)可以取代聚合物上的不稳定的Cl原子，使PVC树脂具有长期稳定性。有机锡稳定剂配方生产的PVC-O管材的综合性能远高于钙锌稳定剂。在一些实施例中，所述抗冲击改性剂为以下中的至少一种：MBS、CPE、EVA、ACR、SBS。抗冲击改性剂的主要作用是改善高分子材料的低温脆化，赋予其更高的韧性。MBS是在粒子设计概念下合成的一种新型高分子材料，由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯采用乳液接枝聚合法制备而成。在亚微观形态上具有典型的核壳结构，核心是1个直径为1nm-100nm的橡胶相球状核，外部是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的壳层。CPE，是由高密度聚乙烯以氯化制得的无规则氯化物。EVA，乙烯-醋酸乙烯共聚物。SBS，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。进一步的，所述抗冲击改性剂为MBS类抗冲改性剂。MBS类抗冲改性剂属于粒子分散型增韧改性剂，与PVC树脂具有较好的界面相容性。可使PVC制品的抗冲击强度提高4-15倍，同时还可改善制品的耐寒性和加工流动性。在一些实施例中，所述润滑剂为以下中的至少一种：聚乙烯蜡、液体石蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、费托蜡。进一步的，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡。氧化聚乙烯蜡分子链带有一定量的羰基和羟基，与极性的PVC树脂相容性良好，在PVC-O管材的加工过程中，既有极优的外部润滑性，又本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿用PVC-O管材，其导电剂为多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用PVC-O管材，其导电剂为多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料。


2.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：其配方包括以下重量份的组分：聚氯乙烯树脂80-100份、多壁碳纳米管或碳纳米管复合材料1-5份、热稳定剂0.5-3份、抗冲击改性剂2-6份、润滑剂0.8-5份、功能助剂0.8-6份。


3.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：所述的多壁碳纳米管的管径为4-50nm的羟基功能化或羧基功能化产品，并经过聚氨酯接枝处理。


4.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：所述热稳定剂为以下中的至少一种：钙锌稳定剂、有机锡类稳定剂、有机锑类稳定剂、稀土稳定剂；
优选的，所述抗冲击改性剂为以下中的至少一种：MBS、CPE、EVA、ACR、SBS。


5.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：所述的润滑剂为以下中的至少一种：聚乙烯蜡、液体石蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、费托蜡。


6.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：所述的功能助剂为以下中的至少一种：抗氧剂、十七氟癸基三乙氧基硅烷、三芳基磷酸酯、聚合物加工助剂PPA。


7.根据权利要求1所述的煤矿用PVC-O管材，其特征在于：所述热稳定剂为有机锡稳定剂，所述抗冲击改性剂为MBS类抗冲改性剂，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡，所述功能助剂为三芳基磷酸酯。


8.根据权利要求1-7任一所述煤矿用PVC-O管材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将管...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪奉尧，倪奉龙，孔智勇，伍金奎，汤毅，倪壮，戴雨晴，徐将，
申请(专利权)人：山东东宏管业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37