本發(fā)明涉及礦用管材領(lǐng)域，尤其涉及一種聚氯乙烯阻燃管材及其制備方法。

背景技術(shù)：

礦用管是以改性超高分子量聚乙烯為原料，經(jīng)過特殊的擠出機擠出成型的。超高分子量聚乙烯是粘均分子量在150萬以上的線性結(jié)構(gòu)聚乙烯，被稱為“神奇的塑料”，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點，具有其他塑料無可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、耐低溫、不粘附等總和性能，它與普通礦用聚乙烯管材相比，各項性能均具有優(yōu)勢，尤其是沖擊強度是普通聚乙烯管材的4倍以上。

但是現(xiàn)有的礦用管等級較低，一般只能達到mpe80等級，各項性能指標(biāo)與使用要求差距較大；并且現(xiàn)有聚乙烯管材中所使用的阻燃劑，均采用傳統(tǒng)的溴、銻復(fù)合阻燃劑，該助劑在塑化過程中會產(chǎn)生些許有害氣體，會影響工人的身體健康，且阻燃性能難以提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種聚氯乙烯阻燃管材，該管材的阻燃性能好。

一種聚乙烯阻燃管材，包括以下重量份數(shù)的原料：

優(yōu)選地，所述阻燃劑中包括氫氧化鋁、硅酸鈉、氯化鎂、十二烷基硫酸鈉、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯。

優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑選自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁過氧基)己烷、過氧化苯二甲酰、過氧化二異丙苯或三聚異氰酸三烯丙酯中的一種或兩種以上。

優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為三乙醇胺硼酸酯、四正丙基鋯酸酯、二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為馬來酸辛基錫、二月桂酸二正辛基錫、硬脂酸銅皂或聚己二酸乙二醇酯二醇。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為受阻酚季銨鹽改性蒙脫土或硫代二丙酸二月桂酯。

優(yōu)選地，所述分散劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、塑化聚乙烯蠟、聚α-甲基苯乙烯或白油。

本發(fā)明還提供了上述一種聚氯乙烯阻燃管材及其制備方法的制備方法，制備得到的管材阻燃性能好。

一種聚氯乙烯阻燃管材及其制備方法的制備方法，包括以下步驟：

a)將聚乙烯樹脂、玻璃纖維、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑和分散劑加入到混合機中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；

b)將步驟a)得到的第一混合物中再加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑，在70～100℃下交聯(lián)3～5h，得到第二混合物；

c)將步驟b)得到的第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在150～200℃，并將得到的粒料進行擠出成型，再冷卻、切割得阻燃管材。

本發(fā)明提供的一種聚乙烯阻燃管材及其制備方法，該聚乙烯阻燃管材中包括80～120重量份數(shù)的聚乙烯樹脂、20～40重量份數(shù)的玻璃纖維、10～30重量份數(shù)的阻燃劑、5～10重量份數(shù)的交聯(lián)劑、1～2重量份數(shù)的偶聯(lián)劑、0.8～1.5重量份數(shù)的穩(wěn)定劑、0.5～1重量份數(shù)的抗氧劑、5～10重量份數(shù)的分散劑。本發(fā)明中聚乙烯阻燃管材具有優(yōu)異的阻燃性能，且耐候性能優(yōu)異，抗老化性能好，不易脆化，沖擊性能好。本發(fā)明的聚乙烯阻燃管材作為礦用管，能夠廣泛用于煤礦井下用供水、排風(fēng)、壓風(fēng)、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及引用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種聚乙烯阻燃管材，包括以下重量份數(shù)的原料：

上述技術(shù)方案中，聚乙烯阻燃管材具有優(yōu)異的阻燃性能，且耐候性能優(yōu)異，抗老化性能好，不易脆化，沖擊性能好。本發(fā)明的聚乙烯阻燃管材作為礦用管，能夠廣泛用于煤礦井下用供水、排風(fēng)、壓風(fēng)、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。

在本發(fā)明中，聚乙烯樹脂的重量份數(shù)為80～120份；在本發(fā)明的實施例中，聚乙烯樹脂的重量份數(shù)90～110份；在其他實施例中，聚乙烯樹脂的重量份數(shù)為95～105份。

玻璃纖維用以提高聚氯乙烯抗電管材的韌性和沖擊強度。在本發(fā)明中，玻璃纖維的重量份數(shù)為20～40份；在本發(fā)明的實施例中，玻璃纖維的重量份數(shù)為25～35份；在其他實施例中，玻璃纖維的重量份數(shù)為28～32份。

在本發(fā)明的實施例中，阻燃劑中包括氫氧化鋁、硅酸鈉、氯化鎂、十二烷基硫酸鈉、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯；上述阻燃劑與聚乙烯樹脂具有良好的相容性，在提高聚乙烯阻燃管材阻燃效果的同時，不降低聚乙烯樹脂的力學(xué)性能、耐候性等性能。在其他實施例中，氫氧化鋁、硅酸鈉、氯化鎂、十二烷基硫酸鈉、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的質(zhì)量比為(0.5～1)：(1～2)：(0.2～0.5)：(1～3)：(5～10)。

在本發(fā)明中，阻燃劑的重量份數(shù)為10～30份；在本發(fā)明的實施例中，阻燃劑的重量份數(shù)為15～25份；在其他實施例中，阻燃劑的重量份數(shù)為18～22份。

在本發(fā)明的實施例中，交聯(lián)劑選自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁過氧基)己烷、過氧化苯二甲酰、過氧化二異丙苯或三聚異氰酸三烯丙酯中的一種或兩種以上；上述交聯(lián)劑能夠使得聚乙烯樹脂形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高聚乙烯阻燃管材的耐老化性能、抗蠕變能力和耐熱性能。

在本發(fā)明中，交聯(lián)劑的重量份數(shù)為5～10份；在本發(fā)明的實施例中，交聯(lián)劑的重量份數(shù)為6～9份；在其他實施例中，交聯(lián)劑的重量份數(shù)為7～8份。

在本發(fā)明中，偶聯(lián)劑為三乙醇胺硼酸酯、四正丙基鋯酸酯、二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷；上述偶聯(lián)劑能夠改善聚乙烯樹脂與其他原料的界面作用，從而使得聚乙烯阻燃管材力學(xué)性能、耐熱性能增加。

在本發(fā)明中，偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為1～2份；在本發(fā)明的實施例中，偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為1.3～1.7份；在其他實施例中，偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為1.4～1.6份。

在本發(fā)明中，穩(wěn)定劑為馬來酸辛基錫、二月桂酸二正辛基錫、硬脂酸銅皂或聚己二酸乙二醇酯二醇；上述穩(wěn)定劑能夠增加聚乙烯阻燃管材的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

在本發(fā)明中，穩(wěn)定劑的重量份數(shù)為0.8～1.5份；在本發(fā)明的實施例中，穩(wěn)定劑的重量份數(shù)為1～1.3份；在其他實施例中，穩(wěn)定劑的重量份數(shù)為1.1～1.2份。

在本發(fā)明中，抗氧劑為受阻酚季銨鹽改性蒙脫土或硫代二丙酸二月桂酯；上述抗氧劑能夠抗聚乙烯阻燃管材氧化老化，從而延長聚乙烯阻燃管材的使用壽命。

在本發(fā)明中，抗氧劑的重量份數(shù)為0.5～1份；在本發(fā)明的實施例中，抗氧劑的重量份數(shù)為0.6～0.9份；在其他實施例中，抗氧劑的重量份數(shù)為0.7～0.8份。

在本發(fā)明中，分散劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、塑化聚乙烯蠟、聚α-甲基苯乙烯或白油；上述分散劑均能夠提高各原料的均勻性。

在本發(fā)明中，分散劑的重量份數(shù)為5～10份；在本發(fā)明的實施例中，分散劑的重量份數(shù)為6～9份；在其他實施例中，分散劑的重量份數(shù)為7～8份。

本發(fā)明還提供了一種聚氯乙烯阻燃管材及其制備方法的制備方法，包括以下步驟：

a)將聚乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗氧劑和分散劑加入到混合機中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；

b)將步驟a)得到的第一混合物中再加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑，在70～100℃下交聯(lián)3～5h，得到第二混合物；

c)將步驟b)得到的第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在150～200℃，并將得到的粒料進行擠出成型，再冷卻、切割得阻燃管材。

其中，聚乙烯樹脂、玻璃纖維、阻燃劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、抗氧劑、分散劑同上所述，在此不再贅述。

上述技術(shù)方案中，制備方法簡單、生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，制備得到的聚乙烯阻燃管材具有優(yōu)異的阻燃性能且耐候性能優(yōu)異，抗老化性能好，不易脆化，力學(xué)性能好。本發(fā)明的聚乙烯阻燃管材作為礦用管，能夠廣泛用于煤礦井下用供水、排風(fēng)、壓風(fēng)、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。

在本發(fā)明的實施例中，擠出成型過程中，送料段溫度為120～140℃，塑化段的溫度為140～160℃，均化段的溫度為160～180℃，口模的溫度為150～

160℃。

為了進一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的聚乙烯阻燃管材及其制備方法進行詳細描述。

實施例1

將重量份數(shù)為80份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為28份的玻璃纖維、重量份數(shù)為0.97份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為1.95份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.39份的氯化鎂、重量份數(shù)為1.95份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為9.74份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1.1份的硬脂酸銅皂、重量份數(shù)為0.5份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數(shù)為7份的聚乙烯蠟加入到混合機中，在50℃下，混合20min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為6份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁過氧基)己烷、重量份數(shù)為1.4份的氨丙基三乙氧基硅烷，在70℃下交聯(lián)3h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在150℃，并將得到的粒料在送料段溫度為120℃，塑化段的溫度為140℃，均化段的溫度為160℃，口模的溫度為150℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例2

將重量份數(shù)為90份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為32份的玻璃纖維、重量份數(shù)為1.57份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為3.14份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.65份的氯化鎂、重量份數(shù)為3.93份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為15.71份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1份的聚己二酸乙二醇酯二醇、重量份數(shù)為0.6份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數(shù)為5份的氧化聚乙烯蠟加入到混合機中，在55℃下，混合10min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為5份的過氧化苯二甲酰、重量份數(shù)為1.6份的氨丙基三乙氧基硅烷，在80℃下交聯(lián)4.5h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在160℃，并將得到的粒料在送料段溫度為125℃，塑化段的溫度為145℃，均化段的溫度為165℃，口模的溫度為153℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例3

將重量份數(shù)為95份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為25份的玻璃纖維、重量份數(shù)為0.61份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為1.22份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.31份的氯化鎂、重量份數(shù)為1.75份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為6.11份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1.3份的硬脂酸銅皂、重量份數(shù)為1份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數(shù)為10份的塑化聚乙烯蠟加入到混合機中，在60℃下，混合14min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為3份的過氧化二異丙苯、重量份數(shù)為4份的三聚異氰酸三烯丙酯、重量份數(shù)為1份的二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯，在90℃下交聯(lián)3.5h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在170℃，并將得到的粒料在送料段溫度為130℃，塑化段的溫度為150℃，均化段的溫度為170℃，口模的溫度為157℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例4

將重量份數(shù)為105份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為35份的玻璃纖維、重量份數(shù)為1.80份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為3.60份的硅酸鈉、重量份數(shù)為1.01份的氯化鎂、重量份數(shù)為5.62份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為17.98份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為0.8份的二月桂酸二正辛基錫、重量份數(shù)為0.7份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數(shù)為6份的聚α-甲基苯乙烯加入到混合機中，在65℃下，混合12min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為4份的過氧化苯二甲酰、重量份數(shù)為4份的過氧化二異丙苯、重量份數(shù)為2份的四正丙基鋯酸酯，在100℃下交聯(lián)5h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在180℃，并將得到的粒料在送料段溫度為135℃，塑化段的溫度為155℃，均化段的溫度為175℃，口模的溫度為160℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例5

將重量份數(shù)為110份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為20份的玻璃纖維、重量份數(shù)為1.07份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為2.13份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.59份的氯化鎂、重量份數(shù)為3.55份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為10.66份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1.5份的二月桂酸二正辛基錫、重量份數(shù)為0.8份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數(shù)為8份的白油加入到混合機中，在70℃下，混合18min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為5份的2,5-二甲基-2，重量份數(shù)為5份的5-二(叔丁過氧基)己烷、過氧化苯二甲酰、重量份數(shù)為1.3份的三乙醇胺硼酸酯，在75℃下交聯(lián)3h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在190℃，并將得到的粒料在送料段溫度為140℃，塑化段的溫度為160℃，均化段的溫度為185℃，口模的溫度為155℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例6

將重量份數(shù)為120份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為40份的玻璃纖維、重量份數(shù)為1.4份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為2.8份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.42份的氯化鎂、重量份數(shù)為3.36份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為14.01份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1.2份的馬來酸辛基錫、重量份數(shù)為0.9份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數(shù)為9份的氧化聚乙烯蠟加入到混合機中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為4.5份的5-二(叔丁過氧基)己烷、重量份數(shù)為4.5份的過氧化苯二甲酰、重量份數(shù)為1.7份的四正丙基鋯酸酯，在95℃下交聯(lián)4h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在200℃，并將得到的粒料在送料段溫度為125℃，塑化段的溫度為150℃，均化段的溫度為170℃，口模的溫度為154℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

實施例7

將重量份數(shù)為100份的聚乙烯樹脂、重量份數(shù)為30份的玻璃纖維、重量份數(shù)為1.23份的氫氧化鋁、重量份數(shù)為2.47份的硅酸鈉、重量份數(shù)為0.66份的氯化鎂、重量份數(shù)為3.29份的十二烷基硫酸鈉、重量份數(shù)為12.35份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數(shù)為1.15份的馬來酸辛基錫、重量份數(shù)為0.75份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數(shù)為7.5份的聚乙烯蠟加入到混合機中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；

將第一混合物中再加入重量份數(shù)為3.5份的過氧化二異丙苯、重量份數(shù)為4份的三聚異氰酸三烯丙酯、重量份數(shù)為1.5份的三乙醇胺硼酸酯，在85℃下交聯(lián)4h，得到第二混合物；

將第二混合物中用平行雙螺桿擠出機擠出造粒，造粒溫度在175℃，并將得到的粒料在送料段溫度為130℃，塑化段的溫度為150℃，均化段的溫度為170℃，口模的溫度為156℃進行擠出成型，再冷卻、切割得聚氯乙烯阻燃管材。

對實施例1～7制得的聚氯乙烯阻燃管材進行拉伸強度、斷裂伸長率、耐老化保持率、體積電阻率、氧指數(shù)的測試，結(jié)果見表1。捷出

表1實施例1～7制得的聚氯乙烯阻燃管材的測試結(jié)果

由表1可以看出，采用本發(fā)明的技術(shù)方案得到的管材耐老化率高，阻燃性能好，且力學(xué)性能滿足產(chǎn)品需求，能夠滿足礦用管的性能要求。另外，將實施例1～7制得的管材在210℃，15min，熱穩(wěn)定性好，管材不變形。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點相一致的最寬的范圍。