本發明涉及礦用管材領域，尤其涉及一種聚氯乙烯阻燃管材及其制備方法。
背景技術：
礦用管是以改性超高分子量聚乙烯為原料，經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150萬以上的線性結構聚乙烯，被稱為“神奇的塑料”，它幾乎集中了各種塑料的優點，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，各項性能均具有優勢，尤其是沖擊強度是普通聚乙烯管材的4倍以上。
但是現有的礦用管等級較低，一般只能達到mpe80等級，各項性能指標與使用要求差距較大；并且現有聚乙烯管材中所使用的阻燃劑，均采用傳統的溴、銻復合阻燃劑，該助劑在塑化過程中會產生些許有害氣體，會影響工人的身體健康，且阻燃性能難以提高。
技術實現要素：
有鑒于此，本發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，包括以下重量份數的原料：
優選地，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。
優選地，所述交聯劑選自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。
優選地，所述偶聯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。
優選地，所述穩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劑、偶聯劑，在70～100℃下交聯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重量份數的聚乙烯樹脂、20～40重量份數的玻璃纖維、10～30重量份數的阻燃劑、5～10重量份數的交聯劑、1～2重量份數的偶聯劑、0.8～1.5重量份數的穩定劑、0.5～1重量份數的抗氧劑、5～10重量份數的分散劑。本發明中聚乙烯阻燃管材具有優異的阻燃性能，且耐候性能優異，抗老化性能好，不易脆化，沖擊性能好。本發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、壓風、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的方法及引用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。
具體實施方式
本發明提供的一種聚乙烯阻燃管材，包括以下重量份數的原料：
上述技術方案中，聚乙烯阻燃管材具有優異的阻燃性能，且耐候性能優異，抗老化性能好，不易脆化，沖擊性能好。本發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、壓風、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
在本發明中，聚乙烯樹脂的重量份數為80～120份；在本發明的實施例中，聚乙烯樹脂的重量份數90～110份；在其他實施例中，聚乙烯樹脂的重量份數為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。在本發明中，玻璃纖維的重量份數為20～40份；在本發明的實施例中，玻璃纖維的重量份數為25～35份；在其他實施例中，玻璃纖維的重量份數為28～32份。
在本發明的實施例中，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量比為(0.5～1)：(1～2)：(0.2～0.5)：(1～3)：(5～10)。
在本發明中，阻燃劑的重量份數為10～30份；在本發明的實施例中，阻燃劑的重量份數為15～25份；在其他實施例中，阻燃劑的重量份數為18～22份。
在本發明的實施例中，交聯劑選自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；上述交聯劑能夠使得聚乙烯樹脂形成三維網狀結構，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。
在本發明中，交聯劑的重量份數為5～10份；在本發明的實施例中，交聯劑的重量份數為6～9份；在其他實施例中，交聯劑的重量份數為7～8份。
在本發明中，偶聯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性能、耐熱性能增加。
在本發明中，偶聯劑的重量份數為1～2份；在本發明的實施例中，偶聯劑的重量份數為1.3～1.7份；在其他實施例中，偶聯劑的重量份數為1.4～1.6份。
在本發明中，穩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；上述穩定劑能夠增加聚乙烯阻燃管材的化學穩定性和熱穩定性。
在本發明中，穩定劑的重量份數為0.8～1.5份；在本發明的實施例中，穩定劑的重量份數為1～1.3份；在其他實施例中，穩定劑的重量份數為1.1～1.2份。
在本發明中，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。
在本發明中，抗氧劑的重量份數為0.5～1份；在本發明的實施例中，抗氧劑的重量份數為0.6～0.9份；在其他實施例中，抗氧劑的重量份數為0.7～0.8份。
在本發明中，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。
在本發明中，分散劑的重量份數為5～10份；在本發明的實施例中，分散劑的重量份數為6～9份；在其他實施例中，分散劑的重量份數為7～8份。
本發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劑、偶聯劑，在70～100℃下交聯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、交聯劑、偶聯劑、穩定劑、抗氧劑、分散劑同上所述，在此不再贅述。
上述技術方案中，制備方法簡單、生產周期短，生產效率高，制備得到的聚乙烯阻燃管材具有優異的阻燃性能且耐候性能優異，抗老化性能好，不易脆化，力學性能好。本發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、壓風、噴漿和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
在本發明的實施例中，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明，下面結合實施例對本發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
將重量份數為80份的聚乙烯樹脂、重量份數為28份的玻璃纖維、重量份數為0.97份的氫氧化鋁、重量份數為1.95份的硅酸鈉、重量份數為0.39份的氯化鎂、重量份數為1.95份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為9.74份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1.1份的硬脂酸銅皂、重量份數為0.5份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數為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為6份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁過氧基)己烷、重量份數為1.4份的氨丙基三乙氧基硅烷，在70℃下交聯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
將重量份數為90份的聚乙烯樹脂、重量份數為32份的玻璃纖維、重量份數為1.57份的氫氧化鋁、重量份數為3.14份的硅酸鈉、重量份數為0.65份的氯化鎂、重量份數為3.93份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為15.71份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1份的聚己二酸乙二醇酯二醇、重量份數為0.6份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數為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為5份的過氧化苯二甲酰、重量份數為1.6份的氨丙基三乙氧基硅烷，在80℃下交聯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
將重量份數為95份的聚乙烯樹脂、重量份數為25份的玻璃纖維、重量份數為0.61份的氫氧化鋁、重量份數為1.22份的硅酸鈉、重量份數為0.31份的氯化鎂、重量份數為1.75份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為6.11份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1.3份的硬脂酸銅皂、重量份數為1份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數為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為3份的過氧化二異丙苯、重量份數為4份的三聚異氰酸三烯丙酯、重量份數為1份的二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯，在90℃下交聯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
將重量份數為105份的聚乙烯樹脂、重量份數為35份的玻璃纖維、重量份數為1.80份的氫氧化鋁、重量份數為3.60份的硅酸鈉、重量份數為1.01份的氯化鎂、重量份數為5.62份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為17.98份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為0.8份的二月桂酸二正辛基錫、重量份數為0.7份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數為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為4份的過氧化苯二甲酰、重量份數為4份的過氧化二異丙苯、重量份數為2份的四正丙基鋯酸酯，在100℃下交聯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
將重量份數為110份的聚乙烯樹脂、重量份數為20份的玻璃纖維、重量份數為1.07份的氫氧化鋁、重量份數為2.13份的硅酸鈉、重量份數為0.59份的氯化鎂、重量份數為3.55份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為10.66份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1.5份的二月桂酸二正辛基錫、重量份數為0.8份的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和重量份數為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為5份的2,5-二甲基-2，重量份數為5份的5-二(叔丁過氧基)己烷、過氧化苯二甲酰、重量份數為1.3份的三乙醇胺硼酸酯，在75℃下交聯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
將重量份數為120份的聚乙烯樹脂、重量份數為40份的玻璃纖維、重量份數為1.4份的氫氧化鋁、重量份數為2.8份的硅酸鈉、重量份數為0.42份的氯化鎂、重量份數為3.36份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為14.01份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1.2份的馬來酸辛基錫、重量份數為0.9份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數為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為4.5份的5-二(叔丁過氧基)己烷、重量份數為4.5份的過氧化苯二甲酰、重量份數為1.7份的四正丙基鋯酸酯，在95℃下交聯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
將重量份數為100份的聚乙烯樹脂、重量份數為30份的玻璃纖維、重量份數為1.23份的氫氧化鋁、重量份數為2.47份的硅酸鈉、重量份數為0.66份的氯化鎂、重量份數為3.29份的十二烷基硫酸鈉、重量份數為12.35份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份數為1.15份的馬來酸辛基錫、重量份數為0.75份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份數為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為3.5份的過氧化二異丙苯、重量份數為4份的三聚異氰酸三烯丙酯、重量份數為1.5份的三乙醇胺硼酸酯，在85℃下交聯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、氧指數的測試，結果見表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果
由表1可以看出，采用本發明的技術方案得到的管材耐老化率高，阻燃性能好，且力學性能滿足產品需求，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，熱穩定性好，管材不變形。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術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明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發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。