您好,欢迎访问郑州科美泽进出口贸易有限公司网站!咨询热线:17719833118返回首页|产品中心|联系我们

当前位置是:首页 >> 新闻资讯 >> 公司新闻

PVC三层共挤瓦斯抽放管的研究

发布时间:2019-06-27
 长期以来,井下大多使用金属管道作为抽放瓦斯管,但是,金属管道存在容易生锈腐蚀、碰撞易产生火花和运输不便等问题。PVC三层共挤瓦斯抽放管是以PVC树脂为主要成分,添加各种助剂,通过三层共挤新型生产技术进行挤出成型的瓦斯抽放管,可以有效代替质量大、安装不便、易腐蚀、使用寿命短的钢管,巧妙地解决了普通塑料管静电指标和强度指标相互制约的难题。 
煤尘、瓦斯、火、水、冒顶是威胁煤矿安全的五大灾害,及时抽排瓦斯是保障煤矿安全生产的重要保障,是减少煤矿安全事故的必要措施。长期以来,井下大多使用金属管道作为瓦斯抽放管,它存在容易生锈腐蚀、碰撞易产生火花和运输不便等使用弊端。塑料管相比之下运输方便、性能优良、使用寿命长,但是,普通塑料管材的抗静电问题一直是相关人员攻关的难点。安全性能高、运输方便且性价比高的塑料管道产品一直是煤矿企业的追求。PVC三层共挤瓦斯抽放管是以PVC树脂为主要成分,并添加各种助剂,通过三层共挤新型生产技术进行挤出成型的瓦斯抽放管。 
1 总体思路 
严格按照MT 558.2―2005《煤矿井下用塑料管材 第2部分:聚氯乙烯管材》相关技术指标,研究PVC三层共挤瓦斯抽放管的配方和工艺设计等内容。 
2 研究的主要内容 
三层共挤将PVC瓦斯抽放管的管壁分为三层,即内、外壁层和芯层同时挤出,管材内、外壁表面电阻要求小于等于1.0×106 Ω,内、外壁层研制抗静电配方通过主机挤出。芯层作为管材的中间骨架,不需要抗静电性能,但必须保证有足够的强度,研制芯层增强型配方,通过辅机挤出,主机和辅机通过的不同原料配方再通过专用模具混合挤出。在管材的配方设计上,指导思想是提高管材各项技术指标,降低成本。作为抽放瓦斯用塑料管材,必须保证管材接触粉尘、气体的部位具有抗静电性能,普通塑料管在生产时将抗静电剂直接添加在原料中混合挤出。这样一来,管材任何部位都具有抗静电性能,包括管壁内部不接触粉尘、气体的部位。三层共挤管材的内外壁层添加适量的抗静电剂,能够满足静电指标,而中间芯层根据管材的结构特点,充分利用管壁中间芯层无需抗静电性能。但是,其必须具有一定的强度,保证管材整体强度指标符合相关要求。在中间芯层配方中,减少抗静电剂的加入量,添加一些增强剂,游刃有余地解决了管材强度受静电指标限制的因素,既保证了管材内、外壁层的抗静电性能,又提高了管材芯层的强度,同时,还大大节省了管材的生产成本。 
2.1 配方设计 
PVC三层共挤瓦斯抽放管的配方设计主要包括确定稳定剂系统、润滑剂配合设计和加工改性剂的选用3项工作。此外,PVC树脂、填充剂、着色剂等原料的选用也直接影响产品的性能。 
2.1.1 稳定剂系统的确定和用量 
在生产PVC三层共挤瓦斯抽放管的过程中,通常使用铅盐稳定剂、有机锡稳定剂、金属皂类稳定剂和稀土复合稳定剂等。铅盐稳定剂是这几种稳定剂中最经济的,它成型加工容易,热稳定性和润滑性比有机锡和金属皂类稳定剂的好,但是,有毒性。不过,对用于煤矿抽放瓦斯的PVC管材,则可不考虑毒性,而直接选用最经济的铅盐稳定剂。 
2.1.2 外润滑剂与稳定剂的匹配设计 
外滑剂的匹配设计主要是确定与不同稳定剂匹配的外润滑剂的种类、用量和配合比例。在工作过程中,要注意以下2点:①根据稳定剂选择与之匹配的外润滑剂。铅盐稳定剂与PVC树脂相容性差,仅附在PVC粒子表面,阻碍了PVC粒子间的融合,物料塑化后其熔体也不均匀,通常用外润滑剂硬脂酸铅与之匹配。②外润滑剂的用量。在一个体系中加入润滑剂的量,使物料在正常操作条件下能均匀塑化,并有足够的流动性。如果调整外润滑剂用量仍不能满足物料加工的要求,则可以考虑添加少量的内润滑剂。通常添加硬脂酸作为内润滑剂。 
2.1.3 加工改性剂的选用 
在PVC树脂中加入导电炭黑时,随着炭黑用量的增加,不仅加工困难,而且复合材料变得又脆又硬,冲击性能急剧下降。为了使材料具有良好的力学性能,必须考虑改性复合材料。目前,用于硬质PVC管材的、较好的加工改性剂是聚丙烯酸酯类(简称“ACR”)和CPE。ACR和CPE作为加工改性剂,主要功能是促进树脂熔融,改善熔体流变性能,提高冲击性能。 
2.1.4 抗静电剂 
抗静电剂有外部抗静电剂和内部抗静电剂2种。外部抗静电剂通常是用涂布、喷雾、浸渍等方法使之附着在塑料表面,而内部抗静电剂则是将抗静电剂在塑料树脂加工过程中添加到树脂组成中去,将其与树脂组成物混为一体。相比之下,内部抗静电剂比外部抗静电剂的耐久性能要强得多。因此,我单位在本项目的研制过程中,采用塑料混炼时添加内部抗静电剂的方式。通常情况下,选用的抗静电剂是炭黑。 
2.1.5 阻燃剂 
阻燃剂是提高塑料难燃性的一类助剂,它大多是化学周期表中第Ⅴ,Ⅶ和Ⅲ族元素的化合物。阻燃剂是通过物理和化学途径达到切断燃烧循环的目的,它的加入能控制燃烧热能的分散,使可燃性塑料与空气隔绝,稀释塑料分解产生的可燃性气体等。根据PVC的特点,一般选用三氧化二锑作为阻燃剂。 
2.1.6 PVC树脂 
树脂是一种高分子聚合物,是塑料制品的主要成分,在制品中成为均一的连续相,作用是将各种助剂粘连成一个整体,使之具有一定的物理力学性能。PVC树脂的黏度、挥发性、分子结构、粒度大小和形状、稳定性、导电性能等对硬质PVC管材的质量有重要的影响。为了获得综合性能优良的硬质PVC管材,应选择适当分子量的树脂和合适的加工条件,使制品的塑化度达到60%~65%.   2.1.7 填充剂 
选择适当的填充剂和填充量能使PVC三层共挤瓦斯抽放管获得较高的冲击强度和断裂强度,并能降低成本。目前,国内硬质PVC管材的填充剂主要是碳酸钙、沉淀碳酸钡、硫酸钡和陶土等。 
2.2 确定管材的断面结构 
PVC管材本身具有一定的阻燃和抗静电性能,但是,要想满足阻燃和抗静电的要求,就要加入一定量的阻稀剂、抗静电剂和碳酸钙。这样,会大大降低管材的强度和抗冲击性。塑料管材可以分层,而管材只是内外表面需要阻燃、抗静电和耐磨。因此,可以将管材的断面分为三层,提高管材芯部的刚性,中间层不添加相关材料和炭黑,从而增加管材的整体强度和抗冲击性,大大降低成本。 
2.3 研究管材配方 
对于PVC管材的配方设计,指导思想是在保持普通聚氯乙烯管材物理性能的基础上,增加管材内外表面的抗静电性和阻燃性能。同时,增加管材的表面硬度和抗冲击性能,使管材保持一定的强度,但又不会使管材的壁太厚。 
工作人员要考虑到煤矿井下的使用环境,管材的内外表层都需要耐磨、防静电和阻燃。要想使管材保持一定的抗冲击性,中部有韧性,就要采用三层夹心的断面结构形式,内、外壁层是防静电、阻燃和高强度的耐磨层,中间是芯层,通过三层共挤的方式加工成型。 
在内、外壁层的配方中加入抗静电剂、阻燃剂,能够满足井下防静电和阻燃的要求。另外,内、外壁层的配方中要加入贝壳粉、增强剂和改性剂,以增加材料自润滑性、刚性和吸水性,提高材料的化学稳定性,使管材的表面平滑、流体阻力小,易于挤出成型。 
中间芯层为了增加管材的抗冲击性能,特加入了增强剂和改性剂,以确保管材的抗冲击性能。 
2.4 制订管材成型工艺 
主机挤出中间层,辅机挤出内、外壁层,然后通过共挤模具来成型。PVC三层共挤瓦斯抽放管生产工艺流程可分为3个过程:成型料准备过程(又称为“挤出前段”),包括配比(原料、辅料的前处理、计量、输送)、混合(高速和低速)、过筛(成型粉料)或造粒(粒料);挤出成型过程;定型包装过程(又称为“挤出后段”)。 
3 主要技术指标 
3.1 阻燃性能 
6根试样的有焰燃烧时间的算术平均值不应大于3 s,其中任何一条试样的有焰燃烧时间不应大于10 s;6根试样的无焰燃烧时间的算术平均值不应大于20 s,其中任何一条试样的无焰燃烧时间不应大于60 s。 
3.2 抗静电性能 
PVC三层共挤抽瓦斯放管时,内外壁表面电阻算术平均值不应大于1.0×106 Ω。 
3.3 落锤冲击性能 
管材经MT558.2规定的落锤冲击后,10根试样中9根应无裂纹,没有被破坏。 
3.4 耐压性能 
在MT558.2规定的试验压力下,保压100 h,管材应无渗漏,没有被破坏。 
4 结束语 
通过“三层共挤”生产工艺挤出的管材强度比普通塑料管大,很好地解决了管材成本与性能之间的关系,是一种新型的管材生产工艺。“三层共挤”生产工艺在管材中的研制应用减轻了工人的劳动强度,减少了封孔后采煤工作的安全隐患,为煤矿井下瓦斯钻孔的封孔提供了优质的配套设施,是煤矿井下“以塑代钢”的理想换代产品,对保证矿井安全,节能降耗和延长产业链等有十分重要的意义。 



推荐阅读· Recommend

联系人:李先生
手机:17719833118
QQ:1145481818
网址:www.zzkemeize.com
地址:郑州市东风路绿地双子塔北塔3层

Copyright@2018 郑州科美泽进出口贸易有限公司 技术支持:威盟科技