專利名稱：具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程部件之領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)的管材。
背景技術(shù)：
目前用于輸送流體(氣體或液體)的管材通常為實壁管。
而在煤礦等礦山壓風(fēng)、噴漿、抽排瓦斯以及供排水使用的管道，均采用鑄鐵管、鍍鋅管，由于煤礦等井下空間狹窄、黑暗潮濕、酸堿鹽腐蝕嚴(yán)重等特殊使用環(huán)境，使管道的安裝、維修極不方便，增加了安裝維修的勞動強度，且在井下鑄鐵管、鍍鋅管易銹蝕，使用壽命大大縮短，增加了使用成本，降低了生產(chǎn)效率，并給安全生產(chǎn)留下了極大的不安全隱患，加上其單位長度重量大、不易安裝、施工勞動強度大等缺點，故鋼管或鑄鐵管有被實壁塑料管所代替的趨勢。
但實壁塑料管由于材料的強度、管材整體的環(huán)剛度等結(jié)構(gòu)方面問題所限，其管壁亦不能做的太薄，這一點對于大口徑(Φ＞200mm)的管材尤為突出，否則在管道受壓(包括正壓或負(fù)壓)情況下會導(dǎo)致管材之管壁變形或破損，影響使用效果，給生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定進行帶來隱患，對人身或設(shè)備安全造成危害。
如果增加實壁塑料管管壁的厚度，又帶來了管材整體重量增加、安裝使用不便、一次性投入費用過高、不易被用戶所接受等等諸多問題。
管材的強度通常采用環(huán)剛度來表示。
國際標(biāo)準(zhǔn)ISO對于環(huán)剛度S的定義是(參見ISO9967 Annex A)S=EID3]]>其中E-材料的彈性模量，I-慣性矩，D-管環(huán)的平均直徑。
為了增強塑料管的環(huán)剛度，公告日為2004年10月20日，公告號為CN 2649902Y的中國專利中公開了一種“小口徑方型塑料管及高強度大口徑塑料管”，該小口徑方型塑料管為中空結(jié)構(gòu)，管壁中嵌有金屬片或者金屬網(wǎng)；該大口徑塑料管由小口徑方型塑料管螺旋纏繞并聯(lián)結(jié)而成。其解決問題的思路是通過管壁中鑲嵌金屬片或者金屬網(wǎng)，提高管材的抗壓強度，通過增加管壁的彈性模量E來增大其環(huán)剛度S，進而達(dá)到提高管材抗壓強度的目的。但是，該技術(shù)方案仍然沒有解決大口徑中空結(jié)構(gòu)壁塑料管的阻燃和抗靜電問題，不能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)的要求，影響管材使用的安全性，采用金屬材料來增強管壁的環(huán)剛度雖然有效，但實際使用中發(fā)現(xiàn)，鑲嵌有金屬材料的管材使用時間達(dá)到5～7年以后，金屬材料部分的表面會發(fā)生銹蝕，會導(dǎo)致其與非金屬部分的結(jié)合強度下降，所制出的管材強度仍然無法完全滿足實際使用之安全性和耐久性(井下安全設(shè)備通常要求30～50年的使用壽命)的需要。
此外，由于包括鋁塑復(fù)合管在內(nèi)的各種塑料管材所使用的塑料是富含碳和氫的合成有機材料，因而是可燃的；同時，塑料又具有高電阻性能，致使其帶有大量的靜電荷。而煤礦等礦山井下在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生大量的煤塵及瓦斯，容易引發(fā)火災(zāi)及瓦斯爆炸等事故，而現(xiàn)生產(chǎn)的普通的塑料管材，因其阻燃性差，抗靜電性差，而不能在煤礦、礦山、井下或隧道等易燃易爆場所推廣使用。
公開日為1996年1月10日，公開號為CN 1114607A的中國發(fā)明專利申請中公開了一種“抗靜電阻燃聚乙烯管材及其制造方法”，其由高密度聚乙烯作基料，添加阻燃劑、抗靜電物質(zhì)、偶聯(lián)劑、共混改性劑等，進行了抗靜電、阻燃、耐壓和耐沖擊改性。
公開日為2005年8月24日，公開號為CN 1657561A的中國發(fā)明專利申請中公開了一種“抗靜電抗沖擊阻燃聚乙烯管道專用料”，它包括首先按以下組分及含量(重量份)備料高密度聚乙烯60-80、抗靜電劑4-9、阻燃劑5-15、阻燃增效劑2-10、增韌劑12-15、增韌劑22-10、光穩(wěn)定劑0.2-4、抗氧劑0.1-2，然后將阻燃劑、阻燃增效劑、增韌劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑和20份高密度聚乙烯共混擠出造粒，得到抗靜電抗沖擊阻燃母粒，再將抗靜電抗沖擊阻燃母粒和剩余份數(shù)高密度聚乙烯樹脂經(jīng)分散共混后，通過雙螺桿擠出機擠出、冷卻、干燥、切粒，得到產(chǎn)品。
上述技術(shù)方案雖然給出了解決塑料管材的“雙抗”(阻燃和抗靜電)問題的方法，但是對于通風(fēng)/瓦斯抽排管材而言，上述方法的組分復(fù)雜，制造成本較高，難以為用戶所接受，影響了其技術(shù)的推廣和產(chǎn)品的市場競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其既具有更好的環(huán)剛度、抗壓強度進一步提高、整體綜合性能好等特點，又具有阻燃和抗靜電協(xié)同效應(yīng)好，管材使用的安全性高能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)之要求的優(yōu)點，同時，其產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本低，易于為用戶所接受，有助于其技術(shù)的推廣和提高其產(chǎn)品的市場競爭力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材和設(shè)置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘接/融接層構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)管壁，其特征是其所述的方管狀小口徑管材采用具有阻燃性能的組分A制成；在方管狀小口徑管材的至少一個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
其中，上述的具有阻燃性能的組分A以重量計，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻2～8份，其余為聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的混合體。
或者，上述的具有阻燃性能的組分A以重量計，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻2～8份，硼酸鋅0.1～12份，非金屬短纖維0.1～10份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余為聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的混合體。
上述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～35份，其余為聚乙烯。
或者，上述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，其余為聚乙烯。
再或者，上述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余為聚乙烯。
在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，非金屬短纖維0.1～10份，其余為聚乙烯。
或者，在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，其余為聚乙烯。
此外，在所述方管狀小口徑管材的兩個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
或者，在所述中空結(jié)構(gòu)管壁的內(nèi)、外側(cè)，至少有一個側(cè)面復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是1.采用中空結(jié)構(gòu)壁管材作為在易燃易爆場所的通風(fēng)/瓦斯抽排管材，具有環(huán)剛度好、抗壓強度高、整體綜合性能好的優(yōu)點；2.通過采用雙組分或多組分的構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式，使管材具有阻燃和抗靜電協(xié)同效應(yīng)好，管材使用的安全性高的優(yōu)點，能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)之要求；3.對構(gòu)成管材管壁的不同構(gòu)件，分別采用不同的組分配方，可大大降低整個管材的生產(chǎn)制造成本，易于為用戶所接受，有助于其技術(shù)的推廣和提高其產(chǎn)品的市場競爭力。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為方管狀小口徑管材，2為粘結(jié)層，3、3-1和3-2為導(dǎo)電復(fù)合層，4為非金屬短纖維。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
圖1中，本發(fā)明之中空結(jié)構(gòu)壁管材的管壁為由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材1和設(shè)置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘結(jié)層2構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)管壁，其方管狀小口徑管材之兩相對的管壁構(gòu)成整個中空結(jié)構(gòu)管壁的外層壁和內(nèi)層壁，在方管狀小口徑管材之管壁的至少一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電復(fù)合層3。
通過對構(gòu)成管材管壁的不同構(gòu)件，分別采用不同的組分配方，進而達(dá)到了具有阻燃和抗靜電協(xié)同效應(yīng)好、管材使用的安全性高、能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)之要求的發(fā)明目的。
為了更好地增強管材的抗靜電效果，在構(gòu)成粘結(jié)層的粘接劑中亦可摻入導(dǎo)電碳黑。
更進一步，為了提高中空結(jié)構(gòu)壁管材的環(huán)剛度，在方管狀小口徑管材的管壁中，添加/混合有非金屬短纖維4，通過非金屬短纖維的添加，起到抗沖擊、提高抗折強度、提高極限拉應(yīng)變和提高管材之管壁的韌性等作用。
圖2中，在中空結(jié)構(gòu)管壁的內(nèi)、外側(cè)均可設(shè)置有導(dǎo)電層3-1和3-2，以進一步提高其抗靜電性能。
其余同圖1。
實施例一采用圖1所示結(jié)構(gòu)。
方管狀小口徑管材采用具有阻燃性能的組分A制成；在方管狀小口徑管材的兩個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
其中，每百份組分A中含有以下組分和含量(以重量計)十溴二苯醚4kg；三氧化二銻2kg；聚乙烯66kg；聚丙烯28kg。
每百份組分B中含有以下組分和含量(以重量計)導(dǎo)電碳黑5kg；聚乙烯95kg。
在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑5kg，十溴二苯醚4kg，三氧化二銻0.5kg，聚乙烯90.5kg。
在上述組分A中，聚乙烯和聚丙烯的添加比例可控制在(1～0.7)∶(0～0.3)的范圍內(nèi)。添加聚乙烯的量大，有助于提高和改善管材的柔性指標(biāo)，增加聚丙烯的添加量，則有助于提高和改善管材的環(huán)剛度指標(biāo)，故需根據(jù)客戶的需要來確定兩者之間一個合適的添加比例，以下各實施例均與此機理相同，不再重復(fù)。
其管材的基本成型方案是先采用組分A的配方，通過熱塑擠壓成型制得方管狀小口徑管材，在方管狀小口徑管材的兩個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置上由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層，再通過方管狀小口徑管材在空心模具上依次纏繞，并通過粘接/融接劑進行粘接或融接而成為一個整體管材，整個生產(chǎn)工藝流程包括備料、混合、擠壓、成型、纏繞、冷卻、切割、入庫等公知技術(shù)，在此不敘述。
實施例二采用圖2所示結(jié)構(gòu)。
方管狀小口徑管材采用具有阻燃性能的組分A制成；在中空結(jié)構(gòu)管壁的內(nèi)、外側(cè)，至少有一個側(cè)面復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層，其方管狀小口徑管材的管壁中，添加/混合有非金屬短纖維。
其中，每百份組分A中含有以下組分和含量(以重量計)十溴二苯醚15kg；三氧化二銻8kg；硼酸鋅12kg；非金屬短纖維10kg；2，6-二叔丁基-4-甲酚2kg；聚乙烯40kg；聚丙烯13kg。
每百份組分B中含有以下組分和含量(以重量計)導(dǎo)電碳黑12kg；十溴二苯醚15kg；三氧化二銻2.2kg；硼酸鋅12kg；聚乙烯58.8kg。
在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑8kg，十溴二苯醚15kg，三氧化二銻2.2kg，硼酸鋅12kg，2，6-二叔丁基-4-甲酚2kg，非金屬短纖維10kg，聚乙烯50.8kg。
非金屬短纖維可以選用市售的(3～20)D×(0.5～20)mm的各種非金屬短纖維，如淄博隆恩工程纖維有限公司的聚丙烯短纖維、天匯公司的聚丙烯短纖維(又名PP短纖維)、無錫市富仕德特種玻璃纖維有限公司的尼龍短纖維、興旺化學(xué)纖維廠的丙綸細(xì)旦短纖維或丙烯腈系復(fù)合纖維，以下添加有非金屬短纖維的實施例均與此相同，不再重復(fù)。
關(guān)于非金屬短纖維的作用機理在“溶聚丁苯橡膠/炭黑/短纖維多相復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能”(《合成橡膠工業(yè)》2005年第6期)以及“杜拉纖維在土建工程中的應(yīng)用”(機械工業(yè)出版社，2002年10月第一版)中已有相應(yīng)的敘述，在此不再重復(fù)。
其余同實施例一。
實施例三每百份組分A中含有以下組分和含量(以重量計)十溴二苯醚15kg；三氧化二銻8kg；聚乙烯77kg。
每百份組分B中含有以下組分和含量(以重量計)導(dǎo)電碳黑35kg；聚乙烯65kg。
在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑8kg，十溴二苯醚15kg，三氧化二銻2.2kg，聚乙烯74.8kg。
其余同實施例一。
為節(jié)省篇幅，其余實施例見下表單位kg

上述各實施例中組分A、組分B以及粘接/融接劑的配比數(shù)量均為以重量計每100kg中的數(shù)量，其余未注明的均同實施例一或?qū)嵤├?br> 由于本發(fā)明對構(gòu)成管材管壁的不同構(gòu)件，分別采用不同的復(fù)合組分配方，使得其既具有環(huán)剛度好、抗壓強度高、整體綜合性能好等特點，又具有阻燃和抗靜電協(xié)同效應(yīng)好，管材使用的安全性高能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)之要求的優(yōu)點，同時，其產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本低，易于為用戶所接受，有助于其技術(shù)的推廣和提高其產(chǎn)品的市場競爭力。
本發(fā)明可廣泛用于在易燃易爆場所輸送各種流體的管材之領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材和設(shè)置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘接/融接層構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)管壁，其特征是其所述的方管狀小口徑管材采用具有阻燃性能的組分A制成；在方管狀小口徑管材的至少一個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是所述的具有阻燃性能的組分A以重量計，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻2～8份，其余為聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的混合體。
3.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是所述的具有阻燃性能的組分A以重量計，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻2～8份，硼酸鋅0.1～12份，非金屬短纖維0.1～10份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余為聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的混合體。
4.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是所述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～35份，其余為聚乙烯。
5.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是所述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，其余為聚乙烯。
6.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是所述的組分B以重量計，每百份中含有導(dǎo)電碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余為聚乙烯。
7.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，硼酸鋅0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，非金屬短纖維0.1～10份，其余為聚乙烯。
8.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是在構(gòu)成所述粘接/融接層的粘接/融接劑中以重量計，每百份中添加有導(dǎo)電碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二銻0.5～2.2份，其余為聚乙烯。
9.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是在所述方管狀小口徑管材的兩個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
10.按照權(quán)利要求1所述的具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，其特征是在所述中空結(jié)構(gòu)管壁的內(nèi)、外側(cè)，至少有一個側(cè)面復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。
全文摘要
一種具有阻燃、抗靜電性能的中空結(jié)構(gòu)壁通風(fēng)/瓦斯抽排管材，屬工程部件領(lǐng)域。包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管和設(shè)置在兩相鄰方管狀小口徑管管壁之間的粘接/融接層構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)管壁，其所述的方管狀小口徑管采用具有阻燃性能的組分A制成，在方管狀小口徑管的至少一個側(cè)面，復(fù)合/設(shè)置有由組分B制成的導(dǎo)電復(fù)合層。其既具有更好的環(huán)剛度、抗壓強度進一步提高、整體綜合性能好等特點，又具有阻燃和抗靜電協(xié)同效應(yīng)好、管材使用的安全性高、能滿足在易燃易爆場所輸送各種流體介質(zhì)之要求的優(yōu)點，同時，其生產(chǎn)制造成本低，易于為用戶所接受，有助于其技術(shù)的推廣和提高其產(chǎn)品的市場競爭力。可廣泛用于在易燃易爆場所輸送各種流體的管材之領(lǐng)域。
文檔編號C08K5/06GK1831412SQ200610012579
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者李壽山, 李妍 申請人:李壽山