本發(fā)明涉及PVC管材及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管及其制作方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯（PVC）樹脂是是我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用最廣泛、用量最大的熱塑性樹脂之一，它具有輕質(zhì)、絕緣性好、難燃燒、高力學(xué)性能、價(jià)格低廉、原料來(lái)源豐富、制造工藝成熟等特點(diǎn)，因而在煤礦井礦用管材料等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。然而，它還存在一些難以克服的沖擊性能差、熱穩(wěn)定性欠佳等缺點(diǎn)，為了克服聚氯乙烯的以上缺陷許多學(xué)者在PVC增韌改性方面進(jìn)行了大量的研究，目前玻璃纖維逐漸進(jìn)入了PVC改性研究者的視野中，比如文獻(xiàn)《玻璃纖維/聚氯乙烯復(fù)合材料的制備與性能研究》采用注塑成型法制備了玻璃纖維/PVC（聚氯乙烯）復(fù)合材料。研究結(jié)果表明：當(dāng)成型射壓為130MPa、保壓為100MPa、背壓為0.5MPa、成型溫度為420℃、模具溫度為100℃和w（玻璃纖維）=15%（相對(duì)于復(fù)合材料質(zhì)量而言）時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能相對(duì)最好，其拉伸強(qiáng)度（77.4MPa）和剪切強(qiáng)度（57.4MPa）相對(duì)最大，并且制品表面光滑顏色正常，彎曲強(qiáng)度比純PVC提高了68.4%。
眾所周知，煤礦是一個(gè)特殊的作業(yè)環(huán)境，陰暗、潮濕、空間狹小，有時(shí)會(huì)有落石，這就需要PVC管材不僅要有足夠的抗沖擊強(qiáng)度，還要有抗靜電、阻燃、耐磨、抗菌、防腐性等性能。然而由于聚氯乙烯高度絕緣，其表面電阻高達(dá)1014Ω左右，這種絕緣性能常常使聚氯乙烯制成品在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、使用過(guò)程中產(chǎn)生靜電而容易造成燃爆事故，而文獻(xiàn)中未進(jìn)行抗靜電改性，另外文獻(xiàn)中由于玻璃纖維與聚氯乙烯相容性差，制得的聚氯乙烯復(fù)合材料的抗沖擊性、剪切強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等無(wú)法滿足煤礦井礦用管要求的技術(shù)指標(biāo)，且耐磨、抗菌、防腐性較差，以上缺陷限制了聚氯乙烯在煤礦井下的推廣應(yīng)用。為改善以上缺陷，需要對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及配方比例加以改進(jìn)，以制備出具有抗拉強(qiáng)度高、抗靜電、耐磨、抗菌防腐耐老化等優(yōu)點(diǎn)的煤礦井下礦用管用改性聚氯乙烯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管及其制作方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管，由下列重量份的原料制成：PVC樹脂100、玻璃纖維14-16、納米氧化鋅2.1-2.4、氧化鎂6-8、氧化鈰3-4、六甲基二硅氧烷4.1-4.4、鍍鎳碳纖維6-7、海泡石粉17-19、硼粉5.1-5.4、三甘醇二異辛酸酯3.2-3.5、焦磷酸鈉0.2-0.4、水適量。
所述的一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管的制作方法，包括以下步驟：
（1）將硼粉、六甲基二硅氧烷分散于適量水中形成分散液，加入玻璃纖維浸漬10-12小時(shí)，取出后經(jīng)過(guò)烘制得到硼粉涂覆的玻璃纖維；
（2）將焦磷酸鈉溶于水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的溶液，加入海泡石粉浸漬8-10小時(shí)過(guò)濾烘干，加入氧化鈰、納米氧化鋅混勻于800-900℃焙燒1-2小時(shí)，冷卻加入三甘醇二異辛酸酯、鍍鎳碳纖維放入球磨機(jī)中球磨2-3小時(shí)，烘干得改性海泡石粉；
（3）將PVC樹脂放入干燥箱中于110-115℃處理6-8小時(shí)，密封保存?zhèn)溆茫?/p>
（4）將步驟（3）干燥處理后的PVC樹脂、步驟（1）、（2）物料及其他剩余成分投入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混并造粒得混合粒子；
（5）最后將步驟（4）混合粒子放入塑料注塑成型機(jī)中注塑成型，出料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將硼粉經(jīng)六甲基二硅氧烷偶聯(lián)涂覆于玻璃纖維表面作為增強(qiáng)材料添加到原料中，一方面改善了玻璃纖維在PVC基體中的相容性，另一方面，當(dāng)在外力沖擊的過(guò)程中，PVC基體受到的沖擊力傳遞至玻璃纖維上并由其承擔(dān)，導(dǎo)致玻璃纖維斷裂或從PVC基體中吸收大量的能量，從而達(dá)到增韌的目的；同時(shí)本發(fā)明還將海泡石粉經(jīng)氧化鈰、納米氧化鋅改性處理作為改性填料添加到原料中，提高了產(chǎn)品的抗靜電、耐老化性能，減輕了材料的密度，再配伍添加其他有效助劑制得的PVC管用于煤礦井環(huán)境中，具有耐老化、抗靜電、強(qiáng)度高、剛性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管，由下列重量份的原料制成：PVC樹脂100、玻璃纖維14、納米氧化鋅2.1、氧化鎂6、氧化鈰3、六甲基二硅氧烷4.1、鍍鎳碳纖維6、海泡石粉17、硼粉5.1、三甘醇二異辛酸酯3.2、焦磷酸鈉0.2、水適量。
所述的一種硼粉涂覆玻璃纖維增強(qiáng)改性的煤礦井專用PVC管的制作方法，包括以下步驟：
（1）將硼粉、六甲基二硅氧烷分散于適量水中形成分散液，加入玻璃纖維浸漬10-12小時(shí)，取出后經(jīng)過(guò)烘制得到硼粉涂覆的玻璃纖維；
（2）將焦磷酸鈉溶于水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的溶液，加入海泡石粉浸漬8-10小時(shí)過(guò)濾烘干，加入氧化鈰、納米氧化鋅混勻于800-900℃焙燒1-2小時(shí)，冷卻加入三甘醇二異辛酸酯、鍍鎳碳纖維放入球磨機(jī)中球磨2-3小時(shí)，烘干得改性海泡石粉；
（3）將PVC樹脂放入干燥箱中于110-115℃處理6-8小時(shí)，密封保存?zhèn)溆茫?/p>
（4）將步驟（3）干燥處理后的PVC樹脂、步驟（1）、（2）物料及其他剩余成分投入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混并造粒得混合粒子；
（5）最后將步驟（4）混合粒子放入塑料注塑成型機(jī)中注塑成型，出料。
利用本發(fā)明制得的煤礦井專用PVC管的表面光滑且顏色正常，綜合性能相對(duì)最好，其拉伸強(qiáng)度為79.1 MPa；剪切強(qiáng)度為59.1 MPa；彎曲強(qiáng)度比純PVC管提高了70.1%。