阻燃抑烟PVC管及其生产方法与流程

本发明属于pvc管的加工领域，特别是涉及一种阻燃抑烟pvc管及其生产方法。

背景技术：

塑料管材是高科技复合而成的化学建材，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。化学建材在我国取得了长足进步迅猛发展，尤其是新型环保塑料管材的广泛使用，掀起了一声替代传统建材的革命。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军。

塑料和传统材料不同，技术进步的步伐更快，不断的出现的新技术、新材料、新工艺使塑料管相对传统材料的优势越来越突出。塑料管材与传统的金属管相比，具有重量轻，一般仅为金属管的1/6-1/10，有较好的耐腐蚀性，抗冲击和抗拉强度，塑料管内表面比铸铁管光滑的多、摩擦系数小、流体阻力小、可降低输水能耗5％以上，综合节能好，制造能耗右降低75％，运输方便，安装简单，使用寿命长达30-50年。塑料管材在世界各国发展很快，发达国家在给水领域和燃气领域应用已占绝对的优势塑料管材不但大量用来代替传统的钢管、铸铁管等，原因就在于技术创新。一方面材料有重大的进步。另一方面应用技术有新的发展，使传统管材在适合采用这种方法的场合根本没有竞争能力。还有很多新材料、新技术正在研究，或已经研究出来正在试用考给，可以肯定，今后10年塑料管的技术进步将促使塑料管更迅速地发展。

pvc管道是市场份额最大的塑料管道，占塑料管道近70％的份额，近年来，我国pvc管材发展较快，每年增长率达到8％，而每年需求增长率2％。在塑料管材中，pvc管材用量一直遥遥领先，被广泛的应用于给排水管道。pvc主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性等。当前，随着科技的发展，pvc材料也随着广泛应用于众多领域，如排水管道，门窗型材等等。因其材质轻、阻燃及耐酸碱性好、价格低廉、安装方便等优质特点，目前己逐渐取代金属管道。

pvc管中所用原料聚氯乙烯(pvc)属于自熄性材料，但pvc在燃烧时会放出大量的黑烟和有毒气体。如hcl、co、少量光气、苯、萘等芳香族化合物。在火灾时造成大量人员由于烟雾窒息而死亡，这使pvc的应用范围受到一定限制。同时，pvc管加工过程中加入增塑剂、润滑剂等助剂也会降低材料的阻燃性能和抑烟性能。所以，对pvc管材进行抑烟阻燃改性的研究越来越受到重视。然而，当前国内对pvc管塑料阻燃技术的研究普遍存在一种倾向：片面追求氧指数的提高，忽视发烟性能的研究。统计资料表明，火灾中79％是烟气窒息致死的。u-pvc管氧指数高达50％以上，但燃烧时发烟却很大。pvc管材虽难燃，但极易软化变形，且烟味极浓。火灾中，一方面产生致命烟气；另一方面，温度超过90℃时管道软化变形，火势在管道穿越部位蔓延，而穿过屋面的排水管或通气管风速更大，火势蔓延更快。所以，高层建筑能否应用pvc管材曾是争论的问题，而争论的焦点则是其防火特征。

因此，研制一种阻燃抑烟的pvc管是本领域技术人员现阶段的主要任务之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种阻燃抑烟pvc管及其生产方法，该阻燃抑烟pvc管原料简单易得，成本低廉，韧性高，伸长率大，耐低温韧性好，并且能够极大的降低pvc管在燃烧时释放的黑烟和有毒气体，大大降低火灾事故中由于烟雾窒息造成的人员伤亡。

本发明是这样实现的：

一种阻燃抑烟pvc管，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，聚氯乙烯树脂80-100份、纳米无水硫酸钙20-30份、阻燃抑烟剂5-10份、复合稳定剂2-6份、改性剂1-3份、pe蜡0.5-2.0份、硅烷偶联剂0.5-2份、复合抗氧化剂0.2-0.5份。

以上原料的功能作用分别为：

采用纳米无水硫酸钙作为填充剂，能够极大地降低成本，提高软化温度和硬度，提高管材挤出稳定性和尺寸稳定性，减少收缩，还具有一定的吸音作用。

阻燃抑烟剂采用三氧化钼、八钼酸铵、磷酸三甲苯酯与氢氧化镁复配，阻燃抑烟效果尤佳，且价格便宜。阻燃抑烟剂对pvc的抑烟作用和成炭作用是十分明显的，其特点是在pvc热分解初期，阻燃抑烟剂能促进分子间的交联反应生成炭化物，可燃性组分减少而抑烟。

稳定剂是聚氯乙烯在加工过程中不可缺少的添加剂，具有促进pvc原料的塑化作用，同时还有增强稳定性的作用。本发明采用复合稳定剂，复合稳定剂之间具有良好的协同作用，能达到良好的稳定效果。

改性剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物与pvc树脂共混可以改进pvc管材的低温韧性，提高抗冲击性能，并具有吸震、消音作用。

pe蜡具有优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。pe蜡具有非常强的极性中心的很长的非极性碳链。其结构中在极性上与塑料相容的部分起内润滑作用，在极性上与塑料不相容的部分起外润滑和脱模的作用。pe蜡作为内润滑剂与聚合物有良好的相容性，它在聚合物内部起到降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔体的内摩擦生热和熔体的流动性。pe蜡作为外润滑剂的作用主要是改善聚合物熔体与加工设备的热金属表面的摩擦，它与聚合物相容性较差，容易从熔体内往外迁移，所以能在塑料熔体与金属的交界面形成润滑的薄层。

硅烷偶联剂能改善填充料在树脂中的分散性及粘合力，改善无机填充料与树脂之间的相容性，改善工艺性能和提高pvc管的机械、电学和耐气候等性能。

采用受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂作为复合抗氧化剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂并用时，发挥了各自特性，比单独使用一种效果好。因为使用一种高浓度抗氧剂，会引起副反应；当采取几种低浓度抗氧剂时，既可避免副反应，还可发挥加和效益。

进一步优选，所述纳米无水硫酸钙的制备方法为：将二水硫酸钙和水按照5-10:90-95的比例配成浆料，浆料ph为9.5-10.2，然后放入密闭的反应釜中不断搅拌，在温度为105-125℃的条件下反应合成硫酸钙晶须，再将硫酸钙晶须经过脱水、干燥后，即得纳米无水硫酸钙。

进一步优选，所述纳米无水硫酸钙为直径为50-100nm的无水硫酸钙纤维状单晶体。

进一步优选，所述阻燃抑烟剂的成分包括三氧化钼、八钼酸铵、磷酸三甲苯酯和氢氧化镁；三氧化钼、八钼酸铵、磷酸三甲苯酯、氢氧化镁的质量比为4-5:2-3:2:1；制备方法为将上述原料按照比例进行混合，然后经研磨处理即制成阻燃抑烟剂。

进一步优选，所述稳定剂的成分包括环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙和钡锌稳定剂；环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙、钡锌稳定剂的质量比为2-3:2:3-4:1。

进一步优选，所述改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

进一步优选，所述复合抗氧化剂的成分包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的质量比为7-9:1-3。

本发明阻燃抑烟pvc管的生产方法，包括以下步骤：

s1、原料混合：将聚氯乙烯树脂、纳米无水硫酸钙、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡、硅烷偶联剂和复合抗氧化剂按照重量份配比后，先将纳米无水硫酸钙放入高混机中高速搅拌，温度达到100℃至120℃后，加入硅烷偶联剂混合搅拌5至10分钟；再将聚氯乙烯树脂、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡和复合抗氧化剂放入高混机中高速搅拌混合，混合的温度是120-140℃，搅拌15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；；

s2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

s3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为35-50mpa，然后物料通过挤压机模口挤出阻燃抑烟pvc管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

本发明突出的实质性特点和显著的进步是：

本发明阻燃抑烟pvc管具有优良的化学稳定性和对无机酸、碱、盐类的耐腐蚀性。生产过程中加入填充剂和外加剂，能提高pvc管材的抗冲击力和抗老化能力，增强产品的韧性和强度，具有生产成本低和生产稳定的优点；具有很好的阻燃抑烟、柔韧性、耐低温；添加甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物能够起到消音作用，提高低温韧性、抗冲击性能，并具有吸震作用。加入阻燃抑烟剂能够极大的降低pvc管在燃烧时释放的黑烟和有毒气体，大大降低火灾事故中由于烟雾窒息造成的人员伤亡。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作以下说明。

实施例1

s1、原料混合：将聚氯乙烯树脂80份、纳米无水硫酸钙20份、阻燃抑烟剂5份、复合稳定剂2份、改性剂1份、pe蜡0.5份、硅烷偶联剂0.5份和复合抗氧化剂0.2份按照重量份配比后，先将纳米无水硫酸钙放入高混机中高速搅拌，温度达到100℃至120℃后，加入硅烷偶联剂混合搅拌5至10分钟；再将聚氯乙烯树脂、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡和复合抗氧化剂放入高混机中高速搅拌混合，混合的温度是120-140℃，搅拌15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

s2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

s3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为35mpa，然后物料通过挤压机模口挤出阻燃抑烟pvc管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例2

s1、原料混合：将聚氯乙烯树脂90份、纳米无水硫酸钙25份、阻燃抑烟剂6份、复合稳定剂3份、改性剂2份、pe蜡1份、硅烷偶联剂1份和复合抗氧化剂0.3份按照重量份配比后，先将纳米无水硫酸钙放入高混机中高速搅拌，温度达到100℃至120℃后，加入硅烷偶联剂混合搅拌5至10分钟；再将聚氯乙烯树脂、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡和复合抗氧化剂放入高混机中高速搅拌混合，混合的温度是120-140℃，搅拌15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

s2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

s3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为40mpa，然后物料通过挤压机模口挤出阻燃抑烟pvc管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例3

s1、原料混合：将聚氯乙烯树脂95份、纳米无水硫酸钙28份、阻燃抑烟剂8份、复合稳定剂5份、改性剂2.5份、pe蜡1.5份、硅烷偶联剂1.5份和复合抗氧化剂0.4份按照重量份配比后，先将纳米无水硫酸钙放入高混机中高速搅拌，温度达到100℃至120℃后，加入硅烷偶联剂混合搅拌5至10分钟；再将聚氯乙烯树脂、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡和复合抗氧化剂放入高混机中高速搅拌混合，混合的温度是120-140℃，搅拌15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

s2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

s3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为45mpa，然后物料通过挤压机模口挤出阻燃抑烟pvc管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例4

s1、原料混合：将聚氯乙烯树脂100份、纳米无水硫酸钙30份、阻燃抑烟剂10份、复合稳定剂6份、改性剂3份、pe蜡2.0份、硅烷偶联剂2份和复合抗氧化剂0.5份按照重量份配比后，先将纳米无水硫酸钙放入高混机中高速搅拌，温度达到100℃至120℃后，加入硅烷偶联剂混合搅拌5至10分钟；再将聚氯乙烯树脂、阻燃抑烟剂、复合稳定剂、改性剂、pe蜡和复合抗氧化剂放入高混机中高速搅拌混合，混合的温度是120-140℃，搅拌15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

s2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

s3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为50mpa，然后物料通过挤压机模口挤出阻燃抑烟pvc管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

本发明实施例样管经检测，得出技术指标为：

由上表可知，本发明阻燃抑烟pvc管具有良好的阻燃抑烟、拉伸强度、耐低温及抗冲击性能，具有较好的机械强度，能应用于各种场合排水管道。