具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材

摘要

一种具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，属工程部件领域。包括由螺旋缠绕的方管状小口径管和设置在两相邻方管状小口径管管壁之间的粘接/融接层构成的中空结构管壁，其所述的方管状小口径管采用具有阻燃性能的组分A制成，在方管状小口径管的至少一个侧面，复合/设置有由组分B制成的导电复合层。其既具有更好的环刚度、抗压强度进一步提高、整体综合性能好等特点，又具有阻燃和抗静电协同效应好、管材使用的安全性高、能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质之要求的优点，同时，其生产制造成本低，易于为用户所接受，有助于其技术的推广和提高其产品的市场竞争力。可广泛用于在易燃易爆场所输送各种流体的管材之领域。

权利要求

1.一种具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，包括由螺旋缠绕的方管状小口径管材和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘接/融接层构成的中空结构管壁，其特征是：其所述的方管状小口径管材采用具有阻燃性能的组分A制成：

所述的具有阻燃性能的组分A以重量计，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑2～8份，硼酸锌0.1～12份，非金属短纤维0.1～10份，2，6-二叔丁基-4-甲酚

0.1～2份，其余为聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合体；

在方管状小口径管材的至少一个侧面，设置有由组分B制成的导电复合层：所述的组分B以重量计，每百份中含有导电碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，硼酸锌0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余为聚乙烯。

2.按照权利要求1所述的具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，其特征是在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑

5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，硼酸锌0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，非金属短纤维0.1～10份，其余为聚乙烯。

3.按照权利要求1所述的具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，其特征是在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑

5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，其余为聚乙烯。

4.按照权利要求1所述的具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，其特征是在所述方管状小口径管材的两个侧面，设置有由组分B制成的导电复合层。

说明书

具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材

技术领域

[0001] 本发明属于工程部件之领域，尤其涉及一种适用于在易燃易爆场所输送各种流体介质的管材。

背景技术

[0002] 目前用于输送流体(气体或液体)的管材通常为实壁管。

[0003] 而在煤矿等矿山压风、喷浆、抽排瓦斯以及供排水使用的管道，均采用铸铁管、镀锌管，由于煤矿等井下空间狭窄、黑暗潮湿、酸碱盐腐蚀严重等特殊使用环境，使管道的安装、维修极不方便，增加了安装维修的劳动强度，且在井下铸铁管、镀锌管易锈蚀，使用寿命大大缩短，增加了使用成本，降低了生产效率，并给安全生产留下了极大的不安全隐患，加上其单位长度重量大、不易安装、施工劳动强度大等缺点，故钢管或铸铁管有被实壁塑料管所代替的趋势。

[0004] 但实壁塑料管由于材料的强度、管材整体的环刚度等结构方面问题所限，其管壁亦不能做的太薄，这一点对于大口径(Φ＞200mm)的管材尤为突出，否则在管道受压(包括正压或负压)情况下会导致管材之管壁变形或破损，影响使用效果，给生产的安全、稳定进行带来隐患，对人身或设备安全造成危害。

[0005] 如果增加实壁塑料管管壁的厚度，又带来了管材整体重量增加、安装使用不便、一次性投入费用过高、不易被用户所接受等等诸多问题。

[0006] 管材的强度通常采用环刚度来表示。

[0007] 国际标准ISO对于环刚度S的定义是(参见ISO9967 Annex A)：

[0008]

[0009] 其中：E-材料的弹性模量，I-惯性矩，D-管环的平均直径。

[0010] 为了增强塑料管的环刚度，公告日为2004年10月20日，公告号为CN 2649902Y的中国专利中公开了一种“小口径方型塑料管及高强度大口径塑料管”，该小口径方型塑料管为中空结构，管壁中嵌有金属片或者金属网；该大口径塑料管由小口径方型塑料管螺旋缠绕并联结而成。其解决问题的思路是通过管壁中镶嵌金属片或者金属网，提高管材的抗压强度，通过增加管壁的弹性模量E来增大其环刚度S，进而达到提高管材抗压强度的目的。但是，该技术方案仍然没有解决大口径中空结构壁塑料管的阻燃和抗静电问题，不能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质的要求，影响管材使用的安全性，采用金属材料来增强管壁的环刚度虽然有效，但实际使用中发现，镶嵌有金属材料的管材使用时间达到5～7年以后，金属材料部分的表面会发生锈蚀，会导致其与非金属部分的结合强度下降，所制出的管材强度仍然无法完全满足实际使用之安全性和耐久性(井下安全设备通常要求30～50年的使用寿命)的需要。

[0011] 此外，由于包括铝塑复合管在内的各种塑料管材所使用的塑料是富含碳和氢的合成有机材料，因而是可燃的；同时，塑料又具有高电阻性能，致使其带有大量的静电荷。而煤矿等矿山井下在生产过程中易产生大量的煤尘及瓦斯，容易引发火灾及瓦斯爆炸等事故，而现生产的普通的塑料管材，因其阻燃性差，抗静电性差，而不能在煤矿、矿山、井下或隧道等易燃易爆场所推广使用。

[0012] 公开日为1996年1月10日，公开号为CN 1114607A的中国发明专利申请中公开了一种“抗静电阻燃聚乙烯管材及其制造方法”，其由高密度聚乙烯作基料，添加阻燃剂、抗静电物质、偶联剂、共混改性剂等，进行了抗静电、阻燃、耐压和耐冲击改性。

[0013] 公开日为2005年8月24日，公开号为CN 1657561A的中国发明专利申请中公开了一种“抗静电抗冲击阻燃聚乙烯管道专用料”，它包括首先按以下组分及含量(重量份)备料：高密度聚乙烯60-80、抗静电剂4-9、阻燃剂5-15、阻燃增效剂2-10、增韧剂12-15、增韧剂22-10、光稳定剂0.2-4、抗氧剂0.1-2，然后将阻燃剂、阻燃增效剂、增韧剂、光稳定剂、抗氧剂和20份高密度聚乙烯共混挤出造粒，得到抗静电抗冲击阻燃母粒，再将抗静电抗冲击阻燃母粒和剩余份数高密度聚乙烯树脂经分散共混后，通过双螺杆挤出机挤出、冷却、干燥、切粒，得到产品。

[0014] 上述技术方案虽然给出了解决塑料管材的“双抗”(阻燃和抗静电)问题的方法，但是对于通风/瓦斯抽排管材而言，上述方法的组分复杂，制造成本较高，难以为用户所接受，影响了其技术的推广和产品的市场竞争力。

发明内容

[0015] 本发明所要解决的技术问题是提供一种具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，其既具有更好的环刚度、抗压强度进一步提高、整体综合性能好等特点，又具有阻燃和抗静电协同效应好，管材使用的安全性高能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质之要求的优点，同时，其产品的生产制造成本低，易于为用户所接受，有助于其技术的推广和提高其产品的市场竞争力。

[0016] 本发明的技术方案是：提供一种具有阻燃、抗静电性能的中空结构壁通风/瓦斯抽排管材，包括由螺旋缠绕的方管状小口径管材和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘接/融接层构成的中空结构管壁，其特征是：其所述的方管状小口径管材采用具有阻燃性能的组分A制成；在方管状小口径管材的至少一个侧面，复合/设置有由组分B制成的导电复合层。

[0017] 其中，上述的具有阻燃性能的组分A以重量计，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑2～8份，其余为聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合体。

[0018] 或者，上述的具有阻燃性能的组分A以重量计，每百份中含有十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑2～8份，硼酸锌0.1～12份，非金属短纤维0.1～10份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，其余为聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合体。

[0019] 上述的组分B以重量计，每百份中含有导电碳黑5～35份，其余为聚乙烯。

[0020] 或者，上述的组分B以重量计，每百份中含有导电碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，硼酸锌0.1～12份，其余为聚乙烯。

[0021] 再或者，上述的组分B以重量计，每百份中含有导电碳黑5～12份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，硼酸锌0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～
2份，其余为聚乙烯。

[0022] 在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，硼酸锌0.1～12份，2，6-二叔丁基-4-甲酚0.1～2份，非金属短纤维0.1～10份，其余为聚乙烯。

[0023] 或者，在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑5～8份，十溴二苯醚4～15份，三氧化二锑0.5～2.2份，其余为聚乙烯。

[0024] 此外，在所述方管状小口径管材的两个侧面，复合/设置有由组分B制成的导电复合层。

[0025] 或者，在所述中空结构管壁的内、外侧，至少有一个侧面复合/设置有由组分B制成的导电复合层。

[0026] 与现有技术比较，本发明的优点是：

[0027] 1.采用中空结构壁管材作为在易燃易爆场所的通风/瓦斯抽排管材，具有环刚度好、抗压强度高、整体综合性能好的优点；

[0028] 2.通过采用双组分或多组分的构件结构形式，使管材具有阻燃和抗静电协同效应好，管材使用的安全性高的优点，能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质之要求；

[0029] 3.对构成管材管壁的不同构件，分别采用不同的组分配方，可大大降低整个管材的生产制造成本，易于为用户所接受，有助于其技术的推广和提高其产品的市场竞争力。

附图说明

[0030] 图1是本发明的结构示意图；

[0031] 图2是本发明的另一种结构示意图。

[0032] 图中1为方管状小口径管材，2为粘结层，3、3-1和3-2为导电复合层，4为非金属短纤维。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

[0034] 图1中，本发明之中空结构壁管材的管壁为由螺旋缠绕的方管状小口径管材1和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘结层2构成的中空结构管壁，其方管状小口径管材之两相对的管壁构成整个中空结构管壁的外层壁和内层壁，在方管状小口径管材之管壁的至少一侧设置有导电复合层3。

[0035] 通过对构成管材管壁的不同构件，分别采用不同的组分配方，进而达到了具有阻燃和抗静电协同效应好、管材使用的安全性高、能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质之要求的发明目的。

[0036] 为了更好地增强管材的抗静电效果，在构成粘结层的粘接剂中亦可掺入导电碳黑。

[0037] 更进一步，为了提高中空结构壁管材的环刚度，在方管状小口径管材的管壁中，添加/混合有非金属短纤维4，通过非金属短纤维的添加，起到抗冲击、提高抗折强度、提高极限拉应变和提高管材之管壁的韧性等作用。

[0038] 图2中，在中空结构管壁的内、外侧均可设置有导电层3-1和3-2，以进一步提高其抗静电性能。

[0039] 其余同图1。

[0040] 实施例一：

[0041] 采用图1所示结构。

[0042] 方管状小口径管材采用具有阻燃性能的组分A制成；在方管状小口径管材的两个侧面，复合/设置有由组分B制成的导电复合层。

[0043] 其中，每百份组分A中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0044] 十溴二苯醚：4kg；

[0045] 三氧化二锑：2kg；

[0046] 聚乙烯：66kg；

[0047] 聚丙烯：28kg。

[0048] 每百份组分B中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0049] 导电碳黑：5kg；

[0050] 聚乙烯：95kg。

[0051] 在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑5kg，十溴二苯醚4kg，三氧化二锑0.5kg，聚乙烯90.5kg。

[0052] 在上述组分A中，聚乙烯和聚丙烯的添加比例可控制在(1～0.7)∶(0～0.3)的范围内。添加聚乙烯的量大，有助于提高和改善管材的柔性指标，增加聚丙烯的添加量，则有助于提高和改善管材的环刚度指标，故需根据客户的需要来确定两者之间一个合适的添加比例，以下各实施例均与此机理相同，不再重复。

[0053] 其管材的基本成型方案是先采用组分A的配方，通过热塑挤压成型制得方管状小口径管材，在方管状小口径管材的两个侧面，复合/设置上由组分B制成的导电复合层，再通过方管状小口径管材在空心模具上依次缠绕，并通过粘接/融接剂进行粘接或融接而成为一个整体管材，整个生产工艺流程包括备料、混合、挤压、成型、缠绕、冷却、切割、入库等公知技术，在此不叙述。

[0054] 实施例二：

[0055] 采用图2所示结构。

[0056] 方管状小口径管材采用具有阻燃性能的组分A制成；在中空结构管壁的内、外侧，至少有一个侧面复合/设置有由组分B制成的导电复合层，其方管状小口径管材的管壁中，添加/混合有非金属短纤维。

[0057] 其中，每百份组分A中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0058] 十溴二苯醚：15kg；

[0059] 三氧化二锑：8kg；

[0060] 硼酸锌：12kg；

[0061] 非金属短纤维：10kg；

[0062] 2，6-二叔丁基-4-甲酚：2kg；

[0063] 聚乙烯：40kg；

[0064] 聚丙烯：13kg。

[0065] 每百份组分B中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0066] 导电碳黑：12kg；

[0067] 十溴二苯醚：15kg；

[0068] 三氧化二锑：2.2kg；

[0069] 硼酸锌：12kg；

[0070] 聚乙烯：58.8kg。

[0071] 在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑8kg，十溴二苯醚15kg，三氧化二锑2.2kg，硼酸锌12kg，2，6-二叔丁基-4-甲酚2kg，非金属短纤维10kg，聚乙烯50.8kg。

[0072] 非金属短纤维可以选用市售的(3～20)D×(0.5～20)mm的各种非金属短纤维，如淄博隆恩工程纤维有限公司的聚丙烯短纤维、天汇公司的聚丙烯短纤维(又名PP短纤维)、无锡市富仕德特种玻璃纤维有限公司的尼龙短纤维、兴旺化学纤维厂的丙纶细旦短纤维或丙烯腈系复合纤维，以下添加有非金属短纤维的实施例均与此相同，不再重复。

[0073] 关于非金属短纤维的作用机理在“溶聚丁苯橡胶/炭黑/短纤维多相复合材料的动态力学性能”(《合成橡胶工业》2005年第6期)以及“杜拉纤维在土建工程中的应用”(机械工业出版社，2002年10月第一版)中已有相应的叙述，在此不再重复。

[0074] 其余同实施例一。

[0075] 实施例三：

[0076] 每百份组分A中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0077] 十溴二苯醚：15kg；

[0078] 三氧化二锑：8kg；

[0079] 聚乙烯：77kg。

[0080] 每百份组分B中含有以下组分和含量(以重量计)：

[0081] 导电碳黑：35kg；

[0082] 聚乙烯：65kg。

[0083] 在构成所述粘接/融接层的粘接/融接剂中以重量计，每百份中添加有导电碳黑8kg，十溴二苯醚15kg，三氧化二锑2.2kg，聚乙烯74.8kg。

[0084] 其余同实施例一。

[0085] 为节省篇幅，其余实施例见下表：

[0086] 单位：kg

[0087]

[0088] 上述各实施例中组分A、组分B以及粘接/融接剂的配比数量均为以重量计每100kg中的数量，其余未注明的均同实施例一或实施例二。

[0089] 由于本发明对构成管材管壁的不同构件，分别采用不同的复合组分配方，使得其既具有环刚度好、抗压强度高、整体综合性能好等特点，又具有阻燃和抗静电协同效应好，管材使用的安全性高能满足在易燃易爆场所输送各种流体介质之要求的优点，同时，其产品的生产制造成本低，易于为用户所接受，有助于其技术的推广和提高其产品的市场竞争力。

[0090] 本发明可广泛用于在易燃易爆场所输送各种流体的管材之领域。