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CN112940331B - 一种阻燃克拉管及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃克拉管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃克拉管及其制备方法，属于克拉管领域，包括管体和设于管体表面的阻燃层，阻燃层内由阻燃剂和分散于阻燃剂之间的热变形颗粒。本发明的一种阻燃克拉管，在其表面设置的阻燃层，阻燃层由热变形颗粒与阻燃剂组成，当克拉管的温度升高，热变形颗粒对温度的敏感性，颗粒本身变形收缩，将阻燃剂更加紧密地进行堆积，堆积密度变大，使得燃烧的三要素中隔绝氧反应的几率变大，因此，能够很好地提高克拉管的阻燃性能。

Description

一种阻燃克拉管及其制备方法
技术领域
本发明涉及克拉管，具体涉及一种阻燃克拉管及其制备方法。
背景技术
克拉管，是一种高密度聚乙烯结构壁缠绕管，其已经普遍适用于埋地污水管，具有使用年限长、质量稳定可靠、连接方便，密闭性好等优势，但是在特殊情况，遇到温度较高的环境，阻燃性能需要对其进行改进。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种阻燃克拉管及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种阻燃克拉管，包括管体和设于管体表面的阻燃层，阻燃层包括以下原料：阻燃剂和分散于阻燃剂之间的热变形颗粒。
优选地，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、石英粉、氧化铝、硼酸锌、十溴联苯、聚磷酸铵、水滑石以及三氧化二锑中的至少一种。
优选地，所述热变形颗粒包括热收缩颗粒或记忆金属材料。
本发明还公开了一种阻燃克拉管的制备方法，包含以下步骤：制备管体，然后在管体上粘附一层混合有热变形颗粒的阻燃剂，制得阻燃克拉管。
优选地，所述热变形颗粒的制备方法为在低温下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状。
优选地，所述记忆金属材料为镍钛合金，所述低温为10-40℃。
优选地，所述管体的制备方法为：所述管体的制备方法为将含水率≤1％的原料在挤出机中进行熔融挤出成型。
优选地，所述原料包括HDPE树脂：60-68份、纳米碳酸钙：14-23份、硬脂酸钙：12-16份、色母粒：8-12份、二氧化硅：3-8份、玻璃纤维粉：5-10份、增韧剂：6-9份、白炭黑：1-5份、硅烷偶联剂：1-5份、丁腈橡胶：5-10份、分散剂：1-3份、抗氧剂：3-5份、热稳定剂：1-5份。
本发明至少具有以下有益效果之一：
(1)本发明的一种阻燃克拉管，在其表面设置的阻燃层，阻燃层由热变形颗粒与阻燃剂组成，当克拉管的温度升高，热变形颗粒对温度的敏感性，颗粒本身变形收缩，将阻燃剂更加紧密地进行堆积，堆积密度变大，使得燃烧的三要素中隔绝氧反应的几率变大，因此，能够很好地提高克拉管的阻燃性能。
(2)本发明的一种阻燃克拉管的制备方法，将折叠状的记忆金属材料在低温下加工成纤维状，在正常温度下，纤维状的记忆金属材料能够增加克拉管的抗拉强度，在温度升高的情况下，纤维状金属恢复到被加工之前的形状，该材料的超弹性回复作用力将阻燃剂的堆积密度大大增加，使得阻燃性能大大提高。
具体实施方式
以下以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
按重量份数算：HDPE树脂：60份、纳米碳酸钙：14份、硬脂酸钙：12份、色母粒：8份、二氧化硅：3份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：2份、乙烯基三乙氧基硅烷：3份、丁腈橡胶：6份、三硬脂酸甘油酯：2份、谷胱甘肽：3份、二盐基亚磷酸铅：2份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为79℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为1％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为230℃，挤出压力为9MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为1.5m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为5％的混合物，混合物包括质量比为1：3的热变形颗粒和阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为石英粉，记忆金属材料为镍钛合金。
实施例2
按重量份数算：HDPE树脂：65份、纳米碳酸钙：17份、硬脂酸钙：13份、色母粒：9份、二氧化硅：4份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：5份、乙烯基三乙氧基硅烷：3份、丁腈橡胶：6份、三硬脂酸甘油酯：2份、谷胱甘肽：4份、二盐基亚磷酸铅：5份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为90℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为0.5％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为8MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为2m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为10％的混合物，混合物包括质量比为1：3的热变形颗粒和阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为石英粉，记忆金属材料为镍钛合金。
实施例3
按重量份数算：HDPE树脂：68份、纳米碳酸钙：19份、硬脂酸钙：16份、色母粒：11份、二氧化硅：3份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：2份、乙烯基三乙氧基硅烷：1份、丁腈橡胶：5份、三硬脂酸甘油酯：3份、谷胱甘肽：3份、二盐基亚磷酸铅：1份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为80℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为1％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为12MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为4m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为10％的混合物，混合物包括质量比为1：3的热变形颗粒和阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为石英粉，记忆金属材料为镍钛合金。
实施例4
按重量份数算：HDPE树脂：60份、纳米碳酸钙：14份、硬脂酸钙：12份、色母粒：8份、二氧化硅：3份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：1-5份、乙烯基三乙氧基硅烷：1-5份、丁腈橡胶：10份、三硬脂酸甘油酯：3份、谷胱甘肽：5份、二盐基亚磷酸铅：5份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为90℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率温0.8％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为12MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为4m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为15％的混合物，混合物包括质量比为1：3的热变形颗粒和阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为石英粉，记忆金属材料为镍钛合金。
实施例5
按重量份数算：HDPE树脂：60份、纳米碳酸钙：14份、硬脂酸钙：12份、色母粒：8份、二氧化硅：3份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：5份、乙烯基三乙氧基硅烷：5份、丁腈橡胶：10份、三硬脂酸甘油酯：3份、谷胱甘肽：5份、二盐基亚磷酸铅：4份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为65-90℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为0.7％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为12MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为4m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为18％的混合物，混合物包括质量比为1：5的热变形颗粒和阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为三氧化二锑，记忆金属材料为镍钛合金。
实施例6
本实施例是在实施例5的基础上进行的变化，具体是所述热变形颗粒为聚丙烯热收缩薄颗粒。
对比例1(无热变形颗粒)
按重量份数算：HDPE树脂：68份、纳米碳酸钙：19份、硬脂酸钙：16份、色母粒：11份、二氧化硅：3份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：2份、乙烯基三乙氧基硅烷：1份、丁腈橡胶：5份、三硬脂酸甘油酯：3份、谷胱甘肽：3份、二盐基亚磷酸铅：1份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为80℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为1％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为12MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为4m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有占比10wt％的阻燃剂，阻燃剂为石英粉。
对比例2(含水率大于1％)
按重量份数算：HDPE树脂：65份、纳米碳酸钙：17份、硬脂酸钙：13份、色母粒：9份、二氧化硅：4份、玻璃纤维粉：5份、聚苯醚酮：6份、白炭黑：5份、乙烯基三乙氧基硅烷：3份、丁腈橡胶：6份、三硬脂酸甘油酯：2份、谷胱甘肽：4份、二盐基亚磷酸铅：5份。
将上述原料进行混合，混合时间1h，混合温度为90℃；混合后对料进行干燥，干燥其含水率为6％，继续将干燥后的原料投入挤出机中进行熔融挤出成型至预设形状的克拉管，挤出温度为240℃，挤出压力为8MPa，挤出真空度为-0.04MPa，挤出管材牵引速度为2m/min。
在管体涂刷一层有机胶(按质量比6:100的环氧树脂和乙二胺配制)，所述有机胶中混有质量百分比为8％的混合物，混合物包括质量比为1：3的热变形颗粒的阻燃剂，所述热变形颗粒的制备方法为：在10℃下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状，阻燃剂为石英粉，记忆金属材料为镍钛合金。
对上述实施例和对比例进行性能测试，测试结果见表1。
阻燃性能：参考UL-94。
抗拉强度：采用抗拉强度测试仪进行测试。
表1实施例和对比例的性能测试值
试样 抗拉强度(Mpa) 极限氧指数(LOI) 阻燃性能(UL-94)
实施例1 46 31.2 V-0
实施例2 47 31.5 V-0
实施例3 48 31.6 V-0
实施例4 45 31.3 V-0
实施例5 46 31.4 V-0
实施例6 41 31.1 V-0
对比例1 35 22.4 V-1
对比例2 29 21.3 V-1
从上表可以看出，实施例的阻燃性能和抗拉强度均优于实施例，主要通过对比例1的对比分析可知，实施例中阻燃剂中混入了热变形颗粒材料，将折叠状的记忆金属材料在低温下加工成纤维状，在正常温度下，纤维状的记忆金属材料能够增加克拉管的抗拉强度，在温度升高的情况下，纤维状金属恢复到被加工之前的形状，该材料的超弹性回复作用力将阻燃剂的堆积密度大大增加，使得阻燃性能大大提高，另实施例中采用的聚丙烯热收缩薄膜受热后的收缩作用力将阻燃剂颗粒堆积更加紧密，因此，使得阻燃性能大大提高。通过对比例2的分析可知，由于原料的水分较实施例的水分高，很可能在制备管体过程中由于水分的蒸发，水蒸气容易混入原料中，导致出现气泡，起皮的现象，从而影响了克拉管的性能。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种阻燃克拉管的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：制备管体，然后在管体上粘附一层混合有热变形纤维的阻燃剂，制得阻燃克拉管；所述热变形纤维的制备方法为在低温下将折叠状的记忆金属材料加工成纤维状；所述记忆金属材料为镍钛合金；所述低温为10-40℃。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃克拉管的制备方法，其特征在于，所述管体的制备方法为：所述管体的制备方法为将含水率≤1%的原料在挤出机中进行熔融挤出成型。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃克拉管的制备方法，其特征在于，所述原料包括HDPE树脂：60-68份、纳米碳酸钙：14-23份、硬脂酸钙：12-16份、色母粒：8-12份、二氧化硅：3-8份、玻璃纤维粉：5-10份、增韧剂：6-9份、白炭黑：1-5份、硅烷偶联剂：1-5份、丁腈橡胶：5-10份、分散剂：1-3份、抗氧剂：3-5份、热稳定剂：1-5份。
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