[发明专利]一种改性煤灰PVC复合波纹管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道领域，尤其是一种改性煤灰PVC复合波纹管及其制备方法。

背景技术

我国是世界产煤量最大的国家，也是煤消耗量最大的国家，每年产生数量巨大的煤灰，占用大量的土地，加重环境日益恶化。煤灰的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等物质，并吸附有部分游离水或化学结合水，能够进行资源化利用。现在煤灰主要用于建筑材料制备，如加气砖、轻质墙体材料、煤灰砖、水泥等附加价值低，技术水平含量低的领域。煤灰也有报道逐渐用于高分子材料填充领域，但由于煤灰密度大，表面羟基多亲水性强，造成在材料中易沉降、分层，相容性差等缺点，用量不多。我国有丰富的煤炭资源，在较长时间内利用煤炭发电仍然是一种主要获取能源的一种方式。因此，在减少煤灰环境污染的同时，实现煤灰的高质、高附加值利用，替代高耗能的白炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉等填充剂是我国经济持续发展的必然要求。

中国专利文献“粉煤灰可塑性材料及管材、生产工艺和系统”（CN102660128B）采用未改性粉煤灰填充塑料制备管材；“一种以煤灰渣为主料制造管材的方法”（CN101168268B）；“一种热缩性材料用改性粉煤灰及其制备方法”（CN104119564A）；“一种含有改性粉煤灰的PVC管材及其制备方法”（申请号CN103059457）公开了采用氢氧化钠浸泡，捞出烘干，再加氢氧化铝等无机材料改性。

现有公开技术采用未改性粉煤灰直接填充塑料材料制备管材，在降低成本的同时牺牲了复合管材的力学性能为代价；或者是采用高腐蚀性酸和碱处理的方法，对设备要求非常高，也对人身体健康产生极大的危害；同时煤灰改性并不针对塑料，与塑料粘合度不高；现有技术中，煤灰改性的系统是敞开式的，对工作环境的粉尘污染是显然的；另一方面在现有公开技术中还很少利用煤灰填充制备管材，特别是在PVC复合波纹管道中的应用还没有。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种改性煤灰PVC复合波纹管及其制备方法，采用改性煤灰有效提升PVC复合波纹管的性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种改性煤灰PVC复合波纹管包括内层与外层，内层原料按重量份计包括:PVC树脂粉100份，改性煤灰40～120份、外层原料按重量份计包括：PVC树脂粉100份，改性煤灰20～40份，所述改性煤灰以水溶性酚醛树脂、树脂水乳液为复合改性剂对煤灰进行改性。

所述的复合改性剂组成按重量份计为酚醛树脂水溶液：树脂水乳液=25～100：100，重量份计，所述复合改性剂：煤灰为10～50：100。

所述内层原料按重量份计还包括：稳定剂1.5～2.5份，润滑剂0.5～2份，增塑剂0.5～1.2份，增韧剂0.5～2份，回料30～80份；所述外层按重量份计还包括：稳定剂2～3份，润滑剂0.5～1.5份，增塑剂0.5～1.2份，熔体强度増加剂0.5～2.5份，增韧剂3～6份。

一种制备改性煤灰PVC复合波纹管的方法，包括以下步骤：

a改性煤灰制备：按重量份计煤灰：复合改性剂=100：10～50选取煤灰及复合改性剂，加入捏合装置，于常温下捏合混合5～15min；然后再在该捏合机中搅拌的同时，升温到120～150℃干燥、反应；最后冷却到室温得到改性煤灰；

b内、外层混合料制备：分别按内层和外层物料配比称好物料加入到高温混合机中，边搅拌边加热至100～120℃，再控制温度在100～120℃下混合5～20min；将上述高温混合物料通过密封管道排入到低温低速混合机中混合、搅拌、冷却，最后冷却到30～60℃停止搅拌，得到外层混合料和内层混合料；

c挤出熔融：将内层混合料在第一挤压设备中经熔融、压缩、均化，通过成型模具挤出成熔融状管材A，将外层混合料在第二挤压设备中熔融、压缩、均化，通过成型模具挤出成熔融状管材B；

d成型：将熔融状管材A与熔融状管材B移入波纹模具中，波纹状模具挤压熔融态管状材料B成波纹形状，并将外侧和内层挤压熔接在一起，再移入冷却装置，冷却、定型；

e切割：根据需要长度进行切割，得到产品。

所述的树脂水乳液为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物水乳液、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物水乳液、聚氨酯水性乳液中的一种或两种；所述的酚醛树脂水溶液重量百分比为30%～60%、所述的树脂水乳液重量百分比为10%～50%。

所述的PVC树脂粉选用通用的悬浮聚合8型（SG-8）或7型（SG-7）树脂中的一种或两种。