本發(fā)明屬于煤礦通風管道制備技術領域。
背景技術：
煤礦開采會產生大量瓦斯氣體，利用專用通風管道將瓦斯氣體從管道中抽采出來，送到安全地點是保證煤礦安全生產的重要前提。一座現(xiàn)代化礦井中，需要鋪設上百公里的通風管道。隨著高分子材料復合改性技術的研究發(fā)展，以PVC材料為代表的塑料管相繼出現(xiàn)。在2005年國家出臺了煤礦井下用塑料管的行業(yè)標準(MT 558.2-2005),為高分子材料管道在煤礦瓦斯抽采管道領域的應用提供了標準依據(jù)。然而，與鋼質材料管道相比，PVC管道抗腐蝕、耐老化且價格低廉；但是，由于PVC有著優(yōu)異的介電性能，其表面電阻高達1014-1017，PVC管道在使用過程中，因摩擦等原因產生的靜電無法釋放，靜電積累到一定程度產生火花，從而引發(fā)煤礦發(fā)生爆炸等重大惡性事故。總之，其抗靜電性能差，需要進行抗靜電改性。
在國家規(guī)定的標準中，煤礦瓦斯抽采用PVC管道在200mm長度下的表面電阻需要低于108。目前主要通過添加抗靜電劑來制備抗靜電PVC管道，但抗靜電效果并不持久，且受環(huán)境制約；導電填料如炭黑等的添加可以一定程度提高PVC管道的抗靜電性，但添加量較大，會導致其機械加工性能下降。添加金屬或者金屬氧化物，成本較高，且與PVC相容性較差，容易導致PVC管道力學性能特別是韌性的大幅下降。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，該方法制得的煤礦通風管道既具有高的抗靜電性能，又具有優(yōu)良的抗沖擊性能。
本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術方案是，一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、10-15份質量的氯化聚乙烯、4-8份質量的水鋁鈣石、2-5份質量的硬脂酸鎂、1-3份質量的聚乙烯蠟、10-15份質量的增塑劑、8-10份質量的炭黑和1-3份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為200-500r/min、時間為3-5min的攪拌，得混合物料；
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
一、炭黑以及碳納米管作為導電填料，可以形成穩(wěn)定的導電網絡，進而有效的轉移電荷，長久的保持和改善管道的抗靜電性能。
二、碳納米管作為長徑比較大的納米填料，與零維炭黑相復合，可以在極低含量下形成導電網絡；從而可以有效的降低炭黑的添加量，改善管道的后續(xù)機械加工性能。另一方面，炭黑可以在加工剪切過程中有效瓦解部分碳管纏結，有利于導電網絡的形成，降低碳納米管的用量，節(jié)約成本。
三、碳納米管力學性能優(yōu)異，可以有效的改善PVC材料的力學性能，其次相較于抗靜電劑、金屬以及金屬氧化物，高分子鏈更容易纏繞吸附在鏈狀且長徑比大的碳納米管表面，兩者相容性更好，因此有利于改善材料的力學性能，在良好相容性的保證下，碳管與炭黑形成的網絡結構也有利于改善材料的韌性。
實驗證明，相比于只加入炭黑的PVC管道，本發(fā)明制得的復合材料管道斷裂生長率高達50.45％，而拉伸強度高達49.71MPa；表面電阻低至1.27kΩ，完全符合國家煤礦井下用塑料管材的行業(yè)標準(MT 558.2-2005)。
上述B步的擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為170-185℃、螺桿轉速為150-200r/min、擠塑口模溫度為160-180℃、擠出物的擠出牽引速度為0.5-2m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為20-30℃。
170-185℃的擠出加工溫度，能獲得粘度恰當?shù)腜VC材料，能有效的共混各組分且能實現(xiàn)PVC的加工。150-200r/min的螺桿轉速各組分可以有效均勻分散，也可以避免PVC在擠出過程中發(fā)生熱降解；160-180℃的擠塑口模溫度有利于物料在機頭保持一定粘度，也有利于熔體壓力的產生并成型。擠出牽引速度為0.5-2m/min，有利于與熔體擠出相匹配，穩(wěn)定的調節(jié)管子的成型以及壁厚。管材采用噴淋式冷卻，冷卻溫度為20-30℃，這種冷卻方式和溫度不宜造成管材變形和脆化。
上述的碳納米管直徑為20-100nm，長度為0.5mm-5mm。
這種粒徑的碳納米管能夠在PVC基體中有效分散，且能夠有效的搭接炭黑，形成導電網絡。
上述的炭黑顆粒大小為40-60nm。這種粒徑的炭黑具有優(yōu)異的導電性能，能在導電網絡中有效的傳輸電荷。
上述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異丁酯或鄰苯二甲酸二異辛酯。
下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施方式
實施例一
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、15份質量的氯化聚乙烯、5份質量的水鋁鈣石、2份質量的硬脂酸鎂、1份質量的聚乙烯蠟、10份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二辛酯、10份質量的炭黑和2份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為200r/min、時間為3min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為100nm，長度為5mm；炭黑顆粒大小為60nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為170℃、螺桿轉速為150r/min、擠塑口模溫度為160℃、擠出物的擠出牽引速度為0.5m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為20℃。
本例制得的管道經測試，其表面電阻為1.27kΩ，具有高的抗靜電性能；拉伸強度為28.12MPa，斷裂生長率12.91％，又具有優(yōu)良的抗沖擊性能。
實施例二：
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、10份質量的氯化聚乙烯、4份質量的水鋁鈣石、5份質量的硬脂酸鎂、3份質量的聚乙烯蠟、15份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二異丁酯、8份質量的炭黑和3份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為500r/min、時間為5min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為20nm，長度為0.5mm；炭黑顆粒大小為40nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為185℃、螺桿轉速為200r/min、擠塑口模溫度為180℃、擠出物的擠出牽引速度為2m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為30℃。
實施例三：
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、12份質量的氯化聚乙烯、8份質量的水鋁鈣石、4份質量的硬脂酸鎂、3份質量的聚乙烯蠟、12份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二異辛酯、9份質量的炭黑和1份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為500r/min、時間為5min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為50nm，長度為2mm；炭黑顆粒大小為50nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為180℃、螺桿轉速為175r/min、擠塑口模溫度為170℃、擠出物的擠出牽引速度為1m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為25℃。
實施例四
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、10份質量的氯化聚乙烯、6份質量的水鋁鈣石、3份質量的硬脂酸鎂、2份質量的聚乙烯蠟、15份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二辛酯、10份質量的炭黑和2份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為400r/min、時間為5min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為60nm，長度為3mm；炭黑顆粒大小為50nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為185℃、螺桿轉速為175r/min、擠塑口模溫度為170℃、擠出物的擠出牽引速度為2m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為30℃。
實施例五：
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、13份質量的氯化聚乙烯、7份質量的水鋁鈣石、2份質量的硬脂酸鎂、3份質量的聚乙烯蠟、13份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二異丁酯、9份質量的炭黑和3份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為350r/min、時間為3min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為20nm，長度為0.5mm；炭黑顆粒大小為40nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為180℃、螺桿轉速為180r/min、擠塑口模溫度為160℃、擠出物的擠出牽引速度為1.5m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為20℃。
實施例六：
一種抗靜電超韌煤礦通風管道的制備方法，其作法是：
A、將100份質量的SG-5型PVC樹脂、12份質量的氯化聚乙烯、7份質量的水鋁鈣石、3份質量的硬脂酸鎂、2份質量的聚乙烯蠟、10份質量的增塑劑——鄰苯二甲酸二異辛酯、10份質量的炭黑和2份質量的碳納米管，放入攪拌機中，進行轉速為400r/min、時間為4min的攪拌，得混合物料；
其中，碳納米管的直徑為100nm，長度為5mm；炭黑顆粒大小為60nm。
B、將A步得到的混合物料在雙螺桿擠塑機中擠塑成型為管道，即得。擠塑成型的參數(shù)為：擠出加工溫度為185℃、螺桿轉速為200r/min、擠塑口模溫度為180℃、擠出物的擠出牽引速度為2m/min、擠出后進行噴淋式冷卻，冷卻溫度為30℃。