一种抗静电保温塑料管及其制备方法
阅读说明：本技术 一种抗静电保温塑料管及其制备方法 (Antistatic heat-insulating plastic pipe and preparation method thereof ) 是由 阳志强 徐家壮 李忠明 梁丽 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抗静电保温塑料管及其制备方法,属于保温材料技术领域,该塑料管包括如下原料：多元醇混合物、发泡剂、催化剂、交联剂、添加剂、多异氰酸酯和隔热填料；该塑料管的制备方法,包括如下步骤：第一步、将部分原料混合均匀得到混合料；第二步、在20-35℃的条件下,将多异氰酸酯、隔热填料加入混合料中,然后对物料进行搅拌,再倒入模具中进行发泡成型,然后脱模；第三步、脱模后进行后熟化处理。本发明中制备了一种添加剂,将具有阻燃效果的阻燃组分和具有季铵盐结构结合起来,使其产生协效性,同时在不影响该抗静电保温塑料管的保温隔热效果的前提下,发挥其阻燃和抗静电作用。(The invention relates to an antistatic heat-insulating plastic pipe and a preparation method thereof, belonging to the technical field of heat-insulating materials, wherein the plastic pipe comprises the following raw materials: polyol mixture, foaming agent, catalyst, cross-linking agent, additive, polyisocyanate and heat insulation filler; the preparation method of the plastic pipe comprises the following steps: firstly, uniformly mixing part of raw materials to obtain a mixture; secondly, adding the polyisocyanate and the heat insulation filler into the mixture at the temperature of 20-35 ℃, then stirring the materials, pouring the materials into a mould for foaming and forming, and then demoulding; and thirdly, post-curing treatment is carried out after demoulding. The additive is prepared, the flame-retardant component with the flame-retardant effect and the quaternary ammonium salt structure are combined, so that the additive generates synergy, and simultaneously plays the flame-retardant and antistatic effects on the premise of not influencing the heat preservation and insulation effects of the antistatic heat-preservation plastic pipe.)
技术领域
本发明属于保温材料技术领域，具体地，涉及一种抗静电保温塑料管及其制备方法。
背景技术
保温材料被大量使用于各种工业管道、窑炉、建筑物等。但是对于静电非常敏感，在静电存在条件下易产生火灾等安全隐患。例如，目前采煤矿井多是地下500米以下的深井，在地下500米以上每深100米，井下温度就提高2-3℃，矿井越深井下温度越高，这样就给采掘业的工作环境带来恶化。为了改善这种工作环境，就必须向深井内进行冷热置换来改善工作环境。原先有少量深井煤矿在开采时，采用冰制冷法。就是在井上先制冰，再将冰块运输到井下，来改变环境温度。这种方式成本大，效率低，效果差。现在采用的方法是向深井下输送冷流体介质，循环使用。由于是深井使用的管道，并且还要保证冷流体介质的温度，所以对保温、安全、阻燃和抗静电有一定的要求。
发明内容
为了克服背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗静电保温塑料管及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗静电保温塑料管，包括如下重量份原料：
多元醇混合物80份、发泡剂20-30份、催化剂1-3份、交联剂1-2份、添加剂15-25份、多异氰酸酯95-100份和隔热填料8-12份；
所述添加剂通过如下步骤制备：
将阻燃组分和异丙醇混合，在温度为80-90℃条件下，边搅拌边加入氯乙酸钠，反应过程中加入氢氧化钠调节pH值为7-9，然后保温反应4h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到添加剂。
进一步地，阻燃组分和异丙醇的用量比为1g：10mL；阻燃组分和氯乙酸钠的用量质量比为7.5：2.4。
进一步地，阻燃组分通过如下步骤制备：
步骤S11、将月桂酸和二甲苯加入反应釜中，连接分水装置，然后加入二乙烯三胺，升温至140℃，至有水分出，然后继续升温至240℃，反应至水不再分出，然后冷却至120℃，减压浓缩，除去溶剂，然后用丙酮重结晶，然后在40℃干燥至恒重，得到中间体1；其中，月桂酸、二乙烯三胺和二甲苯的用量比为0.1mol：0.1mol：30mL；
反应过程如下所示：
步骤S12、将三聚氯氰和溶剂混合，然后将氢氧化钠和中间体1的水溶液混合后加入，加入过程中，控制速度，使温度维持在0℃，pH值维持在6左右，反应2h，得到中间体2；其中，溶剂为丙酮、二氧六环和去离子水中的一种；中间体1的水溶液为中间体1和去离子水按照13g：20mL混合而成；三聚氯氰、溶剂和氢氧化钠的用量比为0.1mol：60mL：0.1mmol；三聚氯氰和中间体1的用量摩尔比为1：1；
反应过程如下所示：
步骤S13、将苯酚、二氯甲烷和三氯氧磷混合，在氮气保护条件下，升温至55℃搅拌反应1h，然后滴加三乙胺的二氯甲烷溶液，滴加结束后，继续搅拌反应4h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体3；其中，三乙胺的二氯甲烷溶液为三乙胺和二氯甲烷按照1g：10mL混合而成；苯酚、二氯甲烷、三氯氧磷和三乙胺的用量比为0.02mol：30mL：0.01mol：0.02mol；
反应过程如下所示：
步骤S14、将碳酸钠和去离子水混合，搅拌溶解后，加入中间体2，在温度为60℃条件下搅拌20min，然后加入中间体3，加完后保持温度不变，继续反应2h，反应结束后，减压抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后用丙酮重结晶，得到阻燃组分；其中，碳酸钠、去离子水、中间体2和中间体3的用量比为2.7g：200mL：12g：6.7g。
反应过程如下所示：
进一步地，多元醇混合物的平均分子量为200-600g/mol、羟值为300-800mgKOH/g、温度在25℃时的黏度为2000-6000mPa·s；
发泡剂为正戊烷、异戊烷和环戊烷中的一种；
催化剂为三乙烯二胺；
交联剂为季戊四醇和甘油按照质量比1：2-3混合而成；
多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；
隔热填料为玻璃棉。
一种抗静电保温塑料管的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将多元醇混合物、发泡剂、催化剂、交联剂和添加剂进行混合搅拌，混合均匀得到混合料；
第二步、将多异氰酸酯和混合料分别控制温度为20-35℃，在20-35℃的条件下，将多异氰酸酯、隔热填料加入混合料中，然后对物料进行搅拌，再倒入模具中进行发泡成型，然后脱模；
第三步、脱模后进行后熟化处理，后熟化的熟化温度80-100℃、熟化时间4-12h。
本发明的有益效果：
本发明中制备了一种添加剂，添加到抗静电保温塑料管中，该添加剂属于季铵盐型抗静电剂，该添加剂是由阻燃组分和氯乙酸钠发生季铵化反应制得的，将具有阻燃效果的阻燃组分和季铵盐结构结合起来，使其产生协效性，有利于提高原子利用率，具有良好的应用前景，同时在不影响该抗静电保温塑料管的保温隔热效果的前提下，发挥其阻燃和抗静电作用，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备阻燃组分：
步骤S11、将月桂酸和二甲苯加入反应釜中，连接分水装置，然后加入二乙烯三胺，升温至140℃，至有水分出，然后继续升温至240℃，反应至水不再分出，然后冷却至120℃，减压浓缩，除去溶剂，然后用丙酮重结晶，然后在40℃干燥至恒重，得到中间体1；其中，月桂酸、二乙烯三胺和二甲苯的用量比为0.1mol：0.1mol：30mL；
步骤S12、将三聚氯氰和溶剂混合，然后将氢氧化钠和中间体1的水溶液混合后加入，加入过程中，控制速度，使温度维持在0℃，pH值维持在6左右，反应2h，得到中间体2；其中，溶剂为丙酮；中间体1的水溶液为中间体1和去离子水按照13g：20mL混合而成；三聚氯氰、溶剂和氢氧化钠的用量比为0.1mol：60mL：0.1mmol；三聚氯氰和中间体1的用量摩尔比为1：1；
步骤S13、将苯酚、二氯甲烷和三氯氧磷混合，在氮气保护条件下，升温至55℃搅拌反应1h，然后滴加三乙胺的二氯甲烷溶液，滴加结束后，继续搅拌反应4h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体3；其中，三乙胺的二氯甲烷溶液为三乙胺和二氯甲烷按照1g：10mL混合而成；苯酚、二氯甲烷、三氯氧磷和三乙胺的用量比为0.02mol：30mL：0.01mol：0.02mol；
步骤S14、将碳酸钠和去离子水混合，搅拌溶解后，加入中间体2，在温度为60℃条件下搅拌20min，然后加入中间体3，加完后保持温度不变，继续反应2h，反应结束后，减压抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后用丙酮重结晶，得到阻燃组分；其中，碳酸钠、去离子水、中间体2和中间体3的用量比为2.7g：200mL：12g：6.7g。
实施例2
制备添加剂：
将阻燃组分和异丙醇混合，在温度为80℃条件下，边搅拌边加入氯乙酸钠，反应过程中加入氢氧化钠调节pH值为7，然后保温反应4h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到添加剂。
其中，阻燃组分和异丙醇的用量比为1g：10mL；阻燃组分和氯乙酸钠的用量质量比为7.5：2.4；阻燃组分为实施例1制得的。
实施例3
将阻燃组分和异丙醇混合，在温度为90℃条件下，边搅拌边加入氯乙酸钠，反应过程中加入氢氧化钠调节pH值为9，然后保温反应4h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到添加剂。
其中，阻燃组分和异丙醇的用量比为1g：10mL；阻燃组分和氯乙酸钠的用量质量比为7.5：2.4；阻燃组分为实施例1制得的。
实施例4
制备抗静电保温塑料管：
第一步、将多元醇混合物、发泡剂、催化剂、交联剂和添加剂进行混合搅拌，混合均匀得到混合料；
第二步、将多异氰酸酯和混合料分别控制温度为20℃，在20℃的条件下，将多异氰酸酯、隔热填料加入混合料中，然后对物料进行搅拌，再倒入模具中进行发泡成型，然后脱模；
第三步、脱模后进行后熟化处理，后熟化的熟化温度80℃、熟化时间4h。
其中，各物质的重量份为：多元醇混合物80份、发泡剂20份、催化剂1份、交联剂1份、添加剂15份、多异氰酸酯95份和隔热填料8份；
发泡剂为正戊烷；催化剂为三乙烯二胺；交联剂为季戊四醇和甘油按照质量比1：2混合而成；多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯；隔热填料为玻璃棉；添加剂为实施例3制得的。
实施例5
制备抗静电保温塑料管：
第一步、将多元醇混合物、发泡剂、催化剂、交联剂和添加剂进行混合搅拌，混合均匀得到混合料；
第二步、将多异氰酸酯和混合料分别控制温度为25℃，在25℃的条件下，将多异氰酸酯、隔热填料加入混合料中，然后对物料进行搅拌，再倒入模具中进行发泡成型，然后脱模；
第三步、脱模后进行后熟化处理，后熟化的熟化温度90℃、熟化时间8h。
其中，各物质的重量份为：多元醇混合物80份、发泡剂25份、催化剂2份、交联剂2份、添加剂20份、多异氰酸酯100份和隔热填料10份；
发泡剂为异戊烷；催化剂为三乙烯二胺；交联剂为季戊四醇和甘油按照质量比1：3混合而成；多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；隔热填料为玻璃棉；添加剂为实施例3制得的。
实施例6
制备抗静电保温塑料管：
第一步、将多元醇混合物、发泡剂、催化剂、交联剂和添加剂进行混合搅拌，混合均匀得到混合料；
第二步、将多异氰酸酯和混合料分别控制温度为35℃，在35℃的条件下，将多异氰酸酯、隔热填料加入混合料中，然后对物料进行搅拌，再倒入模具中进行发泡成型，然后脱模；
第三步、脱模后进行后熟化处理，后熟化的熟化温度100℃、熟化时间12h。
其中，各物质的重量份为：多元醇混合物80份、发泡剂30份、催化剂3份、交联剂2份、添加剂25份、多异氰酸酯100份和隔热填料12份；
发泡剂为环戊烷；催化剂为三乙烯二胺；交联剂为季戊四醇和甘油按照质量比1：3混合而成；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；隔热填料为玻璃棉；添加剂为实施例3制得的。
对比例1
将实施例5中的添加剂换成抗静电剂SH-105，其余原料及制备过程，保持不变。
对比例2
将实施例5中的添加剂去掉，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例4-6和对比例1-2制得的样品进行测试；
其中，导热系数测试：按照GB/T10294-2008进行测定，样品尺寸为200mm×200mm×25mm。
氧指数测试：按照GB/T2406.2-2009进行测定，样品尺寸150mm×10mm×10mm。
测试结果如下表1所示：
表1
实施例4
实施例5
实施例6
对比例1
对比例2
表面电阻率/Ω
3.3×10<sup>5</sup>
3.2×10<sup>5</sup>
3.2×10<sup>5</sup>
8.6×10<sup>6</sup>
3.1×10<sup>8</sup>
导热系数W/m·
0.018
0.018
0.018
0.021
0.022
氧指数/％
29.4
29.8
29.7
16.5
15.4
本发明制得的抗静电保温塑料管，抗静电效果好，且阻燃性能优异。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。