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| 塑料管道在煤矿中的应用情况 | |
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众所周知，绝大多数树脂都是良好的绝缘和易燃材料。为满足抗静电和阻燃性能的要求，需对树脂进行改性。由于我国对各种树脂的抗静电剂、阻燃剂等助剂的开发相对滞后，助剂的性能低下，无形中阻碍了双抗塑料管材的开发和应用，关键问题是助剂的份数少时，份数多时，影响树脂的加工性能和管材的力学性能，使管材的力学强度大幅度降低。国外进口的助剂，在性能上虽然优越，添加份数少，但价格昂贵，使生产成本超过了可接受的程度。简而言之，双抗塑料管材开发上所遇到的是加工性能、力学性能和经济性能三重壁垒。据调查，我国煤矿使用过的塑料管材，依时间先后顺序分别是玻璃钢瓦斯抽放管、PE瓦斯抽放管和PVC瓦斯抽放管，其它种类塑料管材极其少见。
（1）玻璃钢瓦斯抽放管
玻璃钢瓦斯抽放管的生产工艺是在玻璃纤维基上涂覆环氧树脂，依赖玻璃纤维来增强环氧树脂的强度，该工艺的特点是树脂配方对工艺的影响甚微，加工难度小，故尔可较自由地选择改性剂及其添加份数，因而塑料管材的抗阻燃性、抗静电性能在玻璃钢管上得以首先突破。有些煤矿企业也自己上马了一些生产线，生产矿用玻璃钢管，迄今为止，玻璃钢管在煤矿中的应用已有十余年的历史，主要用于抽放瓦斯和给排水。
在应用中发现玻璃钢瓦斯抽放管虽然解决了质轻和耐腐蚀的问题，但价格偏高，此外更主要的是玻璃钢管脆性大，耐候性差，脆性随使用时间的加长而加剧。这已成为其致命弱点，目前已被许多煤矿企业所禁用，退出煤矿领域已成定局。
（2）PE瓦斯抽放管
随着PE抗静电阻燃母料的研制成功，PE管的抗静电和阻燃性能得以解决，初步消除了这方面的技术壁垒，使得较多的PE瓦斯抽放管生产厂家具备了PE瓦斯抽放管材的生产能力。经过几年的市场开发，在部分煤矿得到了试用或正式使用，PE瓦斯抽放管在煤矿用塑料瓦斯抽放管方面占据了相当可观的市场份额。
这些年在实际应用中发现PE瓦斯抽放管仍有一些不足，这主要表现在一是价格较高，原因是作为基本原料的PE树脂和阻燃与抗静电助剂价格高；其二是PE为极其易燃的材料，使其达到MT181规定的阻燃性能，技术难度高，一些生产厂家的产品质量在该指标方面仍不达标或者不稳定；其三是由于PE管材分别要填加抗静电助剂和阻燃助剂，二者份数相加，要多于PVC改性剂很多，原因是PVC树脂是难燃材料，氧指数高达48，生产瓦斯抽放管时只需添加极少量的阻燃剂即可。由于阻燃剂和抗静电剂含量的增加，PE瓦斯抽放管材的力学性能下降较大，尤其是原本十分良好的韧性丢失了许多；其四是PE管材的连接方法是熔接，需要电气加热的熔焊机进行焊接，鉴于矿井下不准随意使用电源，只能采用法兰连接，在生产厂就要先将PE材质的法兰先焊接到PE管材两端，但法兰盘的外径远大于管材外径，严重影响管材的运输，管材装车时中间悬空，不仅影响了装载体积，还使管材发生弯曲，严重影响管材的正常安装和使用，以上是需对PE瓦斯抽放管予以研究解决的主要问题。
（3）PVCPE瓦斯抽放管
PVCPE瓦斯抽放管制品，作为建筑材料已在全世界范围内得到了广泛应用。通常所说的PVC是以PVC树脂为主要原料，辅以稳定剂、增塑剂、润滑剂、增韧剂、填充剂等添加剂在一定温度和压力下塑制成型，并在常温下能保持既定形状的PVC制品的总称。根据增塑剂的用量大小，又可分为软质品和硬质品。U-PVC是指不含增塑剂的硬制品。
目前在我国得到广泛应用而又被大家所熟知的U-PVC制品是U-PVC管道和U-PVC塑钢窗，其产量每年达到上百万吨，并且每年以20%的速度增长。之所以得到国家政策的大力推广和广大用户的接受，与PVC的优异化学、物理性能是分不开的。与众多通用树脂相比，PVC具有较高的拉伸强度，这些综合力学特性决定PVC制品可以满足建筑材料、交通运输、包装、家电等的需要。此外，PVC具有极佳的耐化学腐蚀性能，可耐绝大多数酸、碱的腐蚀，因而可在极严酷的环境条件下使用。PVC的化学稳定性良好，较其它树脂来说，抗老化能力强，一般PVC工程材料如塑钢窗和管道，其使用寿命都在五十年以上，远超过钢材和其它常用材料，尤其是在腐蚀环境下，尽管PVC材料有如上所述优点且在其它工程领域得到普遍应用，但PVC管材在煤矿中应用的时间并不长，关键原因是PVC树脂流动性差，分解温度与加工温度重叠，加工原料配方需对加工机械和模具的具体情况而设计，因此在添加抗静电、阻燃剂情况下配方的设计和加工的难度就构成了较高的技术壁垒。近年来，国内在PVC瓦斯抽放管的研制方面，出现了重大突破，从根本上解决了添加的抗静电剂（PVC瓦斯抽放管阻燃剂对管材性能影响不大，因为添加份数少）对管材强度的影响，表面电阻（抗静电性能指标）可优于MT181要求很多，而管材的强度受到的影响都却极小。但这种技术却只掌握在少数生产厂家手中。所以至今为止能生产PVC瓦斯抽放管的厂家仍为数不多。虽然U-PVC瓦斯抽放管材目前在煤矿中的应用量还远不及PE瓦斯抽放管，但通过在使用过U-PVC瓦斯抽放管的煤矿调查发现，由于其价格较低，强度高，安装方便，便于维修等优点，已成为PE瓦斯抽放管的强有力竞争者。
3/17/2014 | |
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