石墨烯改性PVC防静电管材研究与开发成为省科技创新项目

近日，省经信委以鲁经信技〔2017〕103号文件下达了2017年山东省第一批技术创新项目计划，集团公司科技研发中心的自主研发项目——石墨烯改性PVC防静电管材研究与开发已被批准为山东省科技创新项目，该项目技术处于国际领先水平，项目实施后将形成自主设计、具有独立知识产权的工艺技术，同时建设成年产 1000-1500 万吨的石墨烯/PVC 防静电管材的生产线。
据了解，我国煤矿用瓦斯抽排管主要有金属材料、玻璃钢材料和高分子材料三大类，目前仍以金属钢管为主。在煤矿行业使用钢管具有明显的缺陷：重量大、安装不方便；在煤矿的高湿度和腐蚀性气体环境下钢材很容易被腐蚀，使用寿命较短；钢管内壁容易被腐蚀、结垢，增大气体流动阻力，降低瓦斯气体抽排能力，因此人们一直在寻求钢管的替代品。在一定时期内，玻璃钢管曾在煤矿瓦斯抽排领域的一定范围内得到了应用，但由于不耐冲击、接头多、易泄露，产品综合性能差，现在煤矿瓦斯抽排管方面现已很少使用。聚氯乙烯矿用管的技术指标高，研发难度大，市面上整体阻燃抗静电聚氯乙烯矿用管材生产厂家虽然很多，但是具体的产品性能不稳定。石墨烯特有的sp2杂化结构使得电子在其中传输时受到的干扰非常小而不易发生散射，并且在晶格中的移动是无障碍的，在室温下的电阻值只有铜的三分之二，具有超强导电性。理论强度为125GPa，比钢强100倍；弹性模量可达到1.0Tpa。选择性能优异的石墨烯填充改性 PVC 来提高其电学性能、力学性能和热学性能。
集团公司结合自身优质PVC原料的优势，通过以纳米填料的方式在PVC体系中引入石墨烯，通过熔融共混方式制备PVC防静电复合材料，该工艺简单，易于操作，适合大规模产业化生产。石墨烯/PVC防静电矿用管材符合已经有标准MT558.2-2005《煤矿井下用塑料管材第 2 部分：聚氯乙烯管材》、 AQ 1071-2009《煤矿用非金属瓦斯输送管材安全技术要求》。与普通PVC矿用管材比，石墨烯改性PVC防静电管材的抗冲击性能显著提高，，能更好地抵抗管材安装和运输过程中产生的轻微划伤、点载荷等。该种管材除具有 PVC 管材重量轻、水密性好、卫生性能高、施工安装方便、使用寿命长等优点外，还具有如下优点：优异的韧性和高抗冲击性能；抗水锤能力提高；抵抗安装和运输过程中不慎引起的对管材的破坏；耐化学腐蚀性能强；提高施工环境的适应能力；系统应用配套面广。