CN101402812B

CN101402812B - 一种导电热塑性粉末及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101402812B
Application number: CN2008102191883A
Authority: CN
Inventors: 陈占春; 王大伟; 汪加胜; 唐舫成; 范德辉; 朱东湖
Original assignee: Guangzhou Lushan New Materials Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Lushan New Material Co.,Ltd.; Guangzhou Lushan New Materials Co Ltd
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: CN101402812A

Abstract

本发明公开了一种导电热塑性粉末，按重量份数计算配方包含以下组分：导电母料20-25份、接枝粘结母料10-15份、配合助剂47-74份。本发明采用高混机将特导电碳黑和聚乙烯粉料混合均匀，并通过双螺杆挤出机造粒备用；将造好的粒料与其他组合物再通过双螺杆挤出机造粒并磨粉，制得的导电热塑性粉末在保证高粘结强度的情况下，组合物的熔指提高，有较好的流平性，可以降低加工能耗，且具有良好的附着力。本发明可用于金属管材表面的涂覆，将塑料的优点与金属管材的优点有机的结合起来，可以应用于煤矿井下环境，延长了管材的使用年限，同时不降低管材的强度，减小了煤矿企业的投资。

Description

一种导电热塑性粉末及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及粉末涂料领域，尤其是一种导电热塑性粉末及其制备方法和应用。

技术背景

近年来，粉末涂料以其独特的优势得到了高速的发展。粉末涂料无溶剂释放，符合环保的要求；利用率达到了95％，在粉末涂料的施工过程中失散的粉末微粒还可以回收再利用，节省了资源；粉末涂料的涂膜物理机械性能和耐化学介质性能优越，粉末涂膜厚度可以控制再50-500um，这是其他溶剂型涂料难以达到的；粉末涂料还有施工方便，容易实现自动化流水线，提高了生产率的优点；聚乙烯粉末涂料还因其卫生、防腐等性能应用于饮水管道、化工管道。然而在煤矿用管道上由于要防止静电引起的瓦斯爆炸，要求具有导电性能，目前煤矿用管材一般使用金属管或者导电塑料挤出管材，纯金属管材具有导电，强度高等优点，而导电塑料管材则具有导电、使用年限长和安装方便等诸多优点，但其强度却与金属管相差甚远。

对于抗静电塑料已有很多报道，如CN14118907A和CN1114607A涉及的抗静电塑料是采用抗静电剂对聚乙烯进行改性，但是其受到使用条件的限制，在潮湿的环境下抗静电效果好一些。公开号为CN1616531A设计的抗静电聚乙烯则采用了两种不同比表面积的导电炭黑来改性聚乙烯，将其使用范围扩大了，但是所涉及的用途都是用来挤出管材，而不能用作粉末涂覆。鉴于以上情况，综合了金属管材和塑料管材两者之间的优点，一种导电性的热塑性粉末涂覆在金属管表面应用在煤矿抽瓦斯管上是一种极具应用前景的方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种导电热塑性粉末，其导电性和流平性良好，而且与金属管基材之间的粘结强度比较大。

本发明的另一个目的是提供上述导电热塑性粉末的制备方法，制得可涂覆在金属管表面的导电塑料。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种导电热塑性粉末，其特征在于，按重量份数计算配方包含以下组分：

导电母料20-25份，按重量百分比计算，该特导电母料的配方包含：特导电炭黑15-25％，高熔指、低熔点低密度聚乙烯73-83％，处理剂余量；

接枝粘结母料10-15份，按重量百分比计算，该接枝粘结母料的配方包含：不饱和接枝单体1.2-1.5％，低密度聚乙烯92-95％，聚醋酸乙烯3-6％、引发剂0.04-0.06％；

配合助剂47-74份。

上述的导电热塑性粉末的制备方法，其特征在于包括以下顺序步骤：

①、将特导电炭黑与处理剂、低密度聚乙烯在混炼机中充分混合后，用双螺杆挤出机造粒制备成导电母料；

②、将不饱和接枝单体与低密度聚乙烯均匀混合，然后再与聚醋酸乙烯、引发剂再进行混合，加入双螺杆挤出机中进行接枝反应挤出，制备了接枝粘结母料；

③、将助剂与步骤①的导电母料和步骤②的接枝粘结母料相混合，并用双螺杆挤出机造粒，制备了导电聚乙烯组合物粒料；

④、将步骤③制得的粒料通过磨粉机磨粉。

上述的导电热塑性粉末，应用于金属管材表面的涂覆。

本发明制得的导电热塑性粉末能够达到如下的物性指标，表面电阻≤1.0×10⁶Ω*cm，拉伸强度≥9.8MPa，断裂伸长率≥300％，熔体流动速率为20-35g/10min。

本发明具有明显的优点和积极效果：

1)在保证高粘结强度的情况下，尽量提高组合物的熔指，保证流平的质量，同时还可以降低加工能耗，得到了一种综合性能优良的抗静电组合物粉末；

2)本发明开拓了热塑性粉末的应用范围，成功开发一种功能性的热塑性粉末，将塑料的优点与金属管材的优点有机的结合起来，可以应用于煤矿井下环境，延长了管材的使用年限，同时不降低管材的强度，减小了煤矿企业的投资。

具体实施方式

本发明是一种导电热塑性粉末，按重量份数计算，配方包含以下组分：导电母料20-25份、接枝粘结母料10-15份、配合助剂47-74份。

(1)导电母料：通过加入特导电炭黑用来提高聚乙烯塑料的导电性。

按重量百分比计算，特导电母料的配方包含：特导电炭黑15-25％，高熔指、低熔点低密度聚乙烯73-83％，处理剂余量。低密度聚乙烯的物理性质为：ρ＝0.91-0.925g/cm³，MI＝30-50g/10min。特导电炭黑的物理性质为：比阻值为0.25-0.3Ω*cm，比表面积为800-890m²/g。处理剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，优先选择钛酸酯偶联剂。

(2)接枝粘结母料：通过对聚乙烯进行马来酸酐接枝，提高对金属基材的粘结强度，同时加入适量的聚醋酸乙烯保证了对基材的浸润性。

按重量百分比计算，接枝粘结母料的配方包含：不饱和接枝单体1.2-1.5％，低密度聚乙烯92-95％，聚醋酸乙烯3-6％、引发剂0.04-0.06％。不饱和接枝单体选自马来酸酐或丙烯酸，马来酸酐为优选物。低密度聚乙烯与上述特导电母料配方中选择相同种类。引发剂选自过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰，过氧化二异丙苯为优选物。

用于粉末涂料的高聚物材料必须要有较低的熔点、较高的熔指，否则不容易流平，同时还要兼顾与基体材料附着力的问题。本发明采用高熔融指数的低密度聚乙烯作为接枝粘结母料，既不容易降低热塑性组合物粉末的熔融指数，解决了粉末的流平性，同时也能大大提高涂料层与基材的粘结强度。

(3)其余配合助剂：因为特导电炭黑有较高的吸油特性，因此很难流平，为了使得该组合物粉末具有较好的流平性，必须使用高熔指、低熔点的聚合物和流平剂。

配合助剂包括：按重量份数计算，低密度聚乙烯40-55份、高熔指聚醋酸乙烯5-15份、流平剂2-4份。低密度聚乙烯材料的选择与上述特导电母料配方中的相同。高熔指聚醋酸乙烯的VAc含量为14％，熔指为5-15g/10min。助剂还可包含抗氧化剂1010等。

本发明中使用的特导电碳黑的微观结构呈现立体网状形的，具有很高的吸油值，即使少量的加入也会导致粉末的流平性降低甚至流不平，因此本发明的组合物中加入了少量的高熔指聚醋酸乙烯，既可以增加组合物的熔指提高流平性，也可以增加本组合物对基材的浸润性和附着力，同时还可以提高粉末的耐应力开裂性。

制备方法包括以下顺序步骤：

(1)导电母料的配方以及制备：

配方(按重量百分比计算)：低密度聚乙烯73-83％、特导电炭黑15-25％、处理剂2-4％。将特导电炭黑与处理剂、低密度聚乙烯在混炼机中充分混合后，用双螺杆挤出机造粒制备成导电母料。

(2)接枝粘结母料的配方以及制备：

配方(按重量百分比计算)：低密度聚乙烯92-95％、聚醋酸乙烯3-6％、

不饱和接枝单体(例如马来酸酐)1.2-1.5％、

苯乙烯(St)0-1.5％、引发剂(DCP)0.04-0.06％。

将不饱和接枝单体与低密度聚乙烯均匀混合，然后再与聚醋酸乙烯、引发剂再进行混合，加入双螺杆挤出机中进行接枝反应挤出，制备了接枝粘结母料。

(3)其余配合助剂包括：低密度聚乙烯、高熔指聚醋酸乙烯、流平剂等等。

(4)导电热塑性组合物粉末的制备：

首先，将导电母料、接枝粘结母料与其余配合助剂充分混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到导电聚乙烯粒料；

最后，将导电聚乙烯粒料通过磨粉机磨粉，即得到了导电聚乙烯组合物粉末。

以下通过具体的实施例子对本发明做进一步的阐述，但本发明并不限于此特定例子。

实施例1

组合物配方(按重量份数计算)：导电母料23份、接枝粘结母料10份

其余配合助剂64份(其中，线性低密度聚乙烯52份、聚

醋酸乙烯10份、流平剂2份)

其中，按重量百分比计算，

导电母料的配方为：线性低密度聚乙烯71％、导电碳黑25％、钛酸酯偶联剂4％；

接枝粘结母料的配方为：低密度聚乙烯93.5％、聚醋酸乙烯5％、

马来酸酐1.5％、引发剂(DCP)0.05％。

制备方法：

制备导电母料：首先，将低密度聚乙烯在500-1000rpm的高速搅拌机中，加入处理剂(例如钛酸酯偶联剂)，常温下搅拌5-10分钟；再加入特导电炭黑在搅拌机中共混，搅拌10-15分钟后放出物料；最后，将混合好的物料经双螺杆挤出机造粒，得到导电母料，其挤出温度范围为：140-200℃之间。

制备接枝粘结母料：先将马来酸酐与低密度聚乙烯均匀混合，然后再与聚醋酸乙烯、引发剂再进行混合，倒入双螺杆挤出机中进行接枝反应挤出，得到接枝粘结母料，挤出机的温度控制在140℃-170℃，螺杆的转速控制在120rpm。

制备导电热塑性组合物粉末：将上述导电母料、接枝粘结母料与其余配合助剂充分混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到导电聚乙烯粒料；最后，将导电聚乙烯粒料通过磨粉机磨粉，即得到了导电聚乙烯组合物粉末。

实施例2

组合物配方(按重量份数计算)：导电母料22份、接枝粘结母料15份

其余配合助剂66份(其中，线性低密度聚乙烯49份、聚

醋酸乙烯13份、流平剂4份)。

其中导电母料的配方与实施例1相同。

其中接枝母料的配方为(按重量百分比计算)：

低密度聚乙烯91％、聚醋酸乙烯6％、马来酸酐1.5％

苯乙烯(St)1.5％、引发剂(DCP)0.05％。

制备方法同实施例1。

实施例1、2所得产品的检测数据如下表。

实施例	1	2
			熔融指数(g/10min)	25.6	30.5
拉伸强度(MPa)	11	10
			体电阻(Ω*cm)	1.0*10⁵	5.0*10⁵
断裂伸长率(％)	315	420
			钢粘结强度(N/25mm)	91	85

Claims

1.一种导电热塑性粉末，其特征在于，按重量份数计算配方包含以下组分：

导电母料20-25份，按重量百分比计算，该导电母料的配方包含：特导电炭黑15-25％，高熔指、低熔点低密度聚乙烯73-83％，处理剂余量；

配合助剂47-74份；

其中，所述的处理剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，所述的不饱和接枝单体选自马来酸酐或丙烯酸，所述的配合助剂包括低密度聚乙烯、高熔指聚醋酸乙烯以及流平剂。

2.根据权利要求1所述的导电热塑性粉末，其特征在于：所述的高熔指、低熔点低密度聚乙烯的物理性质为：ρ＝0.91-0.925g/cm³，MI＝30-50g/10min；所述的低密度聚乙烯的物理性质为：ρ＝0.91-0.925g/cm³，MI＝30-50g/10min。

3.根据权利要求1所述的导电热塑性粉末，其特征在于：所述的特导电炭黑的物理性质为：比阻值为0.25-0.3Ω*cm，比表面积为800-890m²/g。

4.根据权利要求1所述的导电热塑性粉末，其特征在于：所述的引发剂选自过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的导电热塑性粉末的制备方法，其特征在于包括以下顺序步骤：

③、将配合助剂与步骤①的导电母料和步骤②的接枝粘结母料相混合，并用双螺杆挤出机造粒，制备了导电聚乙烯组合物粒料；

④、将步骤③制得的粒料通过磨粉机磨粉。

6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的导电热塑性粉末，应用于金属管材表面的涂覆。