CN103254542B - 一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒及其制备方法 - Google Patents

一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒及其制备方法，由乙烯-辛烯共聚物树脂基体、极性溶剂、第一单体、第二单体、引发剂、稳定剂、润滑助剂和抗氧化助剂组成，针对高性能矿用抗静电管材的力学性能和制品加工质量等的具体要求，复合体系的增韧至关重要，筛选和优化一个相对适当的配方比例是成功关键。本发明提供的专用于高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒，填补了高性能矿用抗静电管材专用增韧母粒的空白，可以有效改善导电聚乙烯的力学性能，从而在保证其电性能的基础上保证材料的力学性能。

Description

一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其涉及一种高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒及其制备方法方法。
背景技术
煤矿井下用聚乙烯塑料管道起源于上世纪90年代初期，至今已有20年的发展、应用历程。
由于传统钢管不耐腐蚀（在潮湿而富含SO2，NO2，H2S的腐蚀性环境下工作）；碰撞易产生火花，引起井下火灾或者瓦斯爆炸；比重大，在井下相对封闭环境中安装效率低；在管路有三通、弯头等接口处需要混凝土加固墩进行加固费用高。为提高钢管的耐腐蚀性，现在出现了涂覆塑料钢管。如果钢塑粘结强度不够，仍然存在塑料脱落而腐蚀钢管的潜在质量问题。
玻璃钢管脆性大，易脱层。
聚氯乙烯（PVC—U）塑料抗冲击性能差；发生火灾时，发烟量大，而且气体为剧毒的HCl，严重威胁人的生命安全。
煤矿井下聚乙烯塑料管具有良好的柔韧性，不易断裂，对井下地质条件变化适应性强；比重不足钢铁的七分之一，安装非常方便；耐腐蚀性能非常好，聚乙烯属于惰性材料，不受输送介质和工作的化学环境影响；绝对粗糙度为钢管的2/5，提高流体输送效率；聚乙烯管道可以改性为抗静电管道。
经过长期实践和比较，聚乙烯塑料管以其综合性能优良和高性价比而得到大量使用。目前聚乙烯塑料管已经是煤矿井下用管道的主力军。
国家对塑胶管道防暴安全要求的表体电阻率在109以下，但是作为煤矿井下用聚乙烯瓦斯抽放管，表面电阻率要求更高，依据标准MT558.1的要求，瓦斯抽放管的表面电阻率要求小于106。
现在常采用导电填料分散复合法来得到改性聚乙烯粒料。但导电填料在制品中的分布往往不均匀，使制成品各处的电导率不一致；随着导电填料添加量的提高，在一定范围内材料电性能提高而力学性能急速下降。
本发明提供的专用于高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒，可以有效改善导电聚乙烯的力学性能，从而也保证了其电性能。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒。
本发明所要解决的第二个技术问题是，提供上述高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒的制备方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供了一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒，包括以下组分，各组分按质量百分比计如下：
所述极性溶剂为丙酮，所述第一单体选自马来酸酐或马来酸丁二酯中的一种，所述第二单体选自苯乙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯或者苯乙烯衍生物中的一种，所述引发剂选自过氧化二异丙苯，过氧化二苯甲酰或者己内酰胺中的一种，所述稳定剂选自亚磷酸三壬基酯或亚磷酸酯中的一种，所述润滑助剂选自聚乙烯蜡或矿物油中的一种，所述抗氧化助剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种。
作为一个优选方案，所述第一单体为马来酸酐，所述第二单体为苯乙烯，所述引发剂为过氧化二异丙苯，所述稳定剂为亚磷酸三壬基酯，所述润滑助剂为聚乙烯蜡，所述抗氧化助剂为抗氧剂1010。
作为又一个优选方案，各组分按质量百分比计如下：
作为又一个优选方案，各组分按质量百分比计如下：
所述的矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）对乙烯-辛烯共聚物树脂基体做预处理：
干燥处理：排气式恒温烘箱，工艺温度：60-80℃，时间：4-8小时；
其目的在于除去树脂载体中的水分，从而减小水分对引发剂的影响；
（2）对助剂做预处理：
溶解处理：搅拌器，200转/分，工艺温度：40-50℃，时间：20-30分钟；
所述助剂指稳定剂、引发剂和抗氧化助剂，其目的在于使得所述助剂充分溶解于极性溶剂丙酮中；
（3）所述的各组分以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；对混料做预处理：
工艺温度：70-80℃，时间：40分钟；
其目的在于将多余的极性溶剂丙酮挥发掉，以防止混炼挤出过程中极性溶剂丙酮蒸汽对产品造成影响；
（4）以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，进行混炼：
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：300-330转/分，总料温：165-185℃，电流：28A，熔体压力：5.5-6.8㎏/cm2，造粒，筛选后包装，其筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
本发明的优点在于，针对高性能矿用抗静电管材的力学性能和制品加工质量等的具体要求，复合体系的增韧至关重要，筛选和优化一个相对适当的配方比例是成功关键。本发明提供的专用于高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒，填补了高性能矿用抗静电管材专用增韧母粒的空白，可以有效改善导电聚乙烯的力学性能，从而也保证了其电性能。
附图说明
图1为不添加任何增韧介质的高性能抗静电管材料力学性能测试。
图2为添加17%的普通增韧材料的高性能抗静电管材料力学性能测试。
图3为添加17%的本发明增韧母粒的高性能抗静电管材料力学性能测试。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1.高性能矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒制备方法
配方：
或者优选：
或者优选：
制备方法：
（1）对乙烯-辛烯共聚物树脂基体做预处理：
干燥处理：排气式恒温烘箱，工艺温度：60-80℃，时间：4-8小时；
其目的在于除去树脂载体中的水分，从而减小水分对引发剂过氧化二异丙苯的影响；
（2）对助剂做预处理：
溶解处理：搅拌器，200转/分，工艺温度：40-50℃，时间：20-30分钟；
所述助剂指稳定剂亚磷酸三壬基酯、引发剂过氧化二异丙苯、抗氧化助剂抗氧剂1010，其目的在于使得所述助剂充分溶解于极性溶剂丙酮中；
（3）各组分以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；对混料做预处理：
工艺温度：70-80℃，时间：40分钟；
其目的在于将多余的丙酮挥发掉，以防止混炼挤出过程中丙酮蒸汽对产品造成影响；
（4）以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，进行混炼：
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：300-330转/分，总料温：165-185℃，电流：28A，熔体压力：5.5-6.8㎏/cm2，造粒，筛选后包装，其筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
实施例2.高性能矿用抗静电管材专用增韧母粒产品的力学性能测试
不添加任何增韧介质的高性能抗静电管材料作为1号料；添加17%的普通增韧材料的高性能抗静电管材料作为2号料；添加17%的本发明增韧母粒的高性能抗静电管材料作为3号料，在其表面电阻基本保持不变动的前提下，测试其力学性能。
图1为不添加任何增韧介质的高性能抗静电管材料力学性能测试。
图2为添加17%的普通增韧材料的高性能抗静电管材料力学性能测试。
图3为添加17%的本发明增韧母粒的高性能抗静电管材料力学性能测试。
结论如下所示：
本发明提供的增韧母粒通过添加微量稳定剂及其它各种助剂，并采用特殊的改性制造工艺，可使其增韧性能和熔融指数有一个较好的平衡点，2.16Kg重锤190℃熔融指数在0.2g/10min。该材料是一种接熔融指数适当，对于高性能矿用抗静电管材具有良好的增韧作用的母粒。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒，其特征在于，各组分按质量百分比计如下：
2.权利要求1所述的矿用聚乙烯抗静电管材专用增韧母粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)对乙烯-辛烯共聚物树脂基体做预处理：
干燥处理：排气式恒温烘箱，工艺温度：60-80℃，时间：4-8小时；
其目的在于除去树脂基体中的水分，从而减小水分对引发剂的影响；
(2)对助剂做预处理：
溶解处理：搅拌器，200转/分，工艺温度：40-50℃，时间：20-30分钟；
所述助剂指稳定剂、引发剂和抗氧化助剂，其目的在于使得所述助剂充分溶解于极性溶剂丙酮中；
(3)权利要求1所述的各组分以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；对混料做预处理：
工艺温度：70-80℃，时间：40分钟；
其目的在于将多余的极性溶剂丙酮挥发掉，以防止混炼挤出过程中极性溶剂丙酮蒸汽对产品造成影响；
(4)以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，进行混炼：
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：300-330转/分，总料温：165-185℃，电流：28A，熔体压力：5.5-6.8kg/cm2，造粒，筛选后包装，其筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
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