CN103881179A - 阻燃抗静电pe管材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃抗静电PE管材料及其制备方法。本发明的阻燃抗静电PE管材料，其组分按质量百分数配比为：PE树脂60%～80%、阻燃剂15%～30%、纳米碳酸钙3%～8%、分散剂0.5%～2%、抗静电剂0.1%～1%、偶联剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明通过采用两步加工法制得的阻燃抗静电PE管材料，其分散性好，产品性能稳定，无粉尘污染，有利于规模化生产，而且材料表面光亮、无气孔，熔流比FR值小，断裂伸长率高，一般均在400%以上，拉伸强度为18.5MPa以上，缺口冲击强度为32～36kJ/m2，表面电阻为107～109Ω·m，材料氧指数为30～33，阻燃级别达到UL94-0标准。

Description

阻燃抗静电PE管材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种阻燃抗静电PE管材料及其制备方法。
背景技术
近期煤炭部出台了关于煤炭行业安全的新举措，强制执行煤矿井下使用阻燃抗静电产品代替金属管。塑料管材有耐酸、耐碱、耐油、耐腐蚀、重量轻、成本低、服务年限长（约为钢管的2.5倍）等优点，这是钢管所不能比拟的。但塑料管材极易产生静电，静电的积累可能导致静电火花放电，从而可能成为井下煤尘或瓦斯爆炸的点火源；塑料管材还有易燃、耐压和耐冲击性较低的缺点。为使煤矿井下用塑料管材安全地、可靠地替代钢管，必须进行阻燃、抗静电和机械性能方面的改性。目前，阻燃抗静电PE管材料的多数采用溴系阻燃体系和导电碳黑为主要改性剂，导电碳黑重量轻，比表面积大，导电效果好，但其污染大、加工性差，不利于规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散性好、产品性能稳定、阻燃效果好、抗静电性能高的阻燃抗静电PE管材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：阻燃抗静电PE管材料，其组分按质量百分数配比为：PE树脂60%～80%、阻燃剂15%～30%、纳米碳酸钙3%～8%、分散剂0.5%～2%、抗静电剂0.1%～1%、偶联剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%。
所述的阻燃剂为聚磷酸氨阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、膦酸酯阻燃剂、聚硅氧烷阻燃剂中的一种。
所述的纳米碳酸钙的平均粒径在5nm～20nm之间。
所述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、OP蜡、TAS-2A分散剂、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。
所述的抗静电剂为硬脂酸单甘酯、油酸聚乙二醇酯、聚氧化乙烯、山梨糖醇、烷基酰胺中的一种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
上述的阻燃抗静电PE管材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量配比称取纳米碳酸钙和偶联剂，加入高速混合器中混合均匀，温度为100℃～120℃，混合时间为10～30分钟，得到表面处理好的纳米碳酸钙，然后加入按重量配比称取的阻燃剂、分散剂、抗静电剂和抗氧剂，在100℃～120℃温度下继续混合15～20分钟，然后再将该混合物进行密炼浓缩、强制预分散处理后制得母料；
（2）按重量配比称取PE树脂，并与母料加入高速混合器中充分混合10～15分钟，然后加入双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的阻燃抗静电PE管材料。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明通过采用两步加工法制得的阻燃抗静电PE管材料，其分散性好，产品性能稳定，无粉尘污染，有利于规模化生产，而且材料表面光亮、无气孔，熔流比FR值小，断裂伸长率高，一般均在400%以上，拉伸强度为18.5MPa以上，缺口冲击强度为32～36 kJ/m2，表面电阻为107～109Ω·m，材料氧指数为30～33，阻燃级别达到UL94-0标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种阻燃抗静电PE管材料，其组分按质量百分数配比为：PE树脂70%、聚磷酸氨阻燃剂22%、纳米碳酸钙5%、聚乙烯蜡1.5%、硬脂酸单甘酯0.5%、硅烷偶联剂0.2%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.8%。其中，所述的纳米碳酸钙的平均粒径在5nm～20nm之间。
制备方法：（1）按重量配比称取纳米碳酸钙和硅烷偶联剂，加入高速混合器中混合均匀，温度为100℃～120℃，混合时间为10～30分钟，得到表面处理好的纳米碳酸钙，然后加入按重量配比称取的聚磷酸氨阻燃剂、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘酯和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，在100℃～120℃温度下继续混合15～20分钟，然后再将该混合物进行密炼浓缩、强制预分散处理后制得母料；（2）按重量配比称取PE树脂，并与母料加入高速混合器中充分混合10～15分钟，然后加入双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的阻燃抗静电PE管材料。
实施例2：
一种阻燃抗静电PE管材料，其组分按质量百分数配比为：PE树脂60%、磷酸酯阻燃剂30%、纳米碳酸钙6%、TAS-2A分散剂2%、油酸聚乙二醇酯0.5%、硅烷偶联剂0.5%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物1%。其中，所述的纳米碳酸钙的平均粒径在5nm～20nm之间。
制备方法：（1）按重量配比称取纳米碳酸钙和硅烷偶联剂，加入高速混合器中混合均匀，温度为100℃～120℃，混合时间为10～30分钟，得到表面处理好的纳米碳酸钙，然后加入按重量配比称取的磷酸酯阻燃剂、TAS-2A分散剂、油酸聚乙二醇酯和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，在100℃～120℃温度下继续混合15～20分钟，然后再将该混合物进行密炼浓缩、强制预分散处理后制得母料；（2）按重量配比称取PE树脂，并与母料加入高速混合器中充分混合10～15分钟，然后加入双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的阻燃抗静电PE管材料。
实施例3：
一种阻燃抗静电PE管材料，其组分按质量百分数配比为：PE树脂80%、聚硅氧烷阻燃剂15%、纳米碳酸钙3%、乙撑双硬酯酰胺（EBS）1%、烷基酰胺0.5%、硅烷偶联剂0.2%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.3%。其中，所述的纳米碳酸钙的平均粒径在5nm～20nm之间。
制备方法：（1）按重量配比称取纳米碳酸钙和硅烷偶联剂，加入高速混合器中混合均匀，温度为100℃～120℃，混合时间为10～30分钟，得到表面处理好的纳米碳酸钙，然后加入按重量配比称取的聚硅氧烷阻燃剂、乙撑双硬酯酰胺（EBS）、烷基酰胺和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，在100℃～120℃温度下继续混合15～20分钟，然后再将该混合物进行密炼浓缩、强制预分散处理后制得母料；（2）按重量配比称取PE树脂，并与母料加入高速混合器中充分混合10～15分钟，然后加入双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的阻燃抗静电PE管材料。

Claims (8)

1.一种阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PE树脂60%～80%、阻燃剂15%～30%、纳米碳酸钙3%～8%、分散剂0.5%～2%、抗静电剂0.1%～1%、偶联剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的阻燃剂为聚磷酸氨阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、膦酸酯阻燃剂、聚硅氧烷阻燃剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的纳米碳酸钙的平均粒径在5nm～20nm之间。
4.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、OP蜡、TAS-2A分散剂、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。
5.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的抗静电剂为硬脂酸单甘酯、油酸聚乙二醇酯、聚氧化乙烯、山梨糖醇、烷基酰胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
8.根据权利要求1所述的阻燃抗静电PE管材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量配比称取纳米碳酸钙和偶联剂，加入高速混合器中混合均匀，温度为100℃～120℃，混合时间为10～30分钟，得到表面处理好的纳米碳酸钙，然后加入按重量配比称取的阻燃剂、分散剂、抗静电剂和抗氧剂，在100℃～120℃温度下继续混合15～20分钟，然后再将该混合物进行密炼浓缩、强制预分散处理后制得母料；
（2）按重量配比称取PE树脂，并与母料加入高速混合器中充分混合10～15分钟，然后加入双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥，即得本发明的阻燃抗静电PE管材料。
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