CN106243465B - 一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道，主要由以下重量份比的组分制备而成：聚乙烯、改性剂、共改性剂、过氧化物引发剂、短玻璃纤维、表面偶联剂、红磷、炭黑、复合稳定剂。其制备方法为：称取原料；将短玻璃纤维进行表面偶联处理；将红磷、炭黑和部分聚乙烯混合，挤出造粒，得阻燃母粒；将剩余聚乙烯、改性剂、共改性剂混料，加入过氧化苯甲酰和复合稳定剂，混料，再加入表面处理过的短玻璃纤维和阻燃母粒，熔融挤出成型，即得。本发明制备的管道的环刚度和拉伸强度性能优异，还具有很强的耐腐蚀性、抗静电和阻燃性能，其制备方法简单、操作性好、生产成本低、生产效率高，适于工业生产及推广应用。

Description

一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，具体地说是一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道及其制备方法。
背景技术
目前，我国矿石开采行业中，输送瓦斯气体的管道主要是钢制管道和玻璃钢管道。对于钢制管道，由于矿石开采环境条件极其恶劣，空气潮湿，井下存在大量易燃易爆粉尘及气体、各种腐蚀性气体、液体物质等（如：矿化水中含大量的Cl-、SO3 2-、CO3 2-等离子，pH值有的高达2-3），使得钢制管道容易被腐蚀，据研究报道，每年的腐蚀率为0.2-1.2mm，这直接导致钢管的使用寿命缩短、维护费用增高。另外，钢制管道作为煤矿用管材时，由于其本身比重比较大，是PE管材的7倍，这就增大了井下作业的难度；而且钢制管道在撞击过程中容易产生火花，在矿井中使用存在一定安全隐患。同时，钢制管道的成本比较高，在安装和维护过程中的成本也相应增高。与钢制管道相比，玻璃钢管道的质量相对较轻，其耐腐蚀性也好于钢制管道，但是在安装使用中其接口要求更高，易渗漏，而且玻璃钢属于脆性材料，很难承受较大的冲击力，存在受到矿石冲击而被破坏的风险。
近年来，塑料管道产品逐渐应用于煤矿井下作业。塑料管道以无毒、耐腐蚀、质量轻、易安装、接口密封性好等优异的物理特性和节能特征不断替代金属和其他传统材料管。但是，塑料管道如聚乙烯管道，其本身不具备抗静电及阻燃的特性，尤其是当聚乙烯管材用于煤矿井下时，悬浮的煤粉或其他粉尘与塑料管材表面相互摩擦碰撞，正负电荷在它们之间重新分布，当静电荷积聚到一定程度，一般认为108Ω的表面电阻是防止静电积聚的最低极限，就会放电火花，也有可能引起火灾或瓦斯爆炸，所以煤矿井下用管道都有很高的阻燃、抗静电要求，一般要求抗静电的塑料表面电阻率应至少为106-108Ω•cm。此外，在矿井中使用的塑料管道与钢管相比还有几个明显的劣势，其强度较低、可承受压力小，抗冲击能力差。因此，研制强度高、抗静电能力强、阻燃、抗冲击能力好的塑料管道，是当前矿石开采安全生产的迫切需要。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道及其制备方法，以解决现有塑料管道强度低、抗静电能力差、阻燃性差等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道，主要由以下重量份比的组分制备而成：聚乙烯 60-80份、改性剂 1-3份、共改性剂 1-3份、过氧化物引发剂 0.01-0.05份、短玻璃纤维 5-15份、表面偶联剂0.05-0.5份、红磷 5-15份、炭黑 5-15份、复合稳定剂 0.5-1份；
所述改性剂为酸酐或环氧基改性剂；
所述共改性剂为苯乙烯。
所述酸酐或环氧基改性剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或环氧大豆油中的任意一种。
所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰。
所述表面偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
所述复合稳定剂为抗氧剂1010与亚磷酸三苯酯按质量比为1:1组成的混合物。
所述短玻璃纤维的长度为1.5-2mm。
所述改性剂和共改性剂的质量比优选1:1。
本发明还公开了一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道的制备方法，包括以下步骤：
（a）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 60-80份、酸酐或环氧基改性剂 1-3份、苯乙烯 1-3份、过氧化苯甲酰 0.01-0.05份、短玻璃纤维 5-15份、硅烷偶联剂KH5500.05-0.5份、红磷 5-15份、炭黑 5-15份、复合稳定剂 0.5-1份；
（b）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1-2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为80-90℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（c）将红磷、炭黑和聚乙烯总质量的20-30%混合，在高混机800r/min的转速下混料3min，再将转速升至2000r/min混料5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，挤出造粒，得阻燃母粒；
（d）将剩余聚乙烯、酸酐或环氧基改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入所述过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入复合稳定剂继续混料2min，得聚乙烯混料；
（e）在所述聚乙烯混料中加入步骤（b）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入所述阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，所述单螺杆挤出机的长径比为40-50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为160-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，模头温度170-220℃，螺杆挤出速率为50-150r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
步骤（a）所述酸酐或环氧基改性剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或环氧大豆油中的任意一种。
步骤（a）所述热稳定剂为抗氧剂1010与亚磷酸三苯酯按质量比为1:1组成的混合物。
步骤（c）中同向啮合双螺杆挤出机的加料段温度140℃，熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃；螺杆转速为300-500r/m。
步骤（a）中所述酸酐或环氧基改性剂和苯乙烯的质量比优选1:1。
本发明以聚乙烯这种耐腐性的塑料材料为基础原料，选用了特定的改性剂、共改性剂、引发剂、协效阻燃剂、复合稳定剂，选择了各组分之间的特定比例，通过特定的制备工艺步骤，制备了一种高强度、阻燃、抗静电且耐腐蚀的聚烯烃管道。本发明的创新之处在于：各组分的选择及各组分的特定配比，特别是共改性剂的加入，增加了酸酐或环氧基在聚烯烃上的接枝率，更好的改善了组分之间的相容性；通过炭黑和阻燃红磷母粒的同时加入的协同效应，使得最终产品在较少的添加比例的情况下就可以达到V0的阻燃级别；与此同时，本发明通过研发的特定工艺步骤，使得聚乙烯接枝改性在挤出机中与挤出造型同步完成，这就避免了行业内一直先做聚烯烃接枝物再进行共混改性得到材料，再将材料熔融挤出造型，简化了生产工序，大大降低了生产成本，提高了生产效率；最重要的是通过本发明的配方以及制备工艺制备的管道具有更好地界面结合，性能更加优异，能够适用于对管道强度、冲击力要求高、对抗静电和阻燃性能要求更高的场所，如：煤矿和核电等。
由此可见，本发明不仅同步实现了原材料之间的相容反应和管道成型，大大降低了管道的生产成本低，提高了生产效率；而且制备的管道的环刚度和拉伸强度性能优异，还具有很强的耐腐蚀性、抗静电和阻燃性，其制备方法简单、操作性好、使用寿命长，适于工业生产及推广应用。
具体实施方式
下面实施例用于进一步详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1
（1）称取原料：聚乙烯 72kg、马来酸酐 1.4kg、苯乙烯 1.4kg、过氧化苯甲酰0.02kg、2mm的短玻璃纤维10kg、硅烷偶联剂KH550 0.2kg、红磷8kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和14.4kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为400r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为100r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例2
（1）称取原料：聚乙烯80kg、马来酸酐 1.6kg、苯乙烯 1.6kg、过氧化苯甲酰0.02kg、2mm的短玻璃纤维6kg、硅烷偶联剂KH550 0.12kg、红磷6kg、炭黑 6kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和16kg的聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为400r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为40:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为50r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例3
（1）称取原料：聚乙烯 76kg、马来酸酐 1.5kg、苯乙烯 1.5kg、过氧化苯甲酰0.02kg、2mm的短玻璃纤维6kg、硅烷偶联剂KH550 0.12kg、红磷8kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和19kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为45:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为150r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例4
（1）称取原料：聚乙烯 72kg、马来酸酐 1.4kg、苯乙烯 1.4kg、过氧化苯甲酰0.02kg、2mm的短玻璃纤维6kg、硅烷偶联剂KH550 0.12kg、红磷10kg、炭黑 10kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1.5%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为80℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和21.6kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为350r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为100r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例5
（1）称取原料：聚乙烯68kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯 1.3kg、苯乙烯 1.3kg、过氧化苯甲酰 0.02kg、1.5mm的短玻璃纤维6kg、硅烷偶联剂KH550 0.12kg、红磷12kg、炭黑 12kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和13.6kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为400r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为45:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆挤出速率为100r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例6
（1）称取原料：聚乙烯 74kg、环氧大豆油1.5kg、苯乙烯 1.5kg、过氧化苯甲酰0.02kg、1.8mm的短玻璃纤维10kg、硅烷偶联剂KH550 0.2kg、红磷8kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为90℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和14.8kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，双螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为160℃，熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度170℃，螺杆转速为100r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例7
（1）称取原料：聚乙烯 70kg、马来酸酐 1.4kg、苯乙烯 1.4kg、过氧化苯甲酰0.02kg、2mm的短玻璃纤维12kg、硅烷偶联剂KH550 0.24kg、红磷8kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.4kg与亚磷酸三苯酯0.4kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1.5%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和17.5kg聚乙烯，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为180℃，熔融段温度240℃，均化段温度260℃，模头温度220℃，螺杆转速为150r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例8
（1）称取原料：聚乙烯 60kg、马来酸酐 1.0kg、苯乙烯 1.0kg、过氧化苯甲酰0.01kg、1.5mm的短玻璃纤维5kg、硅烷偶联剂KH550 0.05kg、红磷5kg、炭黑 5kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和12kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为40:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为150r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
实施例9
（1）称取以下原料：聚乙烯 80kg、马来酸酐 3.0kg、苯乙烯 3.0kg、过氧化苯甲酰0.05kg、1.5mm的短玻璃纤维15kg、硅烷偶联剂KH550 0.5kg、红磷15kg、炭黑 15kg、复抗氧剂1010 0.5kg与亚磷酸三苯酯0.5kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将红磷、炭黑和24kg聚乙烯混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为50r/min，熔融挤出成型，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
对比例1
（1）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 92kg、马来酸酐 1.8kg、苯乙烯1.8kg、过氧化苯甲酰 0.02kg、短玻璃纤维6kg、硅烷偶联剂KH550 0.12kg、复抗氧剂10100.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（4）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为100r/min，熔融挤出成型，即得聚烯烃管道。
对比例2
（1）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 80kg、马来酸酐 1.6kg、苯乙烯1.4kg、过氧化苯甲酰 0.02kg、短玻璃纤维10kg、硅烷偶联剂KH550 0.2kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为85℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（3）炭黑和聚乙烯总质量的10%混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（4）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（5）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入步骤（3）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为100r/min，熔融挤出成型，即得聚烯烃管道。
对比例3
（1）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 82kg、马来酸酐 1.6kg、苯乙烯1.4kg、过氧化苯甲酰 0.02kg、红磷8kg、炭黑 8kg、复抗氧剂1010 0.25kg与亚磷酸三苯酯0.25kg；
（2）将红磷、炭黑和聚乙烯总质量的20%混合，在高混机800r/min的转速下混合3min，再将转速升至2000r/min混合5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的加料段温度140℃；熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒，得阻燃母粒；
（3）将剩余聚乙烯、马来酸酐改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入抗氧剂1010和亚磷酸三苯酯继续混料2min，得聚乙烯混料；
（4）在聚乙烯混料中加入步骤（2）得到的阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，单螺杆挤出机的长径比为50:1，设置单螺旋挤出机的加料段温度为170℃，熔融段温度200℃，均化段温度230℃，模头温度190℃，螺杆转速为150r/min，熔融挤出成型，即得聚烯烃管道。
实施例7
检测本发明的实施例和对比例产品的性能，其检测方法为：
（1）拉伸强度：GB/T 1447-2005 纤维增强塑料拉伸性能试验方法；
（2）断裂伸长率：GB/T 1447-2005 纤维增强塑料拉伸性能试验方法；
（3）体积电阻率：固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GB/T1410-2006；
（4）阻燃等级：按照美国UL94标准进行测试，样品尺寸为厂27mm，宽12.7mm和厚度为1.6mm；
（5）纵向收缩率： GBT6671-2001 热塑性塑料管材纵向回缩率的测定。
其检测结果见表1。
表1 本发明及对比例性能检测结果
本发明提供的配方在同样的工艺下制备的管道较对比例具有更优异的强度、阻燃性和抗静电性能，而且本发明同步完成材料的相容反应和管道成型，既节约了原料成本，又节约了时间成本，生产效率明显优于现有技术，有潜力成为建筑商家尤其是矿井建筑商家的首选，具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道，其特征在于，主要由以下重量份比的组分制备而成：聚乙烯 60-80份、改性剂 1-3份、共改性剂 1-3份、过氧化物引发剂 0.01-0.05份、短玻璃纤维 5-15份、表面偶联剂0.05-0.5份、红磷 5-15份、炭黑 5-15份、复合稳定剂0.5-1份；
所述改性剂为酸酐或环氧基改性剂；
所述共改性剂为苯乙烯；
所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰；
所述表面偶联剂为硅烷偶联剂KH550；
所述复合稳定剂为抗氧剂1010与亚磷酸三苯酯按质量比为1:1组成的混合物；
其制备方法包括以下步骤：
（a）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 60-80份、酸酐或环氧基改性剂 1-3份、苯乙烯 1-3份、过氧化苯甲酰 0.01-0.05份、短玻璃纤维 5-15份、硅烷偶联剂KH550 0.05-0.5份、红磷 5-15份、炭黑 5-15份、复合稳定剂 0.5-1份；
（b）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1-2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为80-90℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（c）将红磷、炭黑和聚乙烯总质量的20-30%混合，在高混机800r/min的转速下混料3min，再将转速升至2000r/min混料5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，挤出造粒，得阻燃母粒；
（d）将剩余聚乙烯、酸酐或环氧基改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入所述过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入复合稳定剂继续混料2min，得聚乙烯混料；
（e）在所述聚乙烯混料中加入步骤（b）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入所述阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，设置单螺旋挤出机的加料段温度为160-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，模头温度170-220℃，熔融挤出成型，螺杆转速为50-150r/min，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
2.根据权利要求1所述的高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道，其特征在于，所述酸酐或环氧基改性剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或环氧大豆油中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道，其特征在于，所述短玻璃纤维的长度为1.5-2mm。
4.一种高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）按以下重量份比的组分称取原料：聚乙烯 60-80份、酸酐或环氧基改性剂 1-3份、苯乙烯 1-3份、过氧化苯甲酰 0.01-0.05份、短玻璃纤维 5-15份、硅烷偶联剂KH550 0.05-0.5份、红磷 5-15份、炭黑 5-15份、复合稳定剂 0.5-1份；
（b）将短玻璃纤维浸入在质量比浓度为1-2%的硅烷偶联剂KH550的水溶液中，浸泡10min；将浸泡后的短玻璃纤维在温度为80-90℃下烘干30min，再升温至130℃下反应30min，得表面处理过的短玻璃纤维；
（c）将红磷、炭黑和聚乙烯总质量的20-30%混合，在高混机800r/min的转速下混料3min，再将转速升至2000r/min混料5min，将混合后的物料加入到同向啮合双螺杆挤出机中，挤出造粒，得阻燃母粒；所述复合稳定剂为抗氧剂1010与亚磷酸三苯酯按质量比为1:1组成的混合物；
（d）将剩余聚乙烯、酸酐或环氧基改性剂、苯乙烯在高混机中以1500r/min混料3min，加入所述过氧化苯甲酰继续混料3min，再加入复合稳定剂继续混料2min，得聚乙烯混料；
（e）在所述聚乙烯混料中加入步骤（b）得到的表面处理过的短玻璃纤维，在高混机以800r/min混料3min，再加入所述阻燃母粒，混匀，置于单螺旋挤出机，设置单螺旋挤出机的加料段温度为160-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，模头温度170-220℃，熔融挤出成型，螺杆转速为50-150r/min，即得高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道。
5.根据权利要求4所述的高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述酸酐或环氧基改性剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或环氧大豆油中的任意一种。
6.根据权利要求4或5所述的高强度、阻燃、抗静电聚烯烃管道的制备方法，其特征在于，步骤（c）中同向啮合双螺杆挤出机的加料段温度140℃，熔融段温度180℃，均化段温度200℃，模头温度180℃；螺杆转速为300-500r/min。
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