CN1062495A - 抗静电改性塑料板材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电改性塑料板材,其属于
塑料组合物技术领域。为了适应煤矿井下抗灾降耗
的要求,本发明的塑料板材以适当的稳定剂、润滑剂
和独特的抗静电剂,在各组分的综合协同作用下,使
聚氯乙烯树脂原料的抗静电性大大增强了。本发明
的抗静电改性塑料板材,达到了国家煤炭部规定的
《MT113-85》标准。该塑料板材,制成的坑道风门
板,具有防火防爆能力,而且其抗静电的表面电阻值
长期保持不变,长达十年之久。这种风门板既节约了
大量木材,又很安全。
Description
本发明公开了一种抗静电的硬质塑料板材,尤其是一种抗静电改性塑料板材,其属于塑料组合物领域。
众所周知,塑料一般都有良好的电绝缘性能,然而其表面又容易积累静电而带某种静电。在煤矿井下,为了安全防火防爆需要使用抗静电、抗燃烧的塑料板材来制做各种坑道用器材,例如风门、橱柜等。使用抗静电的材料制做器材,可以使器材表面的静电及时地传导入地,以避免静电积累过多而放电起火引爆。长期以来,有各种塑料制品应用于井下,但相当一部分板材达不到MT113-85《煤矿井下用非金属(聚合物)制品安全性能检验规范》所规定的标准。这些板材的表面电阻值一般在1010-1012甚至更高。因而不能应用或使用寿命较短。在美国专利U.S.4097656号所披露的对比试验中,有例14,是由聚氯乙烯粉末880g,月桂酸钙钡20g和ACETOGEN炭黑100g而制得的塑料板样,其测试结果:表面电阻值为1012。例15,是由聚氯乙烯616g,邻苯二甲酸二辛酯246g,月桂酸钙钡20g和ACETOGEN炭黑100g而制得的塑料板样,其测试结果:表面电阻值为1012。该专利又公开了一种使用由液体烃类化合物制得的炭黑,再经高温200-2200℃退火处理而最终制得的体积密度为100-180g/l(0.1-0.18g/ml),比表面积为100-1000m2/g的导电炭黑,与聚氯乙烯树脂混炼而制得的抗静电商品聚合物。这种专利聚合物确实具有导电性能,其表面电阻值也确实低(103)。但是其所使用的导电炭黑,其制法相当麻烦(从其专利说明书中可以看出)不能广泛应用之。再有在另一美国专利U.S.4558087号中,也公开了一种加入导电炭黑的抗静电硬质商品氯乙烯树脂合成物。该专利限定了其所使用的导电炭黑,具有3.00-4.00ml/g的吸油性和至少800m2/g的比表面积的特征。还指出:“如果使用吸油性小于3.00ml/g或比表面积小于800m2/g的炭黑,则得不到本身体电阻率低的塑料成型商品”。然而,使用较低的吸油性(2.5ml/g)或小得多的比表面积(70m2/g)的炭黑能否制得导电性能良好的抗静电塑料呢?这正是本发明的课题。
本发明的目的就是要反其道(上述美国专利要求的炭黑指标)而行之,采用比较易得的商品炭黑和其它改性物料,对聚氯乙烯(PVC)树脂粉进行改性处理。制成一种抗静电改性塑料板材。其抗静电性能-表面电阻值要小于3×108,其燃烧性能-无焰燃烧时间在一秒内。这种抗静电塑料板,井下使用安全,且使用寿命长。
本发明的任务是如下方案所完成的:采用本身就具有阻燃性能的聚氯乙烯(PVC)粉末,配以增塑剂、稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工改性剂,再在这些接枝聚合物中加入乙炔炭黑和、或石墨粉;经过捏合混合均匀,炼塑拉片,硫化,模压成型,制成抗静电改性塑料板材。
本发明的塑料板材配方如下:
组成分 重量比(份)
聚氯乙烯(PVC)树脂粉 100
邻苯二甲酸二辛酯 0~10
三盐基硫酸铅 3~7
二盐基硬脂酸铅 0.5~3
硬脂酸钡 0.2~1
硬脂酸铅 0.5~5
CPE(36%)增韧剂 0.5~5
ACR加工改性剂 0.5~5
乙炔炭黑 2~40
石墨粉 0~40
本发明所采用的石墨粉,要求其粒度在325目以上。所采用的乙炔炭黑,其具有35-45毫微米的平均粒径,55-70m2/g的比表面积,2.5-3.5ml/g的吸油值,0.03-0.06g/ml的视比重。这种乙炔炭黑是以碳化钙产生的乙炔气为原料,在800-1200℃的裂解反应中制得的。该炭黑由于具有最高的三元结构,所以其在塑料原料中易于分散,而且对经硫化过的塑料板的定伸强度、硬度和耐磨性性都有增强作用。本发明所选用的三盐基硫酸铅,二盐基硬脂酸铅,硬脂酸钡,硬脂酸铅是良好的稳定剂,兼有润滑剂作用。这四种添加剂与乙炔炭黑、石墨粉综合协同作用,可使本发明的抗静电改性塑料板材具有良好的稳定的电气性能。在对比其它抗静电塑料板的测试中,可满意地看出:本发明的改性塑料板材,其表面电阻值在6×107以下。而其它抗静电塑料板的表面电阻值最好的只有3×1010,有的达3×1012,而且这些板材的电气稳定性较差,随着时间延长,其表面电阻值还会升高,起不到抗静电的作用。本发明的抗静电改性塑料板使用十年其表面电阻值不变。这其中原因就在于:本发明所采用的乙炔炭黑和石墨粉混合用的缘故。据资料,本发明所采用的乙炔炭黑其国外名称常用代号为:“ACET”。这与美国专利U.S.4097656号所披露的对比试样:例14、例15所采用的炭黑-“ACETOGEN”型的大致相同。但该例14、例15的塑料产品的表面电阻值均为1012。这是由于该两试样的稳定剂润滑剂不如本发明的三盐基、二盐基铅盐钡盐与乙炔炭黑的三元结构间的协同作用的效果好。虽然美国专利U.S.4558087号指出的:如同本发明所采用的乙炔炭黑所具有的那种吸油值低于3.00ml/g,其值为2.5ml/g,而且比表面积也远低于800m2/g,只有55-70m2/g的炭黑是“得不到本身体电阻率低的塑料成型商品”的,但是本发明却以这样的“低指标”炭黑而制成了表面电阻值较低的(2×105-6×107)抗静电改性塑料板材,完全达到了煤矿井下的使用要求。这其中主要原因也在于:乙炔炭黑的三元结构与三盐基、二盐基铅、钡盐类的协同作用的结果。再由于石墨粉的导电性能好,比一切炭黑的导电性能都好,且具有较高的化学稳定性。其与上述塑料添加剂也具有协同效应。这些协同作用效果不仅使本发明的塑料板材具有较低的表面电阻值,而且使其表面电阻值稳定不变,从而延长了塑料的使用寿命。
本发明的抗静电改性塑料板材,按配方比例混合后,先经塑料高速捏合机捏合均匀,其出锅温度在110℃。再经炼塑机,炼塑拉片。最后在平板硫化机上,以160-180℃温度下,模压成型。该板材的制成品,经煤炭科学研究院上海分院测试其性能完全达到MT113-85国家标准。该板材的其他性能指标均达到GB4454-84的标准。该板材尤其用于煤矿井下,制做成坑道风门,具有抗静电,抗燃烧,耐腐蚀,抗老化的优点。
本发明几个实施例如下:
抗静电塑料板材配方 | 例1 | 例2 | 例3 | 对比 |
PVC树脂粉 | 100g | 100g | 100g | 100g |
邻苯二甲酸二辛酯 | 0 | 4g | 9g | 8g |
三盐基硫酸铅 | 3g | 4g | 3g | 0 |
二盐基硬脂酸铅 | 2g | 1.5g | 2g | 0 |
硬脂酸钡 | 0.8g | 0.6g | 1g | 0 |
硬脂酸铅 | 0.5g | 0.8g | 1g | 0 |
CPE(36%)增韧剂 | 3g | 2g | 2.5g | 3g |
ACR加工改性剂 | 1g | 3g | 4.5g | 2g |
乙炔炭黑 | 22.5g | 10g | 8g | 0 |
325目以上石墨粉 | 0 | 14g | 16g | 0 |
测试结果:(按常规密炼塑料工艺进行模压成型片再测试)
上表面电阻值下表面电阻值 | 2.5×1072.5×107 | 3×1073.6×105 | 2×1073.8×105 | 3×10133×1012 |
无焰燃烧时间洒精灯(S) | 0.96 | 0.74 | 0.91 | 2.31 |
Claims (3)
1、一种抗静电改性塑料板材,其组成分配比为:
组成份 重量比
聚氯乙炔(PVC)树脂粉 100份
邻苯二甲酸二辛脂 0-10份
三盐基硫酸铅 3-7份
二盐基硬脂酸铅 0.5-3份
硬脂酸钡 0.2-1份
硬脂酸铅 0.5-5份
CPE(36%)增韧剂 0.5-5份
ACR加工改性剂 0.5-5份
其特征在于:还含有,
乙炔炭黑 2-40份
石墨粉 0-40份
按常规塑料加工工艺方法进行捏合、炼塑、拉片、硫化、模压成型。
2、按照权利要求1所述的抗静电改性塑料板材,其特征在于:所述的乙炔炭黑,其平均粒径35-45毫微米,比表面积55-70米2/克,吸油值2.5-3.5毫升/克,视比重0.03-0.06克/厘米3。
3、按照权利要求1所述的抗静电改性塑料板材,其特征在于:所述的石墨粉为:325目以上。
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