CN107033436A - 抗静电阻燃管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电阻燃管材及其制备方法，该抗静电阻燃管材中包括80～120重量份数的聚乙烯树脂、5～10重量份数的交联剂、0.6～1.5重量份数的偶联剂、0.8～1.5重量份数的稳定剂、10～25重量份数的复合阻燃剂、5～15重量份数的复合抗静电剂、0.3～0.8重量份数的抗氧剂、3～8重量份数的分散剂。本发明中聚乙烯阻燃管材具有优异的阻燃性能，且抗静电性能高，耐候性能优异，抗老化性能好，不易脆化，力学性能(如拉伸强度、断裂伸长率等)能好。本发明的抗静电阻燃管材作为矿用管，能够用于煤矿井下用供水、排风、压风、喷浆和排放瓦斯的管道等塑料制品中。

Description

抗静电阻燃管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿用管材领域，尤其涉及一种抗静电阻燃管材及其制备方法。
背景技术
矿用管是以改性超高分子量聚乙烯为原料，经过特殊的挤出机挤出成型的。超高分子量聚乙烯是粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，被称为“神奇的塑料”，它几乎集中了各种塑料的优点，具有其他塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、不粘附等总和性能，它与普通矿用聚乙烯管材相比，各项性能均具有优势，尤其是冲击强度是普通聚乙烯管材的4倍以上。
但是现有的矿用管等级较低，一般只能达到MPE80等级，各项性能指标与使用要求差距较大；并且现有聚乙烯管材中所使用的阻燃剂，均采用传统的溴、锑复合阻燃剂，该助剂在塑化过程中会产生些许有害气体，会影响工人的身体健康，且阻燃性能难以提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗静电阻燃管材，该管材的抗静电性能好，阻燃性能高。
一种抗静电阻燃管材，包括以下重量份数的原料：
优选地，所述交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯。
优选地，所述偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、硬脂酸铜皂或聚己二酸乙二醇酯二醇。
优选地，所述复合阻燃剂中包括氢氧化铝、硅酸钠、氯化镁、十二烷基硫酸钠、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯。
优选地，所述复合抗静电剂包括钛酸正丁酯、十二烷基磷酸钠、月桂酸和乙炔炭黑。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚季铵盐改性蒙脱土或硫代二丙酸二月桂酯。
优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠、聚α-甲基苯乙烯或聚乙烯醇。
本发明还提供了上述一种抗静电阻燃管材的制备方法，制备得到的管材抗静电性能好，阻燃性能高。
一种抗静电阻燃管材的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚乙烯树脂、稳定剂、复合阻燃剂、复合抗静电剂、抗氧剂和分散剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
本发明提供的一种抗静电阻燃管材及其制备方法，该抗静电阻燃管材中包括80～120重量份数的聚乙烯树脂、5～10重量份数的交联剂、0.6～1.5重量份数的偶联剂、0.8～1.5重量份数的稳定剂、10～25重量份数的复合阻燃剂、5～15重量份数的复合抗静电剂、0.3～0.8重量份数的抗氧剂、3～8重量份数的分散剂。本发明中聚乙烯阻燃管材具有优异的阻燃性能，且抗静电性能高，耐候性能优异，抗老化性能好，不易脆化，力学性能(如拉伸强度、断裂伸长率等)能好。本发明的抗静电阻燃管材作为矿用管，能够用于煤矿井下用供水、排风、压风、喷浆和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所述类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及引用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
具体实施方式
本发明提供的一种抗静电阻燃管材，包括以下重量份数的原料：
上述技术方案中，聚乙烯阻燃管材具有优异的阻燃性能，且抗静电性能高，耐候性能优异，抗老化性能好，不易脆化，力学性能(如拉伸强度、断裂伸长率等)能好。本发明的抗静电阻燃管材作为矿用管，能够用于煤矿井下用供水、排风、压风、喷浆和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
在本发明中，聚乙烯树脂的重量份数为80～120份；在本发明的实施例中，聚乙烯树脂的重量份数90～110份；在其他实施例中，聚乙烯树脂的重量份数为95～105份。
在本发明的实施例中，交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯；上述交联剂能够使得聚乙烯树脂形成三维网状结构，从而提高聚乙烯阻燃管材的耐老化性能、拉伸强度和耐热性能。
在本发明中，交联剂的重量份数为5～10份；在本发明的实施例中，交联剂的重量份数为6～9份；在其他实施例中，交联剂的重量份数为7～8份。
在本发明中，偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷；上述偶联剂能够改善聚乙烯树脂与其他原料的界面作用，从而使得聚乙烯阻燃管材断裂伸长率、耐热性能增加。
在本发明中，偶联剂的重量份数为0.6～1.5份；在本发明的实施例中，偶联剂的重量份数为0.8～1.3份；在其他实施例中，偶联剂的重量份数为1～1.1份。
在本发明中，稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、硬脂酸铜皂或聚己二酸乙二醇酯二醇；上述稳定剂能够增加聚乙烯阻燃管材的化学稳定性和热稳定性。
在本发明中，稳定剂的重量份数为0.8～1.5份；在本发明的实施例中，稳定剂的重量份数为1～1.3份；在其他实施例中，稳定剂的重量份数为1.1～1.2份。
在本发明的实施例中，复合阻燃剂中包括氢氧化铝、硅酸钠、氯化镁、十二烷基硫酸钠、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯；上述阻燃剂与聚乙烯树脂具有良好的相容性，在提高聚乙烯阻燃管材阻燃效果的同时，不降低聚乙烯树脂的力学性能、耐候性等性能。在其他实施例中，氢氧化铝、硅酸钠、氯化镁、十二烷基硫酸钠、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的质量比为(0.5～1)：(1～2)：(0.2～0.5)：(1～3)：(5～10)。
在本发明中，复合阻燃剂的重量份数为10～25份；在本发明的实施例中，阻燃剂的重量份数为13～22份；在其他实施例中，阻燃剂的重量份数为15～20份。
在本发明的实施例中，复合抗静电剂包括钛酸正丁酯、十二烷基磷酸钠、月桂酸和乙炔炭黑；上述复合抗静电剂能够提高管材的抗静电性能；在其他实施例中，钛酸正丁酯、十二烷基磷酸钠、月桂酸和乙炔炭黑的质量比为(1～3)：(0.2～0.5)：(0.1～0.2)：(3～8)。
在本发明中，复合抗静电剂的重量份数为5～15份；在本发明的实施例红，复合抗静电剂的重量份数为8～13份；在其他实施例中，复合抗静电剂的重量份数为9～11份。
在本发明中，抗氧剂为受阻酚季铵盐改性蒙脱土或硫代二丙酸二月桂酯；上述抗氧剂能够抗聚乙烯阻燃管材氧化老化，从而延长聚乙烯阻燃管材的使用寿命。
在本发明中，抗氧剂的重量份数为0.3～0.8份；在本发明的实施例中，抗氧剂的重量份数为0.4～0.7份；在其他实施例中，抗氧剂的重量份数为0.5～0.6份。
在本发明中，分散剂为六偏磷酸钠、聚α-甲基苯乙烯或聚乙烯醇；上述分散剂均能够提高各原料的均匀性。
在本发明中，分散剂的重量份数为3～8份；在本发明的实施例中，分散剂的重量份数为4～7份；在其他实施例中，分散剂的重量份数为5～6份。
本发明还提供了一种抗静电阻燃管材的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚乙烯树脂、稳定剂、复合阻燃剂、复合抗静电剂、抗氧剂和分散剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
其中，聚乙烯树脂、稳定剂、复合阻燃剂、复合抗静电剂、抗氧剂、分散剂、交联剂、偶联剂均同上所述，在此不再赘述。
上述技术方案中，制备方法简单、生产周期短，生产效率高，制备得到的聚乙烯阻燃管材具有优异的阻燃性能且耐候性能优异，抗老化性能好，不易脆化，力学性能好。本发明的抗静电阻燃管材作为矿用管，能够用于煤矿井下用供水、排风、压风、喷浆和排放瓦斯的管道等塑料制品中。
在本发明的实施例中，挤出成型过程中，送料段温度为120～140℃，塑化段的温度为140～160℃，均化段的温度为160～180℃，口模的温度为150～
160℃。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的抗静电阻燃管材及其制备方法进行详细描述。
实施例1
将重量份数为80份的聚乙烯树脂、重量份数为1.86份的钛酸正丁酯、重量份数为0.37份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.19份的月桂酸、重量份数为5.58份的乙炔炭黑、重量份数为0.97份的氢氧化铝、重量份数为1.95份的硅酸钠、重量份数为0.39份的氯化镁、重量份数为1.95份的十二烷基硫酸钠、重量份数为9.74份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1.1份的硬脂酸铜皂、重量份数为0.3份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份数为4份的六偏磷酸钠加入到混合机中，在50℃下，混合20min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为6份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、重量份数为0.6份的氨丙基三乙氧基硅烷，在70℃下交联3h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150℃，并将得到的粒料在送料段温度为120℃，塑化段的温度为140℃，均化段的温度为160℃，口模的温度为150℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例2
将重量份数为90份的聚乙烯树脂、重量份数为1.27份的钛酸正丁酯、重量份数为0.25份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.1份的月桂酸、重量份数为3.38份的乙炔炭黑、重量份数为1.57份的氢氧化铝、重量份数为3.14份的硅酸钠、重量份数为0.65份的氯化镁、重量份数为3.93份的十二烷基硫酸钠、重量份数为15.71份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1份的聚己二酸乙二醇酯二醇、重量份数为0.4份的受阻酚季铵盐改性蒙脱土和重量份数为3份的六偏磷酸钠加入到混合机中，在55℃下，混合10min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为5份的过氧化苯二甲酰、重量份数为0.8份的氨丙基三乙氧基硅烷，在80℃下交联4.5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在160℃，并将得到的粒料在送料段温度为125℃，塑化段的温度为145℃，均化段的温度为165℃，口模的温度为153℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例3
将重量份数为95份的聚乙烯树脂、重量份数为4.09份的钛酸正丁酯、重量份数为0.82份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.26份的月桂酸、重量份数为9.83份的乙炔炭黑、重量份数为0.61份的氢氧化铝、重量份数为1.22份的硅酸钠、重量份数为0.31份的氯化镁、重量份数为1.75份的十二烷基硫酸钠、重量份数为6.11份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1.3份的硬脂酸铜皂、重量份数为0.5份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份数为6份的聚α-甲基苯乙烯加入到混合机中，在60℃下，混合14min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为3份的过氧化二异丙苯、重量份数为4份的三聚异氰酸三烯丙酯、重量份数为1份的二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯，在90℃下交联3.5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在170℃，并将得到的粒料在送料段温度为130℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为157℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例4
将重量份数为105份的聚乙烯树脂、重量份数为3.74份的钛酸正丁酯、重量份数为0.31份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.22份的月桂酸、重量份数为8.72份的乙炔炭黑、重量份数为0.78份的氢氧化铝、重量份数为1.56份的硅酸钠、重量份数为0.44份的氯化镁、重量份数为2.43份的十二烷基硫酸钠、重量份数为7.79份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为0.8份的二月桂酸二正辛基锡、重量份数为0.6份的受阻酚季铵盐改性蒙脱土和重量份数为5份的聚α-甲基苯乙烯加入到混合机中，在65℃下，混合12min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为4份的过氧化苯二甲酰、重量份数为4份的过氧化二异丙苯、重量份数为1.1份的四正丙基锆酸酯，在100℃下交联5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在180℃，并将得到的粒料在送料段温度为135℃，塑化段的温度为155℃，均化段的温度为175℃，口模的温度为160℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例5
将重量份数为110份的聚乙烯树脂、重量份数为1.55份的钛酸正丁酯、重量份数为0.39份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.17份的月桂酸、重量份数为6.89份的乙炔炭黑、重量份数为1.07份的氢氧化铝、重量份数为2.13份的硅酸钠、重量份数为0.59份的氯化镁、重量份数为3.55份的十二烷基硫酸钠、重量份数为10.66份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1.5份的二月桂酸二正辛基锡、重量份数为0.7份的受阻酚季铵盐改性蒙脱土和重量份数为8份的聚乙烯醇加入到混合机中，在70℃下，混合18min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为5份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、重量份数为5份的过氧化苯二甲酰、重量份数为1.3份的三乙醇胺硼酸酯，在75℃下交联3h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在190℃，并将得到的粒料在送料段温度为140℃，塑化段的温度为160℃，均化段的温度为185℃，口模的温度为155℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例6
将重量份数为120份的聚乙烯树脂、重量份数为2.92份的钛酸正丁酯、重量份数为0.58份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.2份的月桂酸、重量份数为7.29份的乙炔炭黑、重量份数为1.4份的氢氧化铝、重量份数为2.8份的硅酸钠、重量份数为0.42份的氯化镁、重量份数为3.36份的十二烷基硫酸钠、重量份数为14.01份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1.2份的马来酸辛基锡、重量份数为0.8份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份数为7份的聚乙烯醇加入到混合机中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为4.5份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、重量份数为4.5份过氧化二异丙苯、重量份数为1.5份的四正丙基锆酸酯，在95℃下交联4h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在200℃，并将得到的粒料在送料段温度为125℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为154℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
实施例7
将重量份数为100份的聚乙烯树脂、重量份数为3.04份的钛酸正丁酯、重量份数为0.44份的十二烷基磷酸钠、重量份数为0.19份的月桂酸、重量份数为6.33份的乙炔炭黑、重量份数为1.23份的氢氧化铝、重量份数为2.47份的硅酸钠、重量份数为0.66份的氯化镁、重量份数为3.29份的十二烷基硫酸钠、重量份数为12.35份的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、重量份数为1.15份的马来酸辛基锡、重量份数为0.5份的硫代二丙酸二月桂酯和重量份数为5份的六偏磷酸钠加入到混合机中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为3.5份的过氧化苯二甲酰、重量份数为4份的三聚异氰酸三烯丙酯、重量份数为1.05份的三乙醇胺硼酸酯，在85℃下交联4h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在175℃，并将得到的粒料在送料段温度为130℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为156℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
对实施例1～7制得的抗静电阻燃管材进行拉伸强度、断裂伸长率、耐老化保持率、电阻率、氧指数的测试，结果见表1。
表1实施例1～7制得的抗静电阻燃管材的测试结果
由表1可以看出，采用本发明的技术方案得到的管材耐老化率高，阻燃性能好，电阻率高，且力学性能满足产品需求，能够满足矿用管的性能要求。另外，将实施例1～7制得的管材在210℃，15min，热稳定性好，管材不变形。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种抗静电阻燃管材，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
所述复合阻燃剂由氢氧化铝、硅酸钠、氯化镁、十二烷基硫酸钠和甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯组成。
所述复合抗静电剂由钛酸正丁酯、十二烷基磷酸钠、月桂酸和乙炔炭黑组成。
2.如权利要求1所述的抗静电阻燃管材，其特征在于，所述交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯。
3.如权利要求1所述的抗静电阻燃管材，其特征在于，所述偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求1所述的抗静电阻燃管材，其特征在于，所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、硬脂酸铜皂或聚己二酸乙二醇酯二醇。
5.如权利要求1所述的抗静电阻燃管材，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚季铵盐改性蒙脱土或硫代二丙酸二月桂酯。
6.如权利要求1所述的抗静电阻燃管材，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠、聚α-甲基苯乙烯或聚乙烯醇。
7.一种如权利要求1所述的抗静电阻燃管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将聚乙烯树脂、稳定剂、复合阻燃剂、复合抗静电剂、抗氧剂和分散剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗静电阻燃管材。
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