CN108530749A - 一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺 - Google Patents

一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺，属于矿用管材技术领域。其特征在于，重量份组成为：聚丙烯树脂EPS30R 60~70份，包覆红磷5~10份，聚磷酸铵15~25份，超导炭黑6~10份，POE接枝马来酸酐增溶剂5~10份，复配抗氧剂0.5~2份，聚丙烯蜡0.5~2份，钛酸酯偶联剂0.5~1份；制备方法中先将超导炭黑、阻燃剂、聚丙烯蜡、抗氧剂在高混机中高温混合，促进各助剂之间的协同性，然后加入钛酸酯偶联剂，进行活化处理，在室温下与聚丙烯树脂EPS30R和增溶剂混合，通过双螺杆挤出造粒即得。本发明实现了环保无卤阻燃和永久抗静电；且提高了管材的加工性能和力学性能。

Description

一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺
技术领域
一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺，属于矿用管材技术领域。
背景技术
矿用管的种类非常的多，主要用于煤矿井下供排水、通风、输送煤浆、抽放瓦斯等。煤矿用聚乙烯管材必须经国家采煤机械质量监督检验中心检验合格（其性能均符合国家MT558.1-1996标准），并通过国家煤炭部的批准，获准使用“煤矿安全标志”证书。现在常用的是一种超高分子量聚乙烯管， 煤矿井下用超高分子量聚乙烯管材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（UHMWPE）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。但是众所周知，超高分子量聚乙烯管材的加工难度大，价格也高，导致制备成本和使用成本偏高。现在缺少一种加工方便、又性能优良的矿用管材。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种加工方便、又性能优良的抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于，重量份组成为：聚丙烯树脂EPS30R 60~70份，包覆红磷5~10份，聚磷酸铵15~25份，超导炭黑6~10份，POE接枝马来酸酐增溶剂5~10份，复配抗氧剂0.5~2份，聚丙烯蜡0.5~2份，钛酸酯偶联剂0.5~1份；所述的复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：0.8~1.3复配组成。
本发明的组成选择EPS30R为主料，配合一定量的包覆红磷和聚磷酸铵作为阻燃剂，实现了环保无卤阻燃，且所得的管材实现了永久抗静电；在添加适量的POE接枝马来酸酐增溶剂、特定组成的复配抗氧剂和钛酸酯偶联剂后，提高了管材的加工性能和力学性能，所得专用料能够在较低的温度下挤出成型，挤出流畅、易成型；且力学性能优良完全能够满足矿用管材的使用需求。
优选的，所述的重量份组成为：聚丙烯树脂EPS30R 63~67份，包覆红磷7~8份，聚磷酸铵22.4~23.1份，超导炭黑7~8份，POE接枝马来酸酐增溶剂7~8份，复配抗氧剂1~1.3份，聚丙烯蜡0.9~1.2份，钛酸酯偶联剂0.84~0.9份。优选的重量份组成的物料搭配更加合理，相互之间的适配性更好，所得产品加工性能和力学性能均达到本发明最佳状态。
优选的，所述的包覆红磷和聚磷酸铵的质量比为1:2.8~3.3份。优选的阻燃剂之间的组分配比，能够达到更好的阻燃效果，且能保持本专用料的加工性能。
优选的，所述的聚丙烯蜡和钛酸酯偶联剂的质量比为1:0.7~1。优选的聚丙烯蜡润滑剂和钛酸酯偶联剂的配比，对本专用料的加工性能起到更好的调节作用，且产品的力学性能更加优异。
优选的，所述的复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1~1.1复配组成。优选的复配抗氧剂组成配比对本专用料的各组分适应性最好，分散更均匀，抗氧化能力更好。
一种上述抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料的制备工艺，其特征在于：
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到75℃~85℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合12~18分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合17~23分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入造粒机，通过挤出造粒制得矿用管材专用料。
本发明的制备方法中先将超导炭黑抗静电剂、包覆红磷和聚磷酸铵组成的阻燃剂、聚丙烯蜡润滑剂、复配抗氧剂在高混机中高温混合，促进各助剂之间的协同性，然后在适当条件下加入钛酸酯偶联剂，对各助剂进行活化处理，然后在室温下与聚丙烯树脂EPS30R主物料和POE接枝马来酸酐增溶剂混合，通过双螺杆挤出造粒即得。
优选的，步骤1）中当料温达到78℃~82℃时加入所述的钛酸酯偶联剂。优选的钛酸酯偶联剂的假如温度能够更好地对各助剂进行活化处理，使各助剂的协同作用更加的明显。
优选的，步骤1）中加入所述的钛酸酯偶联剂后继续混合14~16分钟。优选的钛酸酯偶联剂对各助剂的活化处理时间，对各助剂处理充分，有利于在聚丙烯树脂EPS30R主物料中均匀分散，并发挥效用。
优选的，步骤2）中双螺杆造粒机的挤出温度：一区148℃~153℃、二区158℃~162℃、三区164℃~166℃、四区168℃~172℃、五区~十区178℃~182℃、挤出口模184℃~186℃；双螺杆造粒机的螺杆转速345~355转/分，挤出机电流160 A ~180A。优选的挤出造粒条件能够更好地保证所得专用料的性能。
与现有技术相比，本发明的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料及制备工艺所具有的有益效果是：本发明的组成选择EPS30R为主料，配合一定量的包覆红磷和聚磷酸铵作为阻燃剂，实现了环保无卤阻燃，且所得的管材实现了永久抗静电；在添加适量的POE接枝马来酸酐增溶剂、特定组成的复配抗氧剂和钛酸酯偶联剂后，提高了管材的加工性能和力学性能，所得专用料能够在较低的温度下挤出成型，挤出流畅、易成型；且力学性能优良完全能够满足矿用管材的使用需求。本发明的制备方法中先将超导炭黑抗静电剂、包覆红磷和聚磷酸铵组成的阻燃剂、聚丙烯蜡润滑剂、复配抗氧剂在高混机中高温混合，促进各助剂之间的协同性，然后在适当条件下加入钛酸酯偶联剂，对各助剂进行活化处理，然后在室温下与聚丙烯树脂EPS30R主物料和POE接枝马来酸酐增溶剂混合，通过双螺杆挤出造粒即得。检测利用本专用料制备的矿用管材，性能完全符合MT-558.1标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
实施例1
按重量份组成备料：：聚丙烯树脂EPS30R 65份，包覆红磷7.5份，聚磷酸铵22.7份，超导炭黑7.5份，POE接枝马来酸酐增溶剂7.5份，复配抗氧剂1.2份，聚丙烯蜡1.1份，钛酸酯偶联剂0.88份；其中，复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：15复配组成；
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到80℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合15分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合20分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入双螺杆造粒机，控制双螺杆造粒机的挤出温度：一区150℃、二区10℃、三区165℃、四区170℃、五区~十区180℃、挤出口模185℃；双螺杆造粒机的螺杆转速350转/分，挤出机电流170A；通过挤出双螺杆造粒制得矿用管材专用料。
实施例2
按重量份组成备料：聚丙烯树脂EPS30R 63份，包覆红磷7份，聚磷酸铵23.1份，超导炭黑7份，POE接枝马来酸酐增溶剂8份，复配抗氧剂1份，聚丙烯蜡1.2份，钛酸酯偶联剂0.84份；其中，复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1.1复配组成；
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到82℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合14分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合18分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入双螺杆造粒机，控制双螺杆造粒机的挤出温度：一区149℃、二区161℃、三区165℃、四区169℃、五区~十区181℃、挤出口模185℃；双螺杆造粒机的螺杆转速348转/分，挤出机电流175A；通过挤出双螺杆造粒制得矿用管材专用料。
实施例3
按重量份组成备料：聚丙烯树脂EPS30R 67份，包覆红8份，聚磷酸铵22.4份，超导炭黑8份，POE接枝马来酸酐增溶剂7份，复配抗氧剂1.3份，聚丙烯蜡0.9份，钛酸酯偶联剂0.9份；其中，复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1复配组成；
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到78℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合16分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合21分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入双螺杆造粒机，控制双螺杆造粒机的挤出温度：一区151℃、二区159℃、三区165℃、四区171℃、五区~十区179℃、挤出口模185℃；双螺杆造粒机的螺杆转速352转/分，挤出机电流165A；通过挤出双螺杆造粒制得矿用管材专用料。
实施例4
按重量份组成备料：聚丙烯树脂EPS30R 60份，包覆红磷10份，聚磷酸铵25份，超导炭黑6份，POE接枝马来酸酐增溶剂10份，复配抗氧剂0.5份，聚丙烯蜡2份，钛酸酯偶联剂0.5份；其中，复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：0.8复配组成；
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到75℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合18分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合17分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入双螺杆造粒机，控制双螺杆造粒机的挤出温度：一区148℃、二区158℃、三区164℃、四区168℃、五区~十区178℃、挤出口模184℃；双螺杆造粒机的螺杆转速345转/分，挤出机电流180A；通过挤出双螺杆造粒制得矿用管材专用料。
实施例5
按重量份组成备料：聚丙烯树脂EPS30R 70份，包覆红磷5份，聚磷酸铵15份，超导炭黑10份，POE接枝马来酸酐增溶剂5份，复配抗氧剂2份，聚丙烯蜡0.5份，钛酸酯偶联剂1份；其中，复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1.3复配组成；
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到85℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合12分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合23分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入双螺杆造粒机，控制双螺杆造粒机的挤出温度：一区153℃、二区162℃、三区166℃、四区172℃、五区~十区182℃、挤出口模186℃；双螺杆造粒机的螺杆转速355转/分，挤出机电流160 A；通过挤出双螺杆造粒制得矿用管材专用料。
对比例1
制备工艺同实施例1，不同的是所用的聚丙烯树脂EPS30R采用聚丙烯树脂K1003代替。
对比例2
制备工艺同实施例1，不同的是所用的包覆红磷的用量用相同量的聚磷酸铵代替。即阻燃剂只有聚磷酸铵。
对比例3
原料组成同同实施例1，不同的是步骤1）中1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂、钛酸酯偶联剂、聚丙烯树脂EPS30R和POE接枝马来酸酐增溶剂一起放入高混机进行加热混合，当料温达到85℃后继续混合12分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，混合23分钟后放料。
实施例和对比例制得的管材专用料进采用热风循环烘干机95-105℃烘干1.5-2小时后上机使用；利用挤出机基础管材，挤出成型温度：一区：145℃；二区：155℃；三区：165℃；四区：175℃：五区-六区：180℃；成型模具175-180℃。挤出转速和牵引速度根据管材壁厚自行调节。所制得的管材进行性能测试，测试结果见表1。
表1
。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上12实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于，重量份组成为：聚丙烯树脂EPS30R 60~70份，包覆红磷5~10份，聚磷酸铵15~25份，超导炭黑6~10份，POE接枝马来酸酐增溶剂5~10份，复配抗氧剂0.5~2份，聚丙烯蜡0.5~2份，钛酸酯偶联剂0.5~1份；所述的复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：0.8~1.3复配组成。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于：所述的重量份组成为：聚丙烯树脂EPS30R 63~67份，包覆红磷7~8份，聚磷酸铵22.4~23.1份，超导炭黑7~8份，POE接枝马来酸酐增溶剂7~8份，复配抗氧剂1~1.3份，聚丙烯蜡0.9~1.2份，钛酸酯偶联剂0.84~0.9份。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于：所述的包覆红磷和聚磷酸铵的质量比为1:2.8~3.3份。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于：所述的聚丙烯蜡和钛酸酯偶联剂的质量比为1:0.7~1。
5.根据权利要求1所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料，其特征在于：所述的复配抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1~1.1复配组成。
6.一种权利要求1~5任一项所述的抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料的制备工艺，其特征在于：
1）将超导炭黑、包覆红磷、聚磷酸铵、聚丙烯蜡、复配抗氧剂放入高混机进行加热混合，当料温达到75℃~85℃加入钛酸酯偶联剂后继续混合12~18分钟，物料转入低混机进行混合降至室温后，将聚丙烯树脂EPS30R、POE接枝马来酸酐增溶剂放入低混机混合17~23分钟后放料；
2）将混合均匀的物料投入造粒机，通过挤出造粒制得矿用管材专用料。
7.根据权利要求6所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料的制备工艺，其特征在于：步骤1）中当料温达到78℃~82℃时加入所述的钛酸酯偶联剂。
8.根据权利要求6所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料的制备工艺，其特征在于：步骤1）中加入所述的钛酸酯偶联剂后继续混合14~16分钟。
9.根据权利要求6所述的一种抗静电阻燃聚丙烯矿用管材专用料的制备工艺，其特征在于：步骤2）中所述的造粒机为双螺杆造粒机；双螺杆造粒机的挤出温度：一区148℃~153℃、二区158℃~162℃、三区164℃~166℃、四区168℃~172℃、五区~十区178℃~182℃、挤出口模184℃~186℃；双螺杆造粒机的螺杆转速345~355转/分，挤出机电流160 A ~180A。
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