CN1487014A

CN1487014A - 抗静电阻燃聚乙烯复合管材及制备工艺

Info

Publication number: CN1487014A
Application number: CNA031388078A
Authority: CN
Inventors: 刘卫房
Original assignee: ZIBO JIUHE PLASTIC PRODUCT CO Ltd
Current assignee: ZIBO JIUHE PLASTIC PRODUCT CO Ltd
Priority date: 2003-07-12
Filing date: 2003-07-12
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: CN1221604C

Abstract

抗静电阻燃聚乙烯复合管材，其重量组成为：含溴阻燃剂5～15％、含锑化合物3～10％、导电性碳黑5～8％、聚乙烯蜡1～3％、抗氧剂0.5～3％、余量的聚乙烯。导电性炭黑最好采用改性导电性碳黑，改性条件为：导电性碳黑在30～1000Pa真空条件下，经100～300℃加热10分钟以上。聚乙烯最好采用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合组成，低密度聚乙烯为管材组成总量的15～30％、高密度聚乙烯为管材组成总量的30～70％。本发明的优点是管材的抗静电和阻燃协同效应好，并具有优良的物理机械性能，管材的抗静电性能是永久性的，不会随时间的推移而消失，可以极大的提高煤矿作业的安全系数。

Description

抗静电阻燃聚乙烯复合管材及制备工艺

技术领域

本发明涉及抗静电阻燃聚乙烯复合管材及制备工艺，该复合管材更适宜煤井使用。

背景技术

在井下矿用管材中，用塑料管材代替金属管已越来越受到重视。塑料管材受到人们的青睐，是因为它不仅成本低，重量轻，安装方便，而且耐腐蚀性能好，井下使用寿命长，但同时也存在易燃，易产生静电等缺点，因此，国内有很多人致力于塑料管材的改进。

在阻燃改性方面，主要是通过在树脂中加入添加型阻燃剂。阻燃剂种类很多，可以单独使用一种类型的，也可以将几种阻燃剂混合使用。常使用的有含溴阻燃剂和含锑化合物。抗静电改性方面，主要有两种方法：一是在制品表面采用电镀、涂覆、粘贴等方式，该方法成本高，污染大。二是添加法，在非极性树脂中添加抗静电剂或导电性填料，但因有些措施不得当，其静电效果往往不能长久，致使这种管材的推广使用受到一定的限制。作为聚乙烯管材，基料一般采用高密度聚乙烯或低密度聚乙烯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗静电性能持久、优异的抗静电阻燃聚乙烯复合管材及其制备工艺，本发明的目的还可以在保持抗静电、阻燃性能的基础上提高管材的物理机械性能。

本发明的抗静电阻燃聚乙烯复合管材，其特征在于其重量组成为：

含溴阻燃剂5～15％、含锑化合物3～10％、导电性碳黑5～8％、聚乙烯蜡1～3％、抗氧剂0.5～3％、余量的聚乙烯。

导电性碳黑是一种永久性抗静电剂，添加后塑料材料不会因水洗、磨损等原因在长期使用中丧失抗静电性能，如山东华光炭黑厂生产的导电性碳黑C，它是从齐鲁石化公司石油裂解物中采集生成，具有一种特殊的空壳结构，临界添加量较小，对物料其他性能的影响较小。其微粒在单位质量相同的情况下，具有最大的表面积，因此与聚乙烯基体的接触面积大，易于形成较为完善、均匀的导电网络。由于炭黑粒子表面存在众多未配对电子，炭黑粒径尺寸接近纳米级，粒间易以化学吸附形成牢固的链枝状三维结构凝聚体，导电性能好，但却不易分散，只有在较大的剪切混合力作用下，才能在基体中很好地分散，而炭黑导电改性效果的高低取决于他的分散形态。因此为了增加导电性炭黑与基体树脂的润湿能力，提高界面粘接强度，又不致使其因长时间的剪切混合导致导电能力的降低，本发明最好对导电性炭黑进行改性处理，即组成中最好采用改性导电性碳黑：

改性条件为：导电性碳黑在30～1000Pa真空条件下，经100～300℃加热10分钟以上，一般10～60分钟。改性导电性碳黑添加到聚乙烯树脂中，进一步增加了碳黑的比表面积，促进石墨化，有效地消除碳黑表面的活性基团，提高了碳黑自身的导电率，又便于其适度分散，较好地解决了加工时分散性与导电性的矛盾。导电性碳黑与聚乙烯树脂在密炼过程中发生接枝反应，造成母粒后再与其它材料复合制成的管材不仅很好地保证了材料的导电性，而且极大地改善了导电的稳定性，使管材的抗静电性能永久存在。

本发明的阻燃剂采用含溴阻燃剂和含锑化合物并用，阻燃效果好，热稳定性高，最佳地发挥阻燃的作用。含溴阻燃剂有许多市售产品，如溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、溴化苯氧基树脂、溴化亚胺、十溴二苯醚等，优选十溴二苯醚；含锑化合物也采用市售产品，如三氧化二锑、四氧化三锑、锑酸钠、酒石酸锑等，优选三氧化二锑。三氧化二锑与十溴二苯醚配合使用，可生成阻燃作用大的五氧化二锑，隔绝效应强，同时能稀释可燃气体的浓度并促进树脂表面炭化，具有很好的阻燃协同作用，共同发挥良好的阻燃效果。

聚乙烯为本发明的树脂基体，它既可以如已有技术一样采用高密度聚乙烯，也可以采用低密度聚乙烯，本发明优选采用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合组成，低密度聚乙烯为管材组成总量的15～30％、高密度聚乙烯为管材组成总量的30～70％。高密度聚乙烯与低密度聚乙烯按一定配比配合使用，保证挤出的管材具有优良的物理和机械性能，完全能够满足井下长期使用的要求。

所述抗氧剂采用市售的各种产品，如抗氧剂1010或抗氧剂168。

本发明管材的制造工艺，包括如下步骤：

(1)制备阻燃剂母料：将含溴阻燃剂、含锑化合物、抗氧剂、低密度聚乙烯混合均匀挤出造粒，其中低密度聚乙烯为管材组成总量的5～10％；

(2)制备抗静电母料：将导电性碳黑、聚乙烯蜡、抗氧剂、低密度聚乙烯混合均匀密炼、造粒，其中低密度聚乙烯为管材组成总量的10～20％；

(3)制备管材专用料：将阻燃剂母料、抗静电母料、高密度聚乙烯混合均匀挤出造粒，高密度聚乙烯为为管材组成总量的30～70％；

(4)管材专用料挤出管材，经定型、冷却、牵引得到成品。

在上述制备工艺中，制备阻燃剂母料和制备抗静电母料各自所用的抗氧剂分别为抗氧剂总量的一半即可。当基体聚乙烯均采用高密度聚乙烯或低密度聚乙烯时，制备阻燃剂母料所用聚乙烯的量为管材组成总量的5～10％，制备抗静电母料所用聚乙烯的量为管材组成总量的10～20％，余量为制备管材专用料所用聚乙烯的量。

在上述制备工艺中，导电性碳黑仍然最好采用改性的导电性碳黑，改性的导电性碳黑它不仅具有普通碳黑可有效降低塑料体积电阻率的作用，而且因其生产工艺特殊，又在特定条件下进行高温热处理，然后添加到聚乙烯中，经密炼机密炼，改进碳黑的分散性，做成母粒后再和其他原料混合挤出，在管材中形成分布相对均匀的导电网络，极大地提高管材的抗静电性能。

本发明的优点：

管材的抗静电和阻燃协同效应好，并具有优良的物理机械性能，管材的抗静电性能是永久性的，不会随时间的推移而消失，可以极大的提高煤矿作业的安全系数，适用于煤矿井下给排水、送风或抽送瓦斯等气体的管材。

以下为管材相关性能指标测试结果：

1、酒精喷灯燃烧性能：

6根总和(S) 最大单值(S)

燃烧时间标准值实测值标准值实测值

有焰燃烧 ≤18.00 4.8 ≤10.00 1.2

无焰燃烧 ≤120.00 6.7 ≤60.00 1.6

2、导电性能：

标准值实测值

内表面电阻平均值( ) ≤1.0×10⁹ 3.2×10⁴

外表面电阻平均值( ) ≤1.0×10⁹ 7.6×10⁴

3、物理机械性能：

标准值实测值

扁平试验无裂缝无裂缝

拉伸强度，Mpa ≥7.8 13.62

拉伸断裂伸长率，％ ≥200 527.13

以上测试中标准值是按照标准MT558.1-1996测试的，实测值为5次的平均值，管材的规格为φ110。

具体实施方式

以下实施例用以说明本发明，但不限制本发明。

实施例一：重量组成为：

十溴二苯醚10％、三氧化二锑7％、导电性碳黑6％、聚乙烯蜡2％、抗氧剂10102％、低密度聚乙烯25％、高密度聚乙烯48％。

导电性碳黑经过如下改性处理：导电性碳黑在300Pa真空条件下，经300℃加热10分钟。

制造工艺按照本发明所述的制造工艺。

实施例二：重量组成为：

十溴二苯醚15％、三氧化二锑3％、导电性碳黑8％、聚乙烯蜡3％、抗氧剂1010 3％、低密度聚乙烯15％、高密度聚乙烯53％。

导电性碳黑的改性处理为：导电性碳黑在500Pa真空条件下，经200℃加热30分钟。

实施例三：重量组成为：

十溴二苯醚5％、三氧化二锑10％、导电性碳黑5％、聚乙烯蜡1％、抗氧剂168 1％、低密度聚乙烯30％、高密度聚乙烯48％。

导电性碳黑的改性处理：导电性碳黑在30Pa真空条件下，经100℃加热60分钟。

实施例四：重量组成为：

十溴二苯醚5％、三氧化二锑3％、导电性碳黑5％、聚乙烯蜡1％、抗氧剂168 1％、低密度聚乙烯15％、高密度聚乙烯70％。

实施例五：重量组成为：

十溴二苯醚5％、三氧化二锑10％、导电性碳黑5％、聚乙烯蜡1％、抗氧剂168 1％、高密度聚乙烯78％。

导电性碳黑的改性处理：导电性碳黑在100Pa真空条件下，经300℃加热40分钟。

实施例六：重量组成为：

溴化聚苯乙烯12％、四氧化三锑5％、导电性碳黑7％、聚乙烯蜡2％、抗氧剂1682％、低密度聚乙烯72％。

导电性碳黑的改性处理：导电性碳黑在1000Pa真空条件下，经100℃加热10分钟。

Claims

1、一种抗静电阻燃聚乙烯复合管材，其特征在于其重量组成为：

2、根据权利要求1所述的复合管材，其特征在于所述导电性碳黑为经过如下条件改性的导电性碳黑：导电性碳黑在30～1000Pa真空条件下，经100～300℃加热10分钟以上。

3、根据权利要求1所述的复合管材，其特征在于所述聚乙烯高密度聚乙烯和低密度聚乙烯组成，低密度聚乙烯为管材组成总量的15～30％、高密度聚乙烯为管材组成总量的30～70％。

4、根据权利要求1所述的复合管材，其特征在于所述含溴阻燃剂为十溴二苯醚，含锑化合物为三氧化二锑。

5、根据权利要求1所述的复合管材，其特征在于所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂168。

6、一种制造权利要求1所述复合管材的工艺，其特征在于包括如下步骤：

(4)管材专用料挤出管材，经定型、冷却、牵引得到成品。

7、根据权利要求6所述的工艺，其特征在于所述导电性碳黑为经过如下条件改性的导电性碳黑：导电性碳黑在30～1000Pa真空条件下，经100～300℃加热10分钟以上。