CN1712442A

CN1712442A - 一种抗静电塑料复合管的原材料及其制备方法

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Publication number: CN1712442A
Application number: CN 200510010158
Authority: CN
Inventors: 徐用军; 张威震; 王福平; 张密林; 张克军; 林宝清
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2005-12-28

Abstract

一种抗静电塑料复合管的原材料及其制备方法，本发明涉及改性的聚乙烯原材料及该原料的制备方法，解决了塑料复合管原料不具备抗静电和降低管材的物理性能的问题。按重量百分比由聚乙烯60～88％、导电炭黑5～10％、导电碳酸钙5～15％、树脂1～20％、抗静电剂0.2～2％组成。制备方法：A.导电炭黑、导电碳酸钙和抗静电剂放入高混机中冷混；B.将聚乙烯、树脂放入高混机中搅拌、加热，将A获得的粉末加入高混机中预混后获得粒状混合物；C.将B的粒状混合物料送入双螺杆挤出机中挤出颗粒状的原材料。本发明的原材料生产的复合管具有优良、耐久的导电性能及管材的抗开裂性能，其耐压性、稳定性都有所改善，它还具有耐腐蚀性强、使用寿命长的特点。

Description

一种抗静电塑料复合管的原材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及改性的聚乙烯原材料及该原材料的制备方法。

背景技术：

钢骨架塑料复合管是一种新型复合压力管材。它可广泛应用于石油、化工、市政、建筑、农业、医药等行业的气体、液体的输送，是普通钢管和镀锌钢管的理想替代品，产品以其特有的防腐、耐磨、耐压、抗蠕变、安装方便以及较高的性价比等被广泛应用于石油、化工、燃气、供水、排污、采矿、海水输送等行业。钢骨架塑料复合管作为一种广泛用途的新型非金属管材，成本低、性能稳定等优点，但在油品等输送的过程中会积累静电荷。在石油产品在储运过程中，静电的产生、积累对安全生产有着极大的危害，因此抗静电管材是油品运输、油气矿作业、煤矿作业等场所的管道设备必须要求的性能参数，抗静电复合管原材料就是基于此提出的新课题。早期的导静电体采用金属或石墨为导电功能体，但金属易被氧化，容易失去导静电的功能，现已不使用。而石墨导电功能体的加入量必须在20％-30％以上，虽然具有了导静电的功能，但抗静电的同时其它物理化学性能受到了严重影响，也严重的影响了其制品的力学性能。而且由于石墨的加入量多，石墨成分易于分离出来并且悬浮于油品中不易分离，这将严重影响油品的质量。因此，以石墨为导电功能体已被石油化工行业建议不作为抗静电基材使用。另一种方法是在基材中加入普通导电碳黑，此种办法的普通导电碳黑的加入量虽然有所下降，但是在加入碳黑的同时，原材料的力学性能(断裂伸长率、耐环境应力开裂性能等)明显下降，对管材来说，这两项指标十分重要。超导电碳黑是黑色抗静电制品的较为理想导静电添加剂，但是要达到较好的抗静电性能，通常的加入量在15％左右，这样的剂量一是对制品的力学性能会产生大幅度下降，尤其是抗开裂性能将严重降低，而该性能是管材的关键性能参数；二是原料的成本将大幅度上升。

发明内容：

本发明为了解决塑料复合管原材料不具备抗静电和降低了管材的物理性能的问题，提供了一种抗静电塑料复合管的原材料及其制备方法，技术方案如下：

本发明按重量百分比由聚乙烯60～88％、纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％、AT抗静电剂0.2～2％组成。

抗静电塑料复合管原材料的制备方法，其步骤如下：

A、按重量百分比由纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％和AT抗静电剂0.2～2％放入高混机中经5～10分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末；

B、按重量百分比将HDPE聚乙烯60～88％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％在高混机中搅拌，搅拌的同时将聚乙烯加热到100～120℃，按重量百分比将步骤A经高混机冷混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中高速预混5-10分钟后获得粒状混合物；

C、将步骤B获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为130～150℃，溶体温度为190～210℃，口模温度为190～200℃的温度范围挤出颗粒状的抗静电塑料复合管的原材料。

本发明的原材料制备的抗静电钢骨架塑料复合管具有优良、耐久的导电性能，管材的抗开裂性能、耐压性、稳定性都有所改善、耐腐蚀性强、使用寿命长的特点，该原料可广泛用于抗静电的塑料制品当中。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式的抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯60～88％、纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％、AT抗静电剂0.2～2％组成。

抗静电塑料复合管的原材料配方中各组分采用的产品及性能参数：

聚乙烯：选用韩国大林产PE80级聚乙烯，牌号为4100或TR480，其主要性能为：密度：0.948，熔体流动指数：0.35(5克)，拉伸强度＞25.5Mpa，断裂伸长率：＞600％，环境应力开裂＞3000小时，冲击强度(23℃)＞30Mpa；

纳米超导电炭黑：电阻率Ω.cm：0.2～0.6；粒子形状：球状；平均粒度：100～500nm；表观密度：0.10～0.20g/cm³；

纳米导电碳酸钙：由KH550改性研制，以氧化钙或纳米碳酸钙为基体材料，利用SnO₂/SbO₂的导电性能，采用共沉淀法或表面修饰负载法制备纳米碳酸钙导电颗粒，其颗粒直径在40～400nm。该导电体的加入秉承了纳米碳酸钙在塑料中的增强增韧功能，而且还能对超导电碳黑的导电性能有协同效应，而其本身具有导电性能；

EVA树脂：对塑料的耐环境应力性能有较大改善，由于无机碳黑粒子的加入对塑料性能影响的要求，选用乙烯含量为15～18％、熔体流动指数为2～3的乙烯-醋酸乙烯EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯，线型超低分子量聚乙烯采用日本三井公司生产的牌号为S600；

AT抗静电剂：有机AT抗静电剂主要是与无机导静电材料复配起协同效应，选用适合于聚烯烃的特种表面活性剂导电剂。

具体实施方式二：本实施方式的抗静电塑料复合管原材料的制备方法的步骤如下：A、按重量百分比取纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％和AT抗静电剂0.2～2％放入高混机中经5～10分钟的充分冷混，获得分散均匀的粉末；B、按重量百分比将聚乙烯60～88％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％放入高混机中搅拌，将聚乙烯加热到100～120℃，按重量百分比将A步骤经过高混机充分冷混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，高速预混5-10分钟后获得粒状混合物；C、将步骤B获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，挤出机长径比≥30，进料口温度130～150℃，溶体温度为190～210℃，口模温度为190～200℃的温度范围挤出颗粒状的抗静电塑料复合管的原材料。

具体实施方式三：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(4100)84％、纳米超导电炭黑5％、纳米导电碳酸钙5％、EVA树脂(乙烯含18％)5％、AT抗静电剂1％组成。

具体实施方式四：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(4100)76.5％、纳米超导电炭黑7％、纳米导电碳酸钙8％、EVA树脂(乙烯含量18％)8％、AT抗静电剂0.5％组成。

具体实施方式五：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(4100)69％、纳米超导电炭黑10％、纳米导电碳酸钙5％、EVA树脂(乙烯含量18％)15％、AT抗静电剂1％组成。

具体实施方式六：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(TR480)69.5％、纳米超导电炭黑10％、纳米导电碳酸钙5％、线型超低分子量聚乙烯15％、AT抗静电剂0.5％组成。

具体实施方式七：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(TR480)72.5％、纳米超导电炭黑5％、纳米导电碳酸钙12％、线型超低分子量聚乙烯10％、AT抗静电剂0.5％组成。

具体实施方式八：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(TR480)74.5％、纳米超导电炭黑10％，纳米导电碳酸钙5％、线型超低分子量聚乙烯10％、AT抗静电剂0.5％组成。

具体实施方式九：本实施方式的一种抗静电塑料复合管的原材料按重量百分比由聚乙烯(4100)69.5％、纳米超导电炭黑10％、纳米导电碳酸钙5％、线型超低分子量聚乙烯15％、AT抗静电剂0.5％组成。

具体实施方式三至九采用具体实施方式二的制备方法得到的抗静电塑料复合管原材料生产的外径为20mm、壁厚为3mm的抗静电钢骨架塑料复合管。对上述管材采用下列测试方法检测；拉伸性能按GB/T1040-92规定的方法测定，拉伸速度为50mm/min；表面电阻率按GB1410-89规定用超高阻计测定；SCG性能(切口管实验)按GB/T18476-2001标准进行，测得的各项性能参数见表一：

表一

实施方式	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	表面电阻率(Ω)	SCG性能(切口管实验小时)
实施方式	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	表面电阻率(Ω)	SCG性能(切口管实验小时)	3	26.9	325	3.5×10⁹	＞168
4	25.5	420	2.8×10⁶	＞168	3	26.9	325	3.5×10⁹	＞168
4	25.5	420	2.8×10⁶	＞168	5	21.5	550	5.5×10⁵	＞168
6	23.5	500	6.8×10⁵	＞168	5	21.5	550	5.5×10⁵	＞168
6	23.5	500	6.8×10⁵	＞168	7	24.0	410	5.0×10⁴	＞168
8	24.8	380	2.5×105⁵	＞168	7	24.0	410	5.0×10⁴	＞168
8	24.8	380	2.5×105⁵	＞168	9	22.5	530	2.8×10⁵	＞168

Claims

1、抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于它按重量百分比由聚乙稀60～88％、纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％、AT抗静电剂0.2～2％组成。

2、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于聚乙烯采用HDPE，纳米导电碳酸钙由KH550改性研制，线型超低分子量聚乙烯选用日本三井公司的牌号为S600，EVA树脂为乙烯含量在15％～18％，熔体流动指数为1～4。

3、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于纳米导电碳酸钙的颗粒直径为40～400nm。

4、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于它按重量百分比由聚乙烯84％、纳米超导电炭黑5％、纳米导电碳酸钙5％、EVA树脂5％、AT抗静电剂1％组成。

5、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于它按重量百分比由聚乙烯76.5％、纳米超导电炭黑7％、纳米导电碳酸钙8％、EVA树脂8％、AT抗静电剂0.5％组成。

6、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于它按重量百分比由聚乙烯69％、纳米超导电炭黑10％、纳米导电碳酸钙5％、EVA树脂15％、AT抗静电剂1％组成。

7、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于它按重量百分比由聚乙烯69.5％、纳米超导电炭黑10％、纳米导电碳酸钙5％、线型超低分子量聚乙烯15％、AT抗静电剂0.5％组成。

8、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，的其特征在于它按重量百分比由聚乙烯72.5％、纳米超导电炭黑5％、纳米导电碳酸钙12％、线型超低分子量聚乙烯10％、AT抗静电剂0.5％组成。

9、根据权利要求1所述的抗静电塑料复合管的原材料，其特征在于纳米导电碳酸钙以氧化钙或纳米碳酸钙为基体材料，利用SnO2/SbO2的导电性能，采用共沉淀法或表面修饰负载法制备成颗粒。

10、抗静电塑料复合管原材料的制备方法，其特征在于该制备方法采用如下步骤：A、按重量百分比取纳米超导电炭黑5～10％、纳米导电碳酸钙5～15％和AT抗静电剂0.2～2％放入高混机中经5～10分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末；B、按重量百分比将聚乙烯60～88％、EVA树脂或线型超低分子量聚乙烯1～20％在高混机中搅拌，搅拌的同时将聚乙烯加热到100～120℃，按重量百分比将步骤A经高混机冷混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中高速预混5～10分钟后获得粒状混合物；C、将步骤B混合好的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为130～150℃，溶体温度为190～210℃，口模温度为190～200℃的温度范围挤出颗粒状的抗静电塑料复合管的原材料。