[发明专利]一种阻燃抗静电聚乙烯管材及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及管材，具体地说是一种阻燃抗静电聚乙烯管材及其制作方法。

技术背景

近年来，由于聚乙烯管材具有价廉质轻、安装方便、环保等优点，加上国家政策的推动，广泛应用于各个领域。塑料管材具有耐腐蚀性好、成本低、重量轻、寿命长、安装方便的优点，但塑料管同时有极易产生静电、易燃、耐压低和耐冲击性差、制作配方复杂、操作不便等缺点，因此，对聚乙烯材料有待于进一步调整，改善、完善其性能。

矿用聚乙烯管材除了应具备一般塑料管材的物理机械性能以外，还应满足煤矿的特殊要求即必须具有抗静电性，自熄性并且燃烧产物也不得具有毒性。聚乙烯是一种有机高分子材料，它的体积电阻率非常高，经摩擦就会产生静电，并聚集在塑料表面，可能引起火灾和瓦斯爆炸，因此必须对生产矿用管的聚乙烯树脂进行抗静电改性。目前常用的改性方法包括向树脂中添加抗静电剂或者导电碳黑和金属粉末等物质。抗静电剂是一种表面活性物质，其抗静电的机理在于抗静电剂的亲水端吸收空气中的水份，在材料表面形成一种导电水膜，从而降低表面电阻率，使已产生的静电荷迅速谢落。若表面的抗静电剂因水洗或擦落后，内部的抗静电剂分子还可以移向表面，从而恢复其抗静电性能。

在聚乙烯中加入导电炭黑，由于炭黑结构化具有较大的比表面积及较好的表面化学性质，所以能获得良好的抗静电效果。以前由于炭黑本身性能的问题，炭黑的用量达到20份以上，才能使聚乙烯具有良好的抗静电性能，但这时材料的加工性能、力学性能变差，使其在管材中的应用受到限制。ZL90106274公开了一种聚乙烯软管的制造方法，其炭黑的加入量超过20份，该专利利用交联技术弥补了加入大量炭黑造成的力学性能的损失。随着炭黑技术的不断发展，近年来在复合材料中添加较少的份数的炭黑就能获得良好的抗静电效果，但是由于导电炭黑的比表面积极大，加入树脂中仍将严重影响复合材料的熔体粘度，在挤出过程中会出现扭矩过大，挤出不稳定等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗静电和阻燃协同效应好、韧性好、质地柔软、强度高，且配料简单、制备容易的阻燃抗静电聚乙烯管材及其制作方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种阻燃抗静电聚乙烯管材，其原料组分按重量百分比为：高密度聚乙烯（HDPE）40%-60%、硼酸锌10%-20%、纳米导电炭黑20%-40%、偶联剂1%-5%、辅助剂1%-5%。

进一步地，所述纳米导电炭黑包括N330、N220、N550中的一种或多种。

进一步地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。

进一步地，所述辅助剂包括抗氧剂和填充料组成。

一种阻燃抗静电聚乙烯管材的制作方法：

1）将各原料组分按重量百分比配比混合，然后经高速捏合机充分搅拌8-12分钟，再经单螺杆挤出机中共混造粒；

2）将步骤1）中制得的颗粒再通过管材机和管材挤出辅助机挤出、烘干、挤管、冷却、定型、牵引、通过盘卷机盘卷，即得成品管材。

本发明中使用了高密度聚乙烯（HDPE）树脂，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态高密度聚乙烯的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。高密度聚乙烯具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。高密度聚乙烯具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40℃低温度下均如此。

本发明的有益效果为：

本发明阻燃抗静电聚乙烯管材抗静电和阻燃协同效应好，具有优异的抗静电性能和阻燃性能，重量轻，质地柔软，韧性好，可盘绕，耐腐蚀，可耐各种化学介质的侵蚀，其内壁光滑，阻力小，使用中不易结垢，耐磨性比橡胶管及纯聚乙烯管好，且配料简单、制备容易。本发明管材完全可以代替钢管而广泛用于排水、供水、压风、和瓦斯抽放，无毒卫生，重量轻，施工方便。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作详细描述，但是本发明不仅限于实施例。

实施例1

1）称取：高密度聚乙烯40kg，硼酸锌10kg，纳米导电炭黑40kg，铝酸酯偶联剂5kg，辅助剂5kg；

其中，纳米导电炭黑由5kgN330、15kgN220、20kgN550组成。

2）将步骤1）中所得的各原料组分混合，然后经高速捏合机充分搅拌8分钟，再经单螺杆挤出机中共混造粒；