[发明专利]煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿用管材及其制备方法，特别是涉及一种煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材及其制备方法。

背景技术

塑料管道由于具有质轻价廉、耐腐蚀、刚柔性兼优、耐磨损、使用寿命长和安装简便等诸多优点，受到许多行业的欢迎和应用。但煤矿井下用塑料管道的条件恶劣，瓦斯是混合性负压气体，更易发生内部爆炸，所以对管道抗静电、阻燃性能有着特殊的要求；输水管线落差大，经常发生水锤作用，安全系数应该更高。现在已使用的聚氯乙烯、聚乙烯、玻璃钢等塑料管性能不易达到煤矿用管严格的技术要求，特别是耐磨、抗拉强度、抗冲击强度、抗快速开裂性能方面，存在严重缺陷和事故隐患。2005年国家安全局命令限制玻璃钢双抗管在井下使用后，对煤矿井下用双抗塑管提出了更高标准、更明确级别划分和更严格检验措施。由于现有普通塑料管材的性能无法满足煤矿井下用管的安全技术要求的，为此需要开发研究一种性能更为优良的塑料管材来满足煤矿井下用管的严格要求。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，分子量高达200万单位以上，是聚乙烯PE100分子量的十几倍，居各类塑料之首，性能十分卓越。抗冲击强度高达130KJ/M²，抗拉强度达到32Mpa以上，耐磨性能是现有塑料之冠，是普通塑料的4-7倍左右，是碳钢、不锈钢的7-10倍，抗环境应力开裂是聚乙烯PE100的2倍，耐磨耐疲劳是聚乙烯PE100的十几倍。由于UHMW-PE分子结构上没有双键和支链及结晶度等原因，故具有优良的耐化学药品性，耐低温性极佳，冰点以下具有良好冲击强度，最低使用温度达到-269℃，自润滑性、抗粘附能力极强，密度在工程塑料中最小，为钢的1/8，由于其优异的性能，用UHMW-PE树脂成型的管材与金属和其它塑料管道相比，输送流砂时，寿命比钢管提高10倍左右,比尼龙塑料管提高3倍左右,输送阻力比金属管小25%。作为工程塑料的UHMW-PE在固态时具有优良的性能，但物料熔融时，不成粘流态，而处于高弹态，熔融粘度高达108Pa.S，熔体流动指数几乎为零，是一种“顽固不化”流动性极差的难加工工程塑料品种。

目前，专利文献也有关于煤矿用管材的报道。例如:申请号201110187263.4、名称为“煤矿用三层共挤出PVC-M管材”的发明专利，该专利管材由抗静电内、外层及PVC-M中间层组成，所述的抗静电内、外层组合物包括下列组份(重量份)：PVC树脂100份，热稳定剂0.8～1.2份，增韧剂4～8份，润滑剂1.3～2.0份，流动改性剂5～10份，纳米导电炭黑6份；所述PVC-M中间层组合物包括下列组份(重量份)：PVC树脂100份，热稳定剂1.0～1.5份，增韧剂10～15份，润滑剂2.1～3.5份，填充剂0～5份。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材及其制备方法。利用本发明技术方案制备的超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材塑化良好、内外壁光滑平整，连续生产的超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材壁厚可达到40mm，并且增加了阻燃抗静电功能，降低了成本，提高了生产效率和安全系数。利用本发明制备的超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材的物理、力学、阻燃、抗静电性能分别达到煤炭部：煤矿井下用聚乙烯管材MT558.1-2005标准和中国轻工行业UHMWPE管材QB／T2668-2004标准规定的技术指标要求。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材，以重量份表示，所述煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材是由原料超高分子量聚乙烯UHMWPE 40～80份，流动改性剂3～10份，增容剂4～12份，润滑剂0.5～3份，抗静电剂6～15份，阻燃剂6～25份，预处理硫酸钙晶须15～40份，成核剂1～3份和偶联剂1～3份制成。

根据上述的煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材，所述预处理硫酸钙晶须的处理方法为：首先将40～80重量份的硫酸钙晶须放入120±10℃的烘箱内烘干2～4小时，烘干后冷却至＜70℃，冷却后放入高混机中混合5～8分钟，高混机的转速为2500±200转/分钟；然后依次加入2～6重量份的分散剂和1～5重量份的偶联剂，混合2～4分钟，接着加入10～30重量份的线型低密度聚乙烯LLDPE，再混合1～2分钟，最后出料冷却至常温，得到预处理硫酸钙晶须，待用。