[发明专利]抗静电、自清洁的碳纳米管管材的加工方法

说明书

本发明公开了抗静电、自清洁的碳纳米管管材的加工方法，其特征在于碳纳米管管材由碳纳米管抗静电聚合物组合物利用管材加工设备进行挤出加工获得，碳纳米管组合物包括聚合物基体65‑98.5份；碳纳米管0.5‑6份；自洁剂0.5‑4份；功能助剂0.5‑25份，并通过球磨分散制备而成，本发明的有益效果是:结合自洁剂的表面处理、固相球磨分散两种技术手段，将表面处理的碳纳米管、聚合物利用球磨的剪切、碾压、粉碎作用实现了碳纳米管在聚合物中的均匀分散，解决了碳纳米管在聚合物容易团聚、分散困难的问题；处理碳纳米管引入的自洁剂和碳纳米管的相互作用，使得制备的塑料管材的表面具有疏水、疏油性，油污、泥沙等不易粘附到管材表面，因而管材具有自清洁功能。

技术领域

本发明属于材料及管材技术领域，更具体地涉及抗静电、自清洁的碳纳米管管材的加工方法。

背景技术

塑料管道是指用塑料材质制成的管子的通称。从使用聚合物材料的不同，塑料管道可分为聚乙烯(PE)管、聚氯乙烯(PVC)管、聚丙烯(PP)管、ABS管、聚丁烯(PB)管、尼龙管等。塑料管材与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等管道相比，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等优点，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、电力和光缆护套、工业流体输送、农业灌溉、矿山领域。

管道输送介质过程中，由于摩擦作用容易产生静电，静电如果不能及时消除可能引起危险隐患如产生火灾和爆炸，特别是在化工、矿山等方面。传统方法通过添加导电填料如导电炭黑、导电石墨、金属粉来提高聚合物的抗静电性能，但导电填料的添加量一般在20％-30％, 过高的导电填料的添加引起管材发脆、耐压能力下降。专利号为CN 104277279A公开了一种阻燃抗静电的聚乙烯管材的制备方法，导电炭黑添加量为20％-40％，阻燃剂为10％-20％，而聚乙烯基体只占40％-60％，由于导电炭黑为颗粒状的近球形结构，为了达到抗静电效果，导电炭黑必须在聚合物中形成导电网络才能有良好的抗静电作用，因而添加量高。

碳纳米管(CNTs)是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管一维纳米材料。碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有优异的导电性能，但由于碳纳米管表面的惰性及高长径比的结构，其分散非常困难，往往用于导电填料的效果不佳。专利号为CN 102850628 B公开了一种用碳纳米管增强的聚乙烯管，通过添加1-10份的碳纳米管来对管材的力学性能进行增强，该专利中同时公开了采用添加导电乙炔炭黑获得抗静电效果，该专利只利用碳纳米管来增强聚乙烯而没有利用碳纳米管来提高导电性。

总之，现有技术的添加导电炭黑、导电石墨、金属粉等导电填料添加量过大而导致力学性能恶化。碳纳米管作为一种优异的纳米增强材料应用广泛，但由于其分散困难而限制了在聚合物抗静电管材中的应用。另外，塑料管道在长时间的使用过程中，泥沙沉积、油污吸附容易引起管道堵塞，管道的流量变小。

发明内容

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种碳纳米管聚合物组合物、管材及其制备方法，通过以塑料为基体，添加碳纳米管，碳纳米管经过自洁剂的处理及球磨分散，使其均匀分散在聚合物中，从而聚合物组合物及其管材具有优异的抗静电效果。由该组合物制备的管材因引入疏水性强的碳纳米管及自洁剂，表面不吸附粉尘、不易粘附水分、油污而具有自清洁功能。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：抗静电、自清洁的碳纳米管组合物，其特征在于：由以下质量份数的组分组成：聚合物基体65-98.5份；碳纳米管0.5-6份；自洁剂 0.5-4份；功能助剂0.5-25份。

优选地，所述的聚合物基体为以下聚合物中的一种：聚乙烯、耐热聚乙烯PERT、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯的三元共聚物。