一種聚乙烯塑料抗靜電母料、母料用導電材料及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚乙烯塑料抗靜電母料、母料用導電材料及應用，導電材料包括如下重量份的各組分：導電碳黑3～8份、導電石墨2～15份、導電碳纖維1～5份；在上述基礎上配合如下組份形成母料：高密度聚乙烯5～20份、線型低密度聚乙烯0～15份、酚類抗氧劑0.4～0.8份、鈦酸酯偶聯(lián)劑0.1～1份、鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1～1份、分散劑0.4～2份；上述導電材料及母料可用于制備聚乙烯礦用管。本發(fā)明采取了不同形態(tài)的多種永久性導電體復配方式形成聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料，克服了單獨使用導電碳黑的不足，可制成抗靜電性能好的專用母料，用較小的母料添加量及較少的成本就能保證聚乙烯塑料較高的抗靜電性能，同時也減少了對力學性能的傷害。
【專利說明】一種聚乙烯塑料抗靜電母料、母料用導電材料及應用
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及聚乙烯塑料領域，具體地，涉及一種聚乙烯塑料抗靜電母料、母料用導電材料及它們在制備煤礦井下用聚乙烯管材中的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]礦用塑料管是我國煤炭行業(yè)的重要裝備之一，用于煤炭井下給排水、瓦斯排放、風力輸送等，是確保井下安全生產(chǎn)的必備條件。隨著國家對安全生產(chǎn)的日趨重視，煤礦用塑料管得到越來越廣泛的應用。
[0003]根據(jù)相關國家標準，煤礦用塑料管必須達到較高級別的抗靜電標準，最高級別為表面電阻小于IXio6歐姆。對于本身是絕緣體的聚乙烯來說，要達到這個指標，同時兼顧阻燃、耐壓、力學等性能是比較困難的。
[0004]目前國內(nèi)比較普遍的使用導電炭黑作為導電材料制成母料進行添加，盡管也能達到標準，但是有成本高，添加量大，力學性能嚴重下降等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的第一個目的在于提供一種聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料，使其可有效地提高聚乙烯塑料抗靜電母料的抗靜電性、并能降低成本，提高經(jīng)濟效益，以克服單獨使用導電炭黑作為導電 材料制成母料進行添加所存在的缺陷，在保證聚乙烯塑料較高抗靜電性能的同時兼顧力學性能。
[0006]本發(fā)明的第二個目的在于提供一種聚乙烯塑料抗靜電專用母料，使用其制備聚乙烯塑料，成本低、添加量小且可在保證聚乙烯塑料較高抗靜電性能的同時兼顧力學性能。
[0007]本發(fā)明的第三個目的是提供一種聚乙烯塑料，使其具有成本低且在保證聚乙烯塑料較高抗靜電性能的同時兼顧阻燃、耐壓和力學性能。
[0008]本發(fā)明的第四個目的是提供上述聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料在制備煤礦井下用聚乙烯管材中的應用。
[0009]本發(fā)明的第五個目的是提供上述聚乙烯塑料抗靜電專用母料在制備煤礦井下用聚乙烯管材中的應用。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0011]一種聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料，包括如下重量份的各組分:
[0012]導電碳黑 3~8份
[0013]導電石墨 2~15份
[0014]導電碳纖維I~5份。
[0015]一種聚乙烯塑料抗靜電專用母料，包括如下重量份的各組分:
[0016]高密度聚乙烯5-20 份
線型低密度聚乙烯0-15 份
導電碳黑3~8 份
導電石墨2~15 份
導電碳纖維1 ~ 5 份
酚類抗氧劑0.4 ~ 0.8份
欽酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ 1 份
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ 1份
分散劑0.4 ~ 2 份。
[0017]進一步地,包括如下重量份的各組分:
[0018]
高密度聚乙烯10份
線型低密度聚乙烯10份
導電碳黑5份
導電石墨10份
導電碳纖維2份
酚類抗氧劑0.6份
欽酸酯偶聯(lián)劑0.6份
[0019]
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.6份
分散劑1份
[0020]進一步地，所述分散劑為聚乙烯蠟和/或乙撐雙硬脂酰胺EBS。
[0021]一種聚乙烯塑料，由高密度聚乙烯、阻燃母料及抗靜電母料制成，所述抗靜電母料采用上述的聚乙烯塑料抗靜電專用母料；按重量百分含量計，所述聚乙烯塑料抗靜電專用母料的加入量為15-30%。
[0022]進一步地，所述聚乙烯塑料呈管狀，用于礦井下。
[0023]上述聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料及聚乙烯塑料抗靜電專用母料可應用于制備煤礦井下用聚乙烯管材。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0025]1、本發(fā)明采取了不同形態(tài)的多種永久性導電體“導電石墨、碳纖維和導電碳黑”復配方式形成聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料，利用導電性能相近和形態(tài)互補的特點，可制成抗靜電性能更好的專用母料。用較小的母料添加量就能保證聚乙烯塑料較高抗靜電性能，同時也減少了對力學性能的傷害。
[0026]2、本發(fā)明克服了單獨使用導電碳黑的不足，如使用粒徑過小的碳黑、比表面積過大導致表面能極大，極易團聚，屬于功能過剩，成本增高。本發(fā)明的母料含碳量可大于50%，價格不超過20000元/噸，在產(chǎn)品質(zhì)量達到國家標準的同時，使整個配方成本比用導電炭黑母料降低3%以上。將它用于高密度聚乙烯礦用管中，可賦予礦用管抗靜電性和均勻的黑色。礦用管成品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝均不受影響。且可保護礦用管在使用期內(nèi)全壽命抗靜電，并能保證該礦用管在回收再利用時抗靜電性能不下降。
[0027]3、利用多元導電材料后可有效地提高聚乙烯塑料礦用管抗靜電母料的抗靜電性、并能降低成本，提高經(jīng)濟效益，且可減少使用炭黑帶來的環(huán)境污染，降低勞動強度，節(jié)約能源。符合低碳經(jīng)濟的大趨勢。
【具體實施方式】
[0028]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029](I)聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料的配方為(重量份):
[0030]導電碳黑 3~8份
[0031]導電石墨 2~15份
[0032]導電碳纖維I~5份。
[0033]把所得到的導電材料進行表面多元處理，使其表面覆蓋鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑以及分散劑的包覆層。
[0034]
導電碳黑3~8份
導電石墨2~15份
導電碳纖維I ~ 5份
鈥酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ 1份
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1~1份
分散則0.4 ~ 2份
[0035]處理工藝:在高速 混合機中加入上述物料，在60_105°C、≥550RPM運轉(zhuǎn)10_60分
鐘即可。
[0036]分散劑是聚乙烯蠟和/或乙撐雙硬脂酰胺(EBS)。
[0037]把處理好的上述物料和其他物料混合后放入雙螺桿擠出機擠出造粒，經(jīng)冷卻后包裝即得成品。
[0038](2)聚乙烯礦用管抗靜電專用母料的配方為(重量份):
[0039]高密度聚乙烯5~20 份
線型低密度聚乙烯0-15 份
導電碳黑3~8 份
導電石墨2~15 份
導電碳纖維I ~ 5 份
酚類抗氧劑0.4 ~ 0.8 份
鈥酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ I 份
[0040]
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ I 份
分散劑(聚乙烯蠟、EBS)0.4 ~ 2 份。
[0041]上述配方的生產(chǎn)工藝為:混合-熔融擠出造粒-包裝。具體為將上述物料計量
后加入高速混合機混合，20分鐘后出料，然后典型的用雙螺桿擠出切粒，加工的溫度為
100-2200C，經(jīng)上述方法得到的產(chǎn)品為長度2~4毫米、直徑3~5毫米的圓柱狀黑色有
光澤顆粒，冷卻后即為成品，具備抗靜電功能。其性能可達到:熔體流動速率:0.1~0.5
(190。。，IOkg);表面電阻:≤IO7歐姆。
[0042]上述抗靜電專用母料用于HDPE (高密度聚乙烯)礦用管的生產(chǎn)，添加量為15-30
份，視產(chǎn)品用途而調(diào)整。
[0043]應用實例1:
[0044]聚乙烯礦用管抗靜電專用母料的應用實例I
[0045]配方為:
[0046]
高密度聚乙烯20 份
線型低密度聚乙烯O 份
導電碳黑3 份
導電石墨15 份
導電碳纖維I 佾
臉類抗氧劑0.4 份
欽酸酯偶聯(lián)劑0.1 份
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1 份
分散劑(聚乙烯蠟和EBS )2 份[0047]將上述物料計量后加入高速混合機混合，20分鐘后出料，進入雙螺桿擠出機擠出切粒，冷卻后即為成品。其性能可達到:熔體流動速率:0.1~0.5 (190°C, IOkg);表面電阻IO7歐姆。將本品30份和62份HDPE、8份阻燃母料混合后擠出聚乙烯煤礦用給排水管，其表面電阻可達到IO8歐姆，其余性能指標也達到相應行業(yè)標準MT558.1——2005要求，比使用普通純導電炭黑制造的抗靜電母料降低成本5%以上，主機電流下降5%以上。
[0048]應用實例2
[0049]聚乙烯礦用管抗靜電專用母料的應用實例2
[0050]配方為:
[0051] 高密度聚乙烯10份
線型低密度聚乙烯10 份
導電碳黑5 份
導電石墨10 份
導電破纖維2 份
驗類抗氧劑0.6 份
欽酸酯偶聯(lián)劑0.6 份
鋁酸酯偶聯(lián)劑0.6 份
聚乙烯蠟I 份
[0052]將上述物料計量后加入高速混合機混合，20分鐘后出料，進入雙螺桿擠出機擠出切粒，冷卻后即為成品。其性能可達到:熔體流動速率:0.1~0.5 (190°C, IOkg);表面電阻IO4歐姆。將本品30份和62份HDPE、8份阻燃母料混合后擠出聚乙烯煤礦用導風管，其表面電阻可達到IO6歐姆，其余性能指標也達到相應行業(yè)標準MT558.1——2005要求，比使用普通純導電炭黑制造的抗靜電母料降低成本15%以上，主機電流下降5%以上。
[0053]應用實例3
[0054]聚乙烯礦用管抗靜電專用母料的應用實例3
[0055]配方為:
[0056]高密度聚乙烯5份
線型低密度聚乙烯15 份
導電碳黑8份
導電石墨2份
導電碳纖維5份
臉類抗氧劑0.8 份
鈥酸酯偶聯(lián)劑I份
鋁酸酯偶聯(lián)劑I份
EBS0.4 份
[0057]將上述物料計量后加入高速混合機混合，20分鐘后出料，進入雙螺桿擠出機擠出切粒，冷卻后即為成品。其性能可達到:熔體流動速率:0.1~0.5 (190°C, IOkg);表面電阻IO3歐姆；將本品30份和62份HDPE、8份阻燃母料混合后擠出聚乙烯煤礦用瓦斯管，其表面電阻可達到IO6歐姆，其余性能指標也達到相應行業(yè)標準MT558.1——2005要求，比使用普通純導電炭黑制造的抗靜電母料降低成本10%以上，主機電流下降5%以上。
[0058]目前市場上對 照實例
[0059]聚乙烯礦用管抗靜電專用母料的目前市場上對照配方及應用實例
[0060]配方為:
[0061]
高密度聚乙烯20 份
線型低密度聚乙烯5 份
導電碳黑20份
酚類抗氧劑2份
欽酸酯偶聯(lián)劑I 份
[0062]
鋁酸酯偶聯(lián)劑I 份
聚乙烯蠟4份
[0063]將上述物料計量后加入高速混合機混合，20分鐘后出料，進入雙螺桿擠出機擠出切粒，冷卻后即為成品。其性能可達到:熔體流動速率:0.1~0.5 (190°C, IOkg);表面電阻IO4歐姆。將本品42份和50份HDPE、8份阻燃母料混合后擠出聚乙烯煤礦用瓦斯管，其表面電阻可達到IO6歐姆，其余性能指標也達到相應行業(yè)標準MT558.1—2005要求。這都是目前市場上最通用的聚乙烯礦用瓦斯管的生產(chǎn)配方。由于抗靜電母料使用比例高達42%，使得管材總配方成本很高。但是由于導電碳黑極難均勻分散到管材里，而管材生產(chǎn)設備又沒有混煉能力，所以在達到同等抗靜電性能(按上述標準為IO6歐姆)的前提下，抗靜電母料添加量就成了影響管材成本的關鍵因素。
[0064]由上述對照可見:使用本發(fā)明配方生產(chǎn)的聚乙烯礦用管抗靜電專用母料生產(chǎn)的聚乙烯煤礦井下用管材，在抗靜電性能(表面電阻可達到IO6歐姆)和其余性能指標都達到相應行業(yè)標準MT558.1——2005要求的前提下，大大減少了價格最昂貴的關鍵材料導電碳黑的使用量，并且降低了抗靜電母料的使用量達10%之多，從而有效地實現(xiàn)了管材生產(chǎn)成本的下降。
[0065]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。`
【權(quán)利要求】
1.一種聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料，其特征在于，包括如下重量份的各組分: 導電碳黑 3~8份 導電石墨 2~15份 導電碳纖維I~5份。
2.—種聚乙烯塑料抗靜電專用母料，其特征在于，包括如下重量份的各組分:高密度聚乙烯5~20 份線型低密度聚乙晞0~15份導電碳黑3~8份導電石墨2~15份導電碳纖維I ~ 5份酚類抗氧劑0.4 ~ 0.8份欽酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ I份鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1 ~ I份分散劑0.4 ~ 2 分
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯塑料抗靜電專用母料，其特征在于，包括如下重量份的各組分:高密度聚乙晞10份線型低密度聚乙烯10 份導電碳黑5 份導電石I?ο 份導電碳纖維2 份酚類抗氧劑0.6 份欽酸酯偶聯(lián)劑0.6 份鋁酸酯偶聯(lián)劑0.6 份分散劑I 份
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的聚乙烯塑料抗靜電專用母料，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯蠟和/或乙撐雙硬脂酰胺EBS。
5.一種聚乙烯塑料，由高密度聚乙烯、阻燃母料及抗靜電母料制成，其特征在于，所述抗靜電母料采用權(quán)利要求2-4任一項所述的聚乙烯塑料抗靜電專用母料；按重量百分含量計，所述聚乙烯塑料抗靜電專用母料的加入量為15-30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乙烯塑料，其特征在于，所述聚乙烯塑料呈管狀，用于礦井下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯塑料抗靜電母料用導電材料在制備煤礦井下用聚乙烯管材中的應用。
8.權(quán)利要求2-4任一項所述的聚乙烯塑料抗靜電專用母料在制備煤礦井下用聚乙烯管材中的應 用。
【文檔編號】F16L9/12GK103739917SQ201410010382
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】萬青 申請人:北京工商大學