[发明专利]抗静电母料及煤矿用高强度聚氯乙烯管材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料成型材料的制备及其方法，尤其涉及抗静电母料及用此类母料制备芯-皮多层复合煤矿用高强度管材的方法。

背景技术

不含增塑剂的硬聚氯乙烯具有难燃、较高的抗拉强度、耐腐蚀等优异的性能，被作为塑料建材的主要品种。然而由于其高的电绝缘能力，表面会积累静电，诱发在含有易燃气体与粉尘的空气的燃烧或爆炸。为了将聚氯乙烯管材用于煤矿井下，需要使用抗静电技术。

英国专利GB 2007696，用特导电炭黑和抗冲击改性剂与聚氯乙烯树脂掺混，直接挤出获得的管材满足了抗静电要求，但是管材的抗冲击能力不足。

《高抗冲、高抗静电、阻燃PVC改性材料的研制》(中国塑料，1997，11(2)，22-27)，选择了更有效的抗冲击改性剂、更严格的加工条件，使管材的抗冲击强度有所提高，但仍难于满足煤矿井下生产环境对强度的高要求。

中国专利CN02125730.2和CN200410006290.7提出，在抗冲击、增强的芯层内外挤出或涂复抗静电涂层的方法，可望获得高强度的煤矿用管。但是，需要大量的导电填料与聚氯乙烯掺混后再挤出的皮层才能满足抗静电要求，而涂敷法的皮层厚度不易保证也难于连续化大批量生产。

由于上述这些制造方法，都要预先用大量的炭黑与PVC树脂及助剂干混，再输送、挤出、成型，从而会严重污染空气、环境与配料、输送与成型等机械加工系统，因而难于实施。

CN1033063A提出的抗静电母料，成功地减少了抗静电剂的用量，仅限用于聚丙烯纤维等对表面电阻要求不高的领域。CN1699465A在导电填料外面预聚合适当的单体，经粉碎后再与载体树脂混合、塑炼来制备抗静电母料的技术，可望能提高相应抗静电聚合物的机械强度；但是对导电填料进行预聚合单体处理的成本较高、污染较严重，且没有证据表明可以明显减少导电填料的用量。

发明内容

本发明的提出，旨在提供一种用于挤出制造煤矿用聚氯乙烯芯-皮复合管之皮层、使其性能满足要求的抗静电母料，以及该种母料的制备方法，和使用此种母料制备高强度煤矿用管的工艺。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种抗静电母料，其特征在于：由助容剂、载体树脂、导电填料、加工助剂组成，助容剂占10-40％，载体树脂占10-60％，导电填料占2-40％，加工助剂占2-10％。

所述助容剂为：氯醋树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

所述载体树脂为：聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯无规共聚物、聚丁烯-1，聚苯乙烯和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物。

所述导电填料为：导电炭黑、超导电炭黑、特导电炭黑、金属粉、短切碳纤维和/或鳞片石墨。

所述抗静电母料中加工助剂由热稳定剂、润滑剂、增塑剂组成，三者的比例为1-10∶0-10∶0-30。

所述热稳定剂为：三盐基性硫酸铅、二盐基性硬脂酸铅、有机锡、有机锑、复合铅、复合钡-镉-锌和/或复合钙-锌。

所述润滑剂为：硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸铅、高熔点石蜡和/或聚乙烯蜡。

所述增塑剂为：邻苯二甲酸酯、有机磷酸酯、氯烃-50和/或氯化石蜡。

本发明所述的抗静电母料按以下方法制备：将定量的助容剂、加工助剂、载体树脂、导电填料，依次加入预热的塑料捏炼机或密炼机中，经适当剪切强度与时间的混合与塑炼，排料到挤出切粒机中制备；或者排料到双辊-三辊压延组合机，再用片材切粒机制备适当形状的颗粒。所得母料颗粒经冷却后打包，送至管材配料、加工成型工序。

使用本发明的母料制备煤矿用高强度聚氯乙烯多层复合管皮层的工艺过程如下：

(1)，将聚氯乙烯树脂、抗静电母料、加工用助剂、阻燃剂、耐磨填料，按比例100∶10-40∶1-10∶0-20∶10-40，经准确称量，用通用高速干混机组混合。

(2)将步骤(1)所述干混料经异向双螺杆挤出为皮层，与另一台双螺杆挤出的、添加了增韧剂的聚氯乙烯芯层物料在专用管材机头中复合，制造内外皮层均抗静电的耐燃高强度管材，特别适用于煤矿井下送风、抽取瓦斯或喷浆。

(3)将步骤(1)所述干混料经异向双螺杆挤出为皮层，通过专用机头包覆于预制的经纤维缠绕增强的聚氯乙烯管材的外面，所制造的管材特别适用于煤矿井下的给、排水。