[发明专利]一种用于煤矿瓦斯抽放管道的阻燃抗静电聚乙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃抗静电聚乙烯材料技术领域，具体涉及一种应用于煤矿瓦斯抽放管道的阻燃抗静电聚乙烯及其制备方法。

背景技术

在矿井中，金属管存在易腐蚀，重量问题，以及碰撞火花等致命缺陷。目前矿井中基本都在向塑料聚乙烯管转换。聚乙烯管因质轻，耐腐蚀，耐老化，易安装等特点广泛应用于矿井中，尤其在压风，排水，通风，抽浆，排放瓦斯等方面有突出作用。

普通聚乙烯是绝缘性的，表面电阻率太高，管材表面上聚集的静电对矿井危害非常大。就以抽放瓦斯管道为例，在抽放过程中，管道内流动的主要是瓦斯，但不可避免的会夹杂一定数量的粉尘。这些带有粉尘的瓦斯气体，在管道内以一定速度流动时，气体和粉尘将与管壁发生频繁的摩擦和碰撞，从而产生强烈的静电，并伴随有火花放电现象，其电火花能量可以达到瓦斯燃点，容易引爆瓦斯。而就聚乙烯本身而言，氧指数为17.0-17.5，极易燃烧，容易造成重大事故。

聚乙烯在阻燃和抗静电方面均达不到行业的要求，这就迫切需要一种阻燃抗静电的聚乙烯材料。而阻燃与抗静电是两个相对独立的过程，阻燃与抗静电的复合技术也就显得尤为重要。阻燃与抗静电复合是个复杂的过程，在复合过程中要注意以下两个问题。

首先，要注意阻燃剂、抗静电剂与聚乙烯的相容性问题，相容性是影响聚乙烯材料的性能的主要因素。相容性适宜，一方面可以达到预期的阻燃抗静电效果，另一方面可以降低填料对聚乙烯材料力学性能的影响；相容性差则相当于在体系中引入杂质，起不到保持力学性能的作用。因此，对于无机添加剂来说，要注意如何降低无机颗粒的粒径和提高分散性；对于有机添加剂来说，则注重于选择更加相似的结构。这样才能保证阻燃剂和抗静电剂等其他助剂长期、稳定、均匀地存在于聚乙烯中。

其次，要注意防止阻燃剂与抗静电剂之间的相互削弱。对于易发生化学反应的阻燃剂与抗静电剂要避免复配使用。

阻燃剂常用的有卤系阻燃剂，无卤阻燃剂和无机阻燃剂。卤系阻燃体系在燃烧时发烟量大，产生大量腐蚀气体和有毒气体，尤其是多溴联苯醚对环境危害非常大。而且体系韧性比较差。无卤系阻燃剂，阻燃效果很好，但是与PE的相容性差，而且不稳定。

无机阻燃剂的热稳定性好，阻燃无毒，不挥发，无腐蚀性气体，发烟量小，成本低。主要有氢氧化铝，氢氧化镁，三氧化二锑，硼酸锌。但是因为常用的无机阻燃剂的目数太低，加工性能不好，机械性能差。而如果能找到合适的目数的无机阻燃剂，那么这个问题将得到很大程度的改善。

PE的抗静电改性主要有添加抗静电剂，表面涂敷导电涂料，添加导电材料三种方法。前两种技术因为使用期限问题，使用较少。一般都采用添加导电材料。导电材料有金属材料，镀金无机纤维，导电碳黑等。一般综合采用其中一种或几种可以取得理想的效果。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，提供一种可用于矿井管道使用的阻燃抗静电的聚乙烯材料，可解决现有聚乙烯的电阻率过高和易燃问题。

本发明的技术方案是：它由下述质量配比的原料制成：

聚乙烯：90-100份，金属粉末：5-25份，阻燃剂：10-30份，稳定剂：2-10份，碳黑：5-25份。

本发明中，所述的聚乙烯是低密度聚乙烯，中密度聚乙烯或高密度聚乙烯。所述金属粉末为经过表面处理的铜粉或者铝粉。目数在1600-3000。

所述阻燃剂为氢氧化铝，氢氧化镁，三氧化二锑，硼酸锌中的一种或多种。目数为-10000以上。

所述稳定剂为抗氧剂1010，1076，168或DLTP等一种或多种。

所述碳黑为粉末，纤维，片状等一种或者多种。

本发明中，为了增强聚乙烯母料的抗静电性能，采用金属粉末和碳黑相结合的改性方。其中，金属粉末为5-25份，优选范围为10-20份之间；碳黑为5-25份，优选范围为10-20份之间。

本发明中，为了改善聚乙烯母粒的阻燃性能，加入超细的无机阻燃剂，目数为-10000以上。采用氢氧化铝，氢氧化镁，三氧化二锑，硼酸锌中的一种或多种，10-30份，优选为15-25份。

本发明中，为了保证聚乙烯母粒做成管道以后的稳定性能，添加了适量的稳定剂，2-10份，优选为4-8份。

本发明提出的阻燃抗静电聚乙烯材料的制备方法为：将聚乙烯90-100份、金属粉末5-25份、阻燃剂10-30份、稳定剂2-10份、碳黑5-25份放入高速混料机中，在60-100℃的温度下高速混合，然后用双螺杆挤出机于140-200℃下熔融挤出，切割造粒，干燥获得。

本发明跟现有技术比较，具有以下几个优点：