[发明专利]一种环保阻燃抗静电聚乙烯管道的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保阻燃抗静电聚乙烯管道的制备方法，尤其涉及一种用于输送煤气等易燃气体的环保阻燃抗静电聚乙烯管道的制备方法。

背景技术

聚乙烯管道是最常见的管道之一，其具有低温抗冲击性、耐化学腐蚀、耐磨等优点，在给水、排水、供热、供燃气、农业灌溉、水利工程及各种工业装置中都得到广泛应用。聚乙烯(Polyethylene，简称PE)是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，是产量最大的通用塑料之一，是一种质轻、无毒、具有较好的机械强度、优良的电绝缘性和耐化学腐蚀性能的热塑性塑料。并且成型加工方便，广泛应用于电线电缆、化工、食品、包装、机械、电子通讯、家庭装饰及土木建筑等行业，其需求量正逐年上升。聚乙烯主要分解产物有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、戊烯、1-丁烯、己烷等，其形成的降解产物同分子间链转移的路线有关。降解过程在受到氧的影响下，降解产物主要有丙醛、戊烯、正戊烷、丁醛、戊醛等。燃烧过程发现的热降解产物主要有戊烯、丁醛、1-己烯、正己烷、苯、戊醛等。聚乙烯为易燃聚合物，氧指数为17~18%，燃烧热值在聚合物材料中属于较高者，为45.9 MJ/kg，用锥形量热仪测定的热释放速率也比较高，聚乙烯是乙烯单体通过加成聚合反应合成的聚合物，在分子结构中只有碳、氢两种元素。聚乙烯大约在335讲50℃之间分解。在无氧条件下，热稳定性比较高。在惰性气氛中，聚乙烯在202℃下发生交联，在292℃时分子量开始下降，出现降解，但在372℃之前不会发生显著的分解。聚乙烯的热降解反应是无规断链及分子内和分子间转移反应，高温受热降解成低分子量物质，极易传播火焰，引发火灾。我国仅由于电线电缆引起的火灾损失，每年达50多亿元人民币，这就使聚烯烃在许多领域的应用受到限制。

随着现代阻燃技术的进一步发展，越来越多的阻燃剂出现在阻燃领域中，为社会的安全与发展做出了巨大贡献。现在人们在聚烯烃中常用的阻燃剂有两种：一种是反应型阻燃剂；另一种是添加型阻燃剂。

反应型阻燃剂是通过将一些含有阻燃元素的单体参与聚合反应，使聚合物的主链或侧链中带有阻燃元素，起到阻燃的效果。反应型阻燃剂主要有卤代酚类、卤代酸酐类、卤代醇类、卤代酯，卤代醚类。添加型阻燃剂是指以物理分散状态同高分子材料进行共混发挥阻燃作用的阻燃剂。卤系阻燃剂以其添加量少，阻燃效果显著而最为常用，在20世纪70-80年代呈经历了发展的黄金时代。虽然其用量呈逐渐下降的趋势，但目前其产量和用量仍是世界上较大的阻燃剂品种。卤系阻燃剂主要有氯系阻燃剂和溴系阻燃剂两大类。氯系阻燃剂常用的品种有氯化石蜡、氯化聚乙烯、四氯邻苯二甲酸配、四氯双酚A、六氯环戊二烯及其衍生物等。氯系阻燃剂的阻燃效果不及溴系阻燃剂，这同C-Cl键的键能比C-Br键的键能大，不易产生氯游离基有关。因而，在卤系阻燃剂中，溴系阻燃剂是绝对主流。溴系阻燃剂从分子结构分可以分为芳香族、脂肪族、脂环族及混合型四种。从化合物结构上可将其分为溴代二苯醚类、四溴双酚A类、溴代多元醇类、溴代邻苯二甲酸酐类，以及其它各种新型的溟系阻燃剂，常用的溴系阻燃剂主要有十溴联苯醚(DBDPO)、双(四溴邻苯二甲酰)乙烷等。然而，虽然卤系阻燃剂具有较好的阻燃效果，但是燃烧时放出大量的有毒气体，产生大量的有毒烟雾，对人体有较大的危害，自1986年出现的Dioxin问题以来，卤系阻燃剂尤其是溴系阻燃剂面临着巨大的环保压力。

反应型阻燃剂由于其通过聚合反应使具有阻燃功能的结构单元通过化学键连接到高分子上，因此其阻燃效果持久，而且对材料的物理力学性能影响较小，但是因为技术和价格的问题，使其推广和应用受到了很大限制。与反应型阻燃剂相比，添加型阻然剂使用方便、价格低廉，因而是目前实现聚乙烯阻燃的常用方法，常用于聚乙烯阻燃改性的添加型阻燃剂有卤系阻燃剂、无卤阻燃剂和复合阻燃体系等。

无卤阻燃剂主要包括以下几类:

（1）水合氢氧化物

目前获得主要应用的是Mg(OH)₂和Al(OH)₃两种。水合氢氧化物因其不产生二次污染、热稳定性好、同其它阻燃剂协同效应好、无毒、无腐蚀、不挥发、不产生有毒气体、价格低、来源广泛，被誉为无公害阻燃剂，是集阻燃、抑烟、填充三大功能为一体的阻燃剂。然而，无机阻燃剂添加量大影响物理机械性能，氢氧化镁添加量往往需要达到50％以上才能达到良好的阻燃效果，而大量添加Mg(OH)₂和AI(OH)₃会使聚乙烯力学性能和加工性能明显下降。

（2）磷系阻燃剂