[发明专利]用于聚氯乙烯煤矿用管的抗静电母料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗静电母料及其制备方法，以及将该抗静电母料用于挤出煤矿井下用芯-皮多层复合高强度聚氯乙烯管材之皮层的技术。

背景技术

不含增塑剂的聚氯乙烯具有阻燃、机械强度较高、耐腐蚀等优异的性能，是理想的工程用高分子材料。然而聚氯乙烯的高电绝缘性、致使塑材表面积累静电，诱发含有易燃气体与粉尘气氛的燃烧或爆炸。为了将聚氯乙烯管材用于煤矿井下，必须具有达到技术标准MT181-88的抗静电性与阻燃性。

专利GB2007696，用特导电炭黑和抗冲击改性剂与聚氯乙烯树脂掺混，再共混挤出获得的管材满足了抗静电且阻燃的要求，但是管材的机械强度不高。

专利ZL02125730.2和ZL200410006290.7提出：在预制的经增强的聚氯乙烯管材的内外挤出阻燃抗静电皮层、或涂覆阻燃抗静电涂料的方法可望获得高强度的煤矿井下用管。该技术给出的涂敷法，由于耗费大量有毒挥发性溶剂且皮层厚度不易保证，不宜连续化批量生产。该技术给出的挤出皮层则需要较高的导电填料含量才能满足管材表面的抗静电要求；而其实施的过程：炭黑与聚氯乙烯树脂及助剂的高速混合、混合后物料的输送均会严重污染空气、生产环境以及配料、输送与成型加工机械，因此也难于实施。

抗静电母料往往兼具多种功能、由专业厂用专用的设备制造、再用于塑材的生产，不但可以减少导电填料、特别是炭黑对塑材生产系统及环境的污染，所得塑材的质量也更好，因而获得技术开发。

例如，CN1033063A给出的抗静电母料，成功地用于聚丙烯纤维的抗静电。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炼制成的抗静电母料可以用于生产多种抗静电塑料制品而且具有相对较高的机械强度。

然而使用上述抗静电母料所制备的高分子材料中，导电填料都是均匀分布于基体之中的；由于“阈值”的存在、需要相当高的导电填料含量才能形成静电逸散网络，煤矿井下用塑材所要求的表面电阻更低、因而所需导电填料的含量就更高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种抗静电母料的制造方法以及由其制备的抗静电母料，使用这种母料与聚氯乙烯树脂及助剂共混后挤出的高强度聚氯乙烯芯-皮多层复合管之皮层满足煤矿井下安全使用要求。

本发明的目的之二在于提供一种煤矿井下用高强度聚氯乙烯芯-皮多层复合管，所述管的皮层中包括上述的抗静电母料。

本发明的目的之三在于提供一种煤矿井下用高强度聚氯乙烯芯-皮多层复合管的挤出制造技术。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗静电母料的制备方法，所述抗静电母料由导电填料、载体树脂、助容树脂、热稳定剂和阻燃剂组成，其中导电填料：载体树脂：助容树脂＝5～30:10～30:10～30(质量比)，热稳定剂质量为助容树脂的1～5％，阻燃剂质量为载体树脂的1～10％；所述抗静电母料采用密炼-开炼切粒机组或者密炼-挤出造粒机组制备，所述制备方法包括如下步骤：

在预热(优选预热到100～140℃)的密炼机中，依次加入所述的载体树脂、助容树脂、热稳定剂和阻燃剂后，在料温为140～160℃下密炼(优选密炼时间为2-10分钟，更优选3-5分钟)；再加入所述的导电填料，密炼(优选密炼时间为2-10分钟，更优选5-10分钟)后出料送入造粒工序，造粒得到所述抗静电母料。

根据本发明优选的制备方法，其包括如下步骤：

在5～10转/分下开动的100～140℃的密炼机中，依次加入所述的载体树脂、助容树脂、热稳定剂和阻燃剂后，在料温为140～160℃下密炼3-5分钟；再加入所述的导电填料，于20～40转/分下、密炼5-10分钟后出料送入造粒工序，造粒得到所述抗静电母料。

所述导电填料为超导电炭黑和鳞片石墨，超导电炭黑：鳞片石墨＝1:0～2(质量比)。所述鳞片石墨粒度为-250～625目。

所述载体树脂为聚烯烃树脂。优选地，所述聚烯烃树脂包括聚乙烯、聚丙烯，以及它们间任何比例的混合物或共聚物。更优选地，所述聚烯烃树脂是挤出级的。

所述助容树脂为可做聚氯乙烯抗冲击改性剂的无规聚合物，选自氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或几种的混合物。

所述阻燃剂为三氧化二锑。

所述热稳定剂为复合铅盐稳定剂、钙-锌复合稳定剂、有机锡稳定剂或复合金属皂类稳定剂中的一种。