[发明专利]一种煤矿用石墨烯抗静电PVC塑料穿线管及制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体提供了一种煤矿用石墨烯抗静电PVC塑料穿线管及制备方法。本发明一种煤矿用石墨烯抗静电PVC塑料穿线管及制备方法，先利用氧化石墨烯取代了PVC链中不稳定的氯原子，还原后得到石墨烯取代PVC，利于石墨烯的分散，同时利用辐照使得管材内部的取代改性PVC发生交联产生网络结构，形成含石墨烯的致密导电网络，极大改善了穿线管的抗静电性。进一步PVC分子链上的石墨烯还能吸附PVC加工降解过程中产生的HCl气体来提高PVC的热稳定性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体提供了一种煤矿用石墨烯抗静电PVC塑料穿线管及制备方法。

背景技术

穿线管的主要材料为聚氯乙烯（PVC），PVC管材具有较好的抗拉、抗压强度，但其柔性不如其他塑料管，耐腐蚀性优良，价格在各类塑料管中最便宜，但低温下较脆，尤其用作电线导管时应该具备良好的抗压、弯曲强度等性能。

在煤矿环境中，静电是一个安全隐患，因此要求所用穿线管材料具有较好的抗静电性能，且要具有良好的阻燃性能。石墨烯的出现给这个难题的破解带来了希望。石墨烯是目前世界上已知的力学强度最高 (断裂强度130GPa，杨氏模量1.0TPa)、最薄 (厚度0.3nm)、最导电 (电阻率10^-6Ω·cm，略低于最导电的金属银)、最导热 (室温下热导率达到5000W/m·k，超过目前已知导热率最高的金刚石) 等性能。石墨烯的这些优异性能，使得石墨烯极有可能成为提高塑料管道综合性能的材料。

石墨烯材料为一种由碳原子通过sp²杂化构成的蜂窝状网络结构，且是只有一个碳原子厚度的二维材料。尽管将石墨烯加入橡胶、塑料、涂料等可以大幅提高力学性能，然而，石墨烯作为一种纳米级材料，由于具有非常高的比表面积，导致其团聚非常严重。当前工艺制备矿用抗静电、阻燃的穿线导管时，通过采用纳米导电炭黑或者纳米石墨烯作为导电填料，进行抗静电管材的制备，但是此工艺存在导电填料分散不均匀，不易形成紧密相连的导电网络等缺陷，从而形象管材的抗静电性能。

中国发明专利申请号201721288008.8公开了一种石墨烯导热板温控装置；该石墨烯导热板温控装置，包括温控器、空气开关以及石墨烯芯片，所述石墨烯芯片安装于导热板内，所述石墨烯芯片上连接有两根导线。该实用新型提供一种具有新结构的石墨烯导热板温控装置，该石墨烯导热板温控装置能够自动调节室内温度，采用温足而顶凉，符合人体生理需要；在加热板下方安装温度探头，使得温控器可以调节控制地板的温度，避免地板过热而产生烫脚的现象；当地板温度低于阈值或高于阈值时，温度探头将信号传递给温控器，温控器控制加大或减小电流的输出，从而使地板温度达到阈值；该装置结构简单，使用方便，使用成本低，适于广泛推广使用。

中国发明专利申请号201710713907.6公开了一种改性白石墨烯复合硬质聚氯乙烯管材，其质量份数组成为100份管材级聚氯乙烯树脂、5～30份偶联剂、0.1～15份改性白石墨烯、5～40份填料、0.1～10份热稳定剂、0.5-15份润滑剂。还公开了该管材的制备方法，包括白石墨烯改性、共混、母粒制备、挤出成型得到改性白石墨烯复合硬质聚氯乙烯管材成品。本发明充分利用塑料改性、成型加工产业化现有设备，改性白石墨烯少量添加即可提高复合硬质聚氯乙烯管材的力学性能、抗老化性能，同时导热性和耐化学腐蚀性也得到提高，且易于加工、成本较低，普遍适用于建筑给排水、电缆穿线管和化工生产等管材领域，具有很大的应用价值。