[发明专利]一种抗静电PE燃气管及其制备方法

说明书

本申请涉及燃气管技术领域，具体公开了一种抗静电PE燃气管及其制备方法。包括以下重量份的组分：90‑100份聚乙烯、3.5‑7份抗静电母粒、4‑8份阻燃剂、5‑9份抗老化剂、30‑35份芳纶纤维、15‑20份炭黑；所述抗静电母粒包括以下重量份的组分：4‑5份高密度聚乙烯、0.3‑0.5份氧化石墨烯、1‑2份碳纤维、10‑15份去离子水、1‑2份长效抗静电剂。本申请的抗静电PE燃气管具有抗静电作用强，且抗静电效果持久，逐根热熔连接时，热熔处抗拉强度高，不易断裂的优点。

技术领域

本申请涉及燃气管材技术领域，更具体地说，它涉及一种抗静电PE燃气管及其制备方法。

背景技术

随着城市化进程不断加快，城市居民数量的日益增加，对燃气工程等市政基础设施的要求也不断提高。燃气管作为输送可燃气体的专用管道，必须具备安装方便、连接可靠、耐腐蚀、不堵气、柔软性好、使用寿命长，可以任意弯曲而不变形等特点，其中聚乙烯管强劲的发展势头最令人瞩目。

现有的聚乙烯燃气管是将PE母料与抗氧剂、阻燃剂等加入挤出机后，经喷淋冷却、定长切割后得到聚乙烯燃气管。聚乙烯本身具有较高的电阻，能够达到10¹⁰-10²⁰欧姆，作为燃气管使用时，燃气与管材发生摩擦，容易在管材上集聚静电，如果集聚的静电不能及时导出，容易产生爆炸，因此，在制备聚乙烯燃气管时，一般以混炼的方式在聚乙烯基体内加入抗静电剂，混炼在内部的抗静电剂能通过迁移弥补管材内壁上抗静电剂的损失，因而抗静电效果更持久。但抗静电剂混炼到管材内，调控与控制其与聚乙烯基体的相容性是关键，因为如果相容性太强，聚乙烯管材内的抗静电剂不能及时补充管材内壁的损失，起不到抗静电作用，而相容性太弱，抗静电剂容易积累在聚乙烯管材内壁上，加速损失，起不到持久的抗静电效果。

针对上述中的相关技术，发明人发现以混炼方式将抗静电剂加入到聚乙烯管材中，与燃气发生摩擦的管材内壁的抗静电效果难以调控，初始抗静电效果和抗静电持久性不佳。

发明内容

为了提高聚乙烯燃气管的抗静电效果及抗静电持久性，本申请提供一种抗静电PE燃气管及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种抗静电PE燃气管，采用如下的技术方案：

一种抗静电PE燃气管，包括以下重量份的组分：90-100份聚乙烯、3.5-7份抗静电母粒、4-8份阻燃剂、5-9份抗老化剂、30-35份芳纶纤维、15-20份炭黑；

所述抗静电母粒包括以下重量份的组分：4-5份高密度聚乙烯、0.3-0.5份氧化石墨烯、1-2份碳纤维、10-15份去离子水、1-2份长效抗静电剂。

通过采用上述技术方案，芳纶纤维是一种高性能合成纤维，不仅具有较高的强度和韧性，而且具有高弹性模量和耐高温、耐酸碱、低密度和热稳定性好的优点，能作为增强材料，防止聚乙烯母粒因掺入炭黑和抗老化剂，因相容性不佳而导致力学性能下降；另外抗静电母粒中使用高密度聚乙烯作为主料，其能作为相容性，改善抗静电母粒中其余组分与聚乙烯的相容性，氧化石墨烯含有羟基和环氧化物官能团，在边缘处含有羰基和羧基，具有很好的溶解性，极易与碳纤维结合，虽然其不具有导电性，但石墨烯具有优良的导电性能，将氧化石墨烯还原后，使负载石墨烯的碳纤维表面形成导电片层，加速聚乙烯表面积聚电荷的散离，使管材达到抗静电效果；碳纤维表面负载的石墨烯层层自组装，显著提高了碳纤维的抗静电性能，使碳纤维的表面电阻率降低，石墨烯在碳纤维表面形成导电网络，而碳纤维是一种具有优良导电性能的纤维，碳纤维能在管材中相互搭接形成导电通路，从而使燃气管的表面电阻率降低，利用与聚乙烯相容性较好的抗静电母粒的形式，将具有抗静电功能的组分掺入到燃气管中，能改善碳纤维在聚乙烯燃气管中的聚集，提高分散均匀度，改善抗静电效果和持久性。

且在进行燃气管的逐根热熔连接时，位于管材端头部位的碳纤维仍处于纤维状态，当两个管材的端头热熔连接时，两根管材端头的碳纤维能相互搭接，增大管材热熔连接位置的抗拉强度。