[发明专利]一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料，由如下质量份数的原料组成：碳纳米管母料20‑50份、聚烯烃基体43‑76.5份、导电炭黑3‑6份、功能助剂0.5‑1份；所述碳纳米管母料由如下重量份的原料组成：碳纳米管6‑12份、聚烯烃基体71‑87份、丙烯基弹性体增韧剂6‑12份、极性单体马来酸单酯1‑2份、有机过氧化物引发剂0.02‑0.1份；本发明碳纳米管改性聚烯烃管道专用料以碳纳米管、纳米导电炭黑为导电剂，并添加马来酸酐接枝改性的弹性体增韧剂，解决了前期碳纤维增强的聚乙烯材料脆性大的问题；同时，通过三层共挤出的方式，仅仅将碳纳米管改性聚烯烃管道专用料置于复合管道的中间，避免了导电填料的引入对复合管道的承压能力的不利影响。

技术领域

本发明属于碳纳米管改性聚烯烃材料领域，具体涉及一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

碳纳米管(CNTs)是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管一维纳米材料。碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有优异的导电性能，且为一种高长径比的纳米碳材料。当CNTs添加到聚合物中成型时，CNTs容易随着聚合物熔体流动方向形成取向性，导致复合材料的性能具有更向异性。

塑料管道的运行状态的监测常规做法是通过在管路中外接压力表来实现，但对于长输管线尤其是埋地管线运行状态的监测是目前行业的难题。在管道中安装压力传感器、光电传感器等通过分布光纤式对信号进行传输、收集后分析的管道的运行情况是目前较为流行的监测方法，但该技术的投入成本高。专利号为ZL201910147997.6，ZL202110042251.6公开了采用短切碳纤维增强聚乙烯(PE-CF)电熔接头实现自增强、自传感的非金属管道安全保障解决方案，在提高管道接头强度的同时，实现结构损伤状态的自监测，该技术方案不仅能实现无需外接传感器(Sensor-Free)对管道运行参数与变形情况进行监测，而且能获得传统压力传感器、应变仪等无法监测到的管道材料自身损伤状态的变化，实现非金属复合管道结构健康状态的准确评估。但是在该技术方案中短切碳纤维增强聚乙烯(PE-CF)电熔接头存在以下不足：(1)短切碳纤维的加入，虽然一定程度可以提升管件的爆破压力，但是导致管件的脆性大；(2)短切碳纤维增强聚乙烯(PE-CF)电熔接头整体的电阻较低，安装在实际管路中，管路中的输送介质水及环境中的潮气、土壤中的环境均会影响短切碳纤维增强聚乙烯(PE-CF)电熔接头电阻，需要对管件进行隔绝潮气的保护，否则监测的可靠性较差；(3)以碳纤维为导电剂，材料的成本高，且存在制备工艺复杂、设备投入大等问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料及其制备方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料，由如下质量份数的原料组成：碳纳米管母料20-50份、聚烯烃基体43-76.5份、导电炭黑3-6份、功能助剂0.5-1份；

所述碳纳米管母料由如下重量份的原料组成：碳纳米管6-15份、聚烯烃基体71-87份、丙烯基弹性体增韧剂6-12份、极性单体马来酸单酯1-2份、有机过氧化物引发剂0.02-0.1份。

本发明的第二个方面，提供一种压致阻变的碳纳米管改性聚烯烃管道专用料的制备方法，包括：

按照配比将碳纳米管母料、聚烯烃基体、导电炭黑、功能助剂混合均匀，利用双螺杆反应挤出机进行熔融共混、反应、挤出造粒。