[发明专利]矿用聚乙烯管材组合物

说明书

技术领域：

本发明涉及一种抗静电阻燃功能母粒和添加该母粒制得的管材。

背景技术：

随着社会经济的快速发展，塑料管材由于其优越的加工性能和物理理性能，在各个社 会领域的中应用和需求迅速增长，人们对管材性能的要求也越来越高，因此，开发用于塑 料管材的功能母粒的研究，使塑料管材具有各种特殊性能，减少成本等，已经成为当前塑 料行业面临的重要技术课题。

目前煤矿井下给、排水用管、煤矿井下正压风、喷浆用管、煤矿井下负压风、抽放瓦 斯用管等采用的金属管道产品由于本身的耐腐蚀性差、碰撞易产生火花引起矿难事故，而 逐渐被矿用塑料管道产品所取代。但煤矿井下用管道都有很高的阻燃、抗静电要求，而塑 料材料，由于其组分属于可燃、绝缘材料，所以其阻燃、抗静电性能很差，很难满足煤矿 井下这种特定的环境要求。聚乙烯材料本身的性能优越性体现在可以通过添加填料改变微 观结构，从而提高其阻燃抗静电性能。

很多塑料管材生产厂、研究单位已经开始进行这方面的研究，其中有发明专利申请 200410087639.4，该专利申请采用比较早期的国标MT558.1-1996，而且该矿用聚乙烯管材 使用在深层瓦斯抽放及瓦斯浓度高达90％以上的高危矿井下使用时，其要求的阻燃抗静电 和机械性能要求还明显不够，表面电阻率达到10⁶Ω。

本公司从配方设计、成型工艺等方面对聚乙烯的阻燃、抗静电性能进行了研究，通过 多次试验，从中开发了出如下的配方组合物。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种矿用聚乙烯管材的抗静电阻燃功能母粒组合物，还提供一 种用抗静电阻燃功能母粒组合物制得的管材。用于解决两个问题，一方面，是解决聚乙烯 管材的抗静电阻燃性能问题，使矿用聚乙烯管材的安全性能得到改善。另一方面，改善母 粒与聚乙烯树脂的相容性能，使管材的加工性能得到改善。同时也使管材的抗氧化性能等 得到改善。该母粒的双重功能特性能更有效地使抗静电和阻燃成分均匀分布在管材本体 中，而且分散性和化学性能稳定，因而抗静电及阻燃性能指标不会因使用时间长而受到影 响。

本发明的目的是这样实现的，所述的抗静电阻燃功能母粒，其特征是采用阻燃剂(优 选十溴联苯醚及三氧化二锑)、稳定剂(优选一苯基二异辛基亚磷酸酯)、抗静电剂(优 选导电碳黑)、分散剂(优选高密度聚乙烯)及填料(优选碳酸钙)。以100重量份计， 本发明组合物中含有9-20重量份导电碳黑(瑞士特密高TIMCAL生产的)，导电碳黑具有 低电阻和高电导性能，且粒径小，是一种优良的永久性的抗静电剂，添加在聚乙烯树脂中， 使得聚乙烯树脂具有永久的抗静电性能，表面电阻率只有10⁴Ω数量级，比对比文献发明 专利申请200410087639.4的小两个数量级，所述的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯，高密度 聚乙烯为乙烯均聚物，其聚合度为8800～9000，数均分子量为80000～90000，重均分子 量为300000～320000，本发明的聚合度的大小直接决定了高分子材料的机械性能。十溴联 苯迷在燃烧分解中捕捉聚乙烯降解反应生成的自由基，从而延缓或终止燃烧的链反应。同 时释放出难燃气体溴化氢，溴化氢和三氧化二锑会产生协效反应，燃烧时能在较宽的温度 范围内生成溴化锑，可有效的捕捉材料反应时产生的自由基。一苯基二异辛基亚磷酸酯为 稳定剂，可以将将阻燃剂和抗静电剂保护起来，分散剂及填料使之成形。

以100重量份计，本发明的抗静电阻燃功能母粒由下述组分组成：

i)20-35重量份高密度聚乙烯；

ii)9-20重量份导电碳黑(瑞士特密高TIMCAL生产的)；

iii)4-7重量份十溴联苯醚；

iv)1-4重量份的三氧化二锑；

v)0.5-1重量份一苯基二异辛基亚磷酸酯；

vi)40-60重量份碳酸钙；

其最佳组分配方为：

i)28.8重量份高密度聚乙烯；

ii)11.4重量份导电碳黑(瑞士特密高TIMCAL生产的)；

iii)6.3重量份十溴联苯醚；

iv)2.6重量份的三氧化二锑；

v)0.7重量份一苯基二异辛基亚磷酸酯；

vi)50.2重量份碳酸钙。