[发明专利]一种高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料及制备方法

说明书

本发明涉及塑料母料的技术领域，提供了一种高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料及制备方法。该方法先以尿素对氮化硼纳米片进行氨基化改性，然后与氧化石墨烯纳米片进行交联反应制得复合气凝胶，再将月桂酰胺基丙基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵吸附于气凝胶的微孔内制得复合填料，进一步以11‑氨基十一酸对复合填料进行表面改性，最后与抗氧剂、阻燃剂、低密度聚乙烯树脂混合均匀并挤出造粒，制得聚乙烯母料。本发明的制备方法，可实现阻隔填料及抗静电填料在母料中的均匀分散，最终实现在燃气管道中的均匀分散，得到的燃气管道具有良好的气体阻隔性、抗静电能力等综合性能。

技术领域

本发明属于塑料母料的技术领域，提供了一种高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料及制备方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，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、不阻气等特点，因此，对于燃气管道的材质提出了更高的要求。

传统的燃气管道，常常使用钢管、铸铁管等管材，但由于此类管材存在施工复杂、抗腐蚀能力差、成本高昂等缺点，降低了市政燃气工程的经济性和安全性。随着科技的进步，高分子管材逐渐进入燃气工程领域，如聚乙烯燃气管、无规共聚聚丙烯燃气管、硬聚氯乙烯燃气管等，其中聚乙烯燃气管具有使用寿命长、安装便捷、性能可靠、成本低廉等优点，因此聚乙烯燃气管道已逐渐取代钢管等传统管材，在燃气工程中得到广泛应用。

聚乙烯燃气管在实际应用中，除了满足基本的力学性能、耐久性能和使用安装性能的同时，出于安全性的考虑，避免火灾、爆炸等安全事故的发生，对于甲烷、氧气、水蒸气等气体的阻隔性也是保证聚乙烯燃气管安全使用的基本要求。同时，由于燃气管道使用环境的复杂性，管道表面静电的产生、集聚、预防及消散也是质量、安全管理的重点。因此，提高聚乙烯燃气管道的气体阻隔性和抗静电性能，是提高燃气安全性的重要方面。

发明内容

本发明提出了一种高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料及制备方法，可实现阻隔填料及抗静电填料在母料中的均匀分散，最终实现在燃气管道中的均匀分散，得到的燃气管道具有良好的气体阻隔性、抗静电能力等综合性能。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料的制备方法，所述聚乙烯母料制备的具体步骤如下：

（1）将氮化硼纳米片、尿素加入2-羟基乙胺中，超声分散20~40min，然后在120~130℃的油浴中反应18~20h，反应结束后过滤并用无水乙醇进行洗涤，在70~80℃真空干燥8~12h，制得氨基化氮化硼纳米片；

（2）将氨基化氮化硼纳米片、氧化石墨烯纳米片加入去离子水中，超声分散20~40min，然后加入戊二醛，超声处理2~3h，得到氮化硼/石墨烯复合水凝胶，在-40~-60℃冷冻干燥8~10h，制得氮化硼/石墨烯复合气凝胶；

（3）将月桂酰胺基丙基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，搅拌至完全溶解，然后通过喷雾沉积于氮化硼/石墨烯复合气凝胶表面，使甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵被复合气凝胶的孔隙吸附，制得高阻隔、抗静电的复合填料；

（4）将11-氨基十一酸加入丁醇中，搅拌至完全溶解，然后加入复合填料，转移至水热反应釜中，在160~170℃反应6~8h，冷却、抽滤，在70~80℃真空干燥18~24h，制得表面改性复合填料；

（5）将表面改性复合填料、抗氧剂、阻燃剂、低密度聚乙烯树脂混合均匀，在120~130℃下密炼10~20min，压片切粒，然后经双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得高阻隔、抗静电的燃气管用聚乙烯母料。

优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，氮化硼纳米片10~20重量份、尿素15~25重量份、2-羟基乙胺55~75重量份。