[發明專利]抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯管材專用料的制備方法

有效

• 申請號: 201010102847.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101775170A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 張煒;洪尉;吳向陽;夏晉程;趙春保
• 申請（專利權）人: 上海化工研究院;上海聯樂化工科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L83/04;C08L51/06;C08K13/02;C08K3/32;C08K3/04;C08K3/08;C08K3/36;C08K3/34;C08K3/22;F16L9/12
• 代理公司: 上海華工專利事務所 31104
• 代理人: 謝世杰

技術領域：

本發明屬于聚合物技術領域，涉及一種抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯管材的制備方法。?

背景技術：

煤礦迫切需要無鹵阻燃抗靜電的高性能新型材料。多年來，煤礦井下重大瓦斯爆炸等事故長期困擾我國煤炭行業，主要是由予煤礦井下瓦斯管等一直采用鋼管或鑄鐵管，存在著質量重、易腐蝕、易結垢、維修保養費用高、搬運安裝困難等致命弱點。盡管后來發展致部分礦井采用玻璃鋼管和聚氯乙烯(PVC)管，但這兩種材料仍然存在著許多缺點。例如玻璃鋼管質量重、易老化，使用維修不方便；PVC管受承壓易老化脆裂、韌性差，容易造成井下事故的發生。而力學性能優異的抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管材可以彌補這些缺點不足，同時它還具有密度較輕、成本低的優勢，是理想的改善替代材料。?

超高分子量聚乙烯是粘均分子量大于150萬的聚乙烯(PE)，是一種新型熱塑性工程塑料，它極高的分子量、高度纏繞的鏈段結構賦予其優異的力學性能。超高分子量聚乙烯的抗沖擊性能居塑料之首，耐低溫、在-80℃仍能保持韌性，耐腐蝕，耐磨損且自潤滑性能優異。該材料在石油化工、冶金選礦、生物醫學、微電子機械、海洋工程等高新技術領域得到研究和應用。礦山是超高分子量聚乙烯烯原料用量最大的行業。?

針對超高分子量聚乙烯的阻燃改性主要是有鹵阻燃和無鹵阻燃兩大類。有鹵阻燃劑雖然能有效提高超高分子量聚乙烯的阻燃性，但與高熔體粘度的超高分子量聚乙烯基體不相容，在擠出成型過程中容易析出聚集在管材表面而堵塞擠出口模，燃燒時還會產生有毒氣體。傳統對超高分子量聚乙烯的阻燃效果不明顯，無法在受熱情況下配合超高分子量聚乙烯形成一層能有效地隔絕熱量傳遞的膨松多孔的炭層屏障。同時與超高分子量聚乙烯的相容性不好、也容易分相析出于材料表面。?

另外，超高分子量聚乙烯的阻燃改性及應用研究不僅要考慮阻燃問題，而且必需要兼顧大添加量阻燃劑對本身已很難加工的超高分子量聚乙烯的流動性、機械性能大幅度下降問題。?

發明內容：

本發明的目的是提供一種抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯管材專用料的制備方法，該方法制備的超高分子量聚乙烯管材，在提高抗靜電性和阻燃性的同時，還保持超高分子量聚乙烯特有的優異力學性能，即管材的拉伸強度大于25MPa，斷裂伸長率大于400％，懸臂梁沖擊強度為不斷。?

本發明方法是通過以下技術方案實現的。本發明的一種抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯管材專用料的制備方法，是按重量份計，將100份超高分子量聚乙烯、5～15份導電材料、1～15份聚磷酸銨、0.1～10份聚硅氧烷、1～10份納米阻燃劑、1～10份聚合物界面橋粘劑、1～8份分散劑以及0.5～4份抗氧劑高速混合均勻，然后將混合物用單螺桿擠出機擠出成型管材，擠出時混合物熔體的溫度控制在180℃～250℃。?

所述的超高分子量聚乙烯是粘均分子量為150萬～600萬的超高分子量聚乙烯。?

所述的導電材料選自炭黑、石墨和銅粉中的一種或一種以上的混合物。?

所述的聚磷酸銨是晶體結構為II型的聚磷酸銨。?

所述的聚硅氧烷選自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和線性硅氧烷-乙炔共聚物中的一種或一種以上的混合物。?

所述的納米阻燃劑選自二氧化硅、滑石粉和氫氧化鎂中的一種或一?種以上的混合物，所述的納米阻燃劑的粒徑是10～100納米。?

所述的聚合物界面橋粘劑選自聚乙烯和馬來酸酐接枝共聚物、聚乙烯和丙烯酸接枝共聚物和聚乙烯和丙烯酰胺接枝共聚物中的一種或一種以上的混合物。?

所述的分散劑選自聚乙烯蠟、石蠟、硅油或和白油中的一種或一種以上的混合物。?

所述的抗氧劑是抗氧劑2246或抗氧劑1010。?

本發明有別于傳統的無鹵膨脹阻燃劑，采用納米阻燃劑協助磷系和硅氧烷系阻燃劑阻燃超高分子量聚乙烯，納米粒子充分分散在炭化層中起著骨架的作用，使生成的炭化層具有較好的剛性與強度，對新生炭中孔洞和裂縫起封閉作用，減少炭層裂紋和溝槽，提高炭層的質量。?