[發明專利]一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物及其制備方法

無效

• 申請號: 201110348531.6
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102432939A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 楊軍忠;姜立忠;江楓丹;隋軼巍;李瑞亢;胡衍平
• 申請（專利權）人: 中國藍星（集團）股份有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L71/12;C08L23/14;C08L51/06;C08K13/02;C08K3/04;C08K5/06;C08K3/22;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;王加嶺

技術領域

本發明涉及一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物及其制備方法，屬于高分子材料及其成型加工領域。

背景技術

分子量超過150萬的聚乙烯一般被稱為超高分子量聚乙烯。由于其分子結構和聚集態結構的特殊性，賦予其優良的機械強度、耐磨性、自潤滑性、耐腐蝕性和抗低溫性能。近年來被廣泛應用于板框濾機濾板、礦山輸送帶托輥等的制造，顯示出了獨特的實用性。但是，超高分子量聚乙烯的熔融流動速率幾乎是零，熔體粘度極高，加工性能很差，又給其成型加工制造了難題。超高分子量聚乙烯制品作為工業板材、棒材、管材應用初期，以純樹脂制品為主，最多添加一些流動改性劑、抗氧劑等，以改善制品的加工成型性能和耐老化性能。

近年來，頻繁發生的礦難促使國家加強礦山機械裝備中非金屬材料的阻燃性能和抗靜電性能的管理。因此，相應的具有抗靜電阻燃功能的超高分子量聚乙烯復合材料的產品開發也得到了快速發展。目前，礦山機械的輸送系統一般選用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為托輥，在惡劣的工作環境下承擔較強的工作負荷，同時要求耐磨性優良、阻燃、抗靜電。以下專利文獻均不同層級地涉及了超高分子量聚乙烯的阻燃和抗靜電性能。

專利申請CN101386692A描述的是超高分子量聚乙烯高耐磨高溫復合材料的制備方法。但是發明人并沒有指明阻燃劑的類型或品名，所用的改性劑之一石墨的效果也沒有與另一種改性劑硬脂酸鈣做出區分。

專利申請CN101012325A制備超高分子量聚乙烯改性材料添加了1～4份阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯苯醚中的至少一種)、0.5～3份抗靜電劑、0.5～3份石墨，雖然描述了產品的力學性能，但是其阻燃和抗靜電性能不詳。

專利CN1194850C將分子量150～350萬的超高分子量聚乙烯與流動改性劑、填充增強劑、偶聯劑、潤滑劑、成核劑和阻燃劑(磷酸酯、三氧化二銻、十溴聯苯醚和/或錫酸鹽中的至少一種，添加量0.1～10份)進行雙螺桿擠出共混，制得的超高分子量聚乙烯復合材料，可直接用于生產棒、管、板、片、異型材、多層復合板等，制品質量均勻穩定，外觀平滑光亮。但是該專利并沒有給出表征產品質量的數據。

專利申請CN101020768A制備超高分子量聚乙烯管材，使用了石墨(1.2～4份)、抗靜電劑(1.2～1.5份)、阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯苯醚中的至少一種，添加量為1.8～5.6份)。各添加劑的效果沒有給予描述。

專利申請CN101319069A制備超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盤時添加的阻燃劑(2.5～7.5份)為三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯苯醚中的至少一種，效果不詳，也沒有敘述所用石墨(2份)的作用。

專利CN100504134C在超高分子量聚乙烯中添加了阻燃材料(0～20份)和抗靜電材料(0～50份)，用于生產增強型超高分子量聚乙烯纏繞管。阻燃材料為十溴聯苯醚、三氧化二銻的組合或十溴聯苯醚、三氧化二銻、硼酸鋅的組合，抗靜電材料為導電炭黑。其所展示的實施例導電炭黑用量也達到50份，似乎并不具備實用性。

專利申請CN101429304A制備抗靜電阻燃管材時所用的阻燃劑為十溴聯苯醚和三氧化二銻，抗靜電組分為導電炭黑，只是強調可以采用常規制管工藝制作，并沒有給出抗靜電和阻燃數據。

專利申請CN101250297A制備納米瓷粉超高分子量聚乙烯改性管材時添加了0.5～3份石墨，0.5～3.5份抗靜電劑，1～4份阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯苯醚中的至少一種)。發明人沒有給出阻燃效果數據，反而強調其產品的體積電阻達到10^17～18，似乎與添加抗靜電劑的初衷不符。

最近無鹵阻燃劑的應用也得到了超高分子量聚乙烯加工領域的重視。

專利申請CN101733856A發明的核心是超高分子量聚乙烯復配高密度聚乙烯、氯化聚乙烯、三氧化二銻、聚磷酸銨等，在雙螺桿擠出機中造粒。其管材制品的阻燃性能均優于普通聚乙烯管材。專利并沒有對產品的力學性能進行描述。

專利CN101434723B制備抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯組合物時，采用聚磷酸銨、磷酸酯和包覆紅磷為有效阻燃成分，采用炭黑、碳纖維、石墨、玻璃空心微珠或陶瓷微珠為抗靜電劑，也能得到阻燃性能UL94為V0級。表面電阻率在10⁶～10⁷數量級的復合材料。該專利在力學性能方面僅僅提供了抗沖擊強度的數據，很難評述其作為材料的實用性，且將空心微珠或陶瓷微珠都選為抗靜電劑，也很難評述其抗靜電效果。