專利名稱：煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料的制備領域。
背景技術：
隨著我國煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，煤礦事故也呈現(xiàn)出上升的趨勢，安全生產(chǎn)已成為煤礦的頭等大事。煤礦井下一旦發(fā)生事故，在一定的時間內井下處于一種與世隔絕的環(huán)境，在此狀 態(tài)下，礦下人員如何實現(xiàn)自救和互救已引起各界的高度重視。國外煤礦有使用氧氣自救器 代替過濾式自救器；自救器使用的訓練工作；逃生路線的準則等報道。而且國內煤礦也有 這方面的類似做法。但煤礦發(fā)展到今天，井下礦工應有更可行的自救和互救方法?？紤]到煤礦的開采環(huán)境，若能在煤礦的開采過程中鋪設一種多功能的救生帶使井 下與外界連通，無疑是一種非常好的設計。此救生帶可以根據(jù)不同需要做成多腔，型腔可以 做成長方形、圓形、彈頭型等，腔內可以穿線、通風、輸水，在正常開采條件下，可以做布線管 材使用，若是在事故狀態(tài)下，可以通過該救生帶往井下輸送氣體(氧氣或空氣)、液體(水或 飲食)、信息等幫助礦工爭取時間、采取措施、成為礦工獲得生存的安全器具，實現(xiàn)井下、井 上即可達到自救與互救的目的。但是制備這種救生帶的材料要求非常高，必須達到阻燃抗靜電的要求，還要具有 較高的韌性及剛性，優(yōu)異的加工成型性能。目前國內外還沒有這樣的專用料供應市場。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料及 其制備方法，聚乙烯專用料達到阻燃抗靜電的要求，而且具有較高的韌性及剛性和優(yōu)異的 加工成型性能，滿足煤礦用材料性能的要求。本發(fā)明煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料，其特征在于以質量百分數(shù)計，由聚 乙烯復配改性樹脂47 61%、增韌增強改性劑10 24%、無機磷系阻燃劑5 10%、改 性復配導電炭黑5 15%、抗氧劑0. 3 0. 5%、潤滑劑1. 0 1. 5%、分散劑0. 7 1. 0% 和加工助劑1. 3 2. 0%組成，其中所述聚乙烯復配改性樹脂由HDPE和高分子量聚乙烯 按照質量配比為83 17組成，所述增韌增強改性劑，是由增強改性物與增韌改性物按照 6.5 3. 5的質量比例組成的混合物，其中增強改性物，是在高密度聚乙烯樹脂中，加入占 高密度聚乙烯樹脂量的0. 5%的引發(fā)劑和占高密度聚乙烯樹脂量的3%的接枝單體馬來酸 酐在180°C 210°C下進行接枝得到的，增韌改性物由75% POE和25% EPDM組成，所述無 機磷系阻燃劑是微膠囊化赤磷與氫氧化鎂的復合物，其混合質量比例為90 10，改性復配 導電炭黑由75% HG-IP和25% YML-100組成的復合炭黑，在50 80°C下，加入復合型單烷 氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑進行表面改性得到的，偶聯(lián)劑用量為復合炭黑質量的2. 5%。其中優(yōu)選的技術方案為所述高分子量聚乙烯的重均分子量為25萬 35萬。
所述弓I發(fā)劑為過氧化二異丙苯。所述偶聯(lián)劑采用復合型單烷氧基類鈦酸酯，如市售牌號LD27。所述無機磷系阻燃劑為微膠囊化赤磷與氫氧化鎂的復合物，微膠囊化赤磷采用市 售產(chǎn)品CQFR-2002，生產(chǎn)廠家為連云港傳奇阻燃科技有限公司。所述抗氧劑采用公知的四[3-(3‘ 5' -二叔丁基-4'-羥基苯基)丙酸]季戊 四醇酯(抗氧劑1010)和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)，潤滑劑采用聚 乙烯蠟，分散劑采用硬脂酸鋇，加工助劑采用蠟類XH-001型聚合物(成都祥和專用蠟有限 公司生產(chǎn))。制備本發(fā)明所述煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料的方法，首先是將復合炭黑 置于密閉捏合容器中，在55°C 65°C下連續(xù)用復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑溶液(稀釋 劑為液體石蠟，與偶聯(lián)劑的配比為1 1，其中復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為復合 炭黑總量的3 5%)霧化后噴灑在炭黑表面進行改性，攪拌機轉速20 30r/min.霧化處 理0. 5 1. 0小時，得到改性炭黑。然后，將改性復配炭黑與各種原料加入到另一捏合器中，在轉速5 30r/min、溫 度< 50°C下捏合5 lOmin。加入到雙螺桿擠出機或密煉機中，在160 260°C溫度下熔融 混煉2 20min，然后擠出造粒而成。本發(fā)明具有如下特點1.采用復配的高性能導電炭黑，經(jīng)表面改性后不僅滿足了材料抗靜電性能的要 求，而且解決了加入大量普通炭黑使材料的強度顯著降低、由于炭黑分散不均而影響材料 的長期性能的技術難題；2.采用無機磷系阻燃劑，解決了溴系阻燃劑產(chǎn)生“二次污染”的問題，確保了礦工 的人身安全，同時也符合國內外塑料阻燃劑的發(fā)展方向。3.采用增韌改性與交聯(lián)改性復合技術，保持了材料的韌性與剛性的綜合平衡。4.采用獨特的密煉轉子或雙螺桿混煉塊結構，適宜的潤滑體系、分散體系，制得了 加工性能優(yōu)異的專用料。本發(fā)明的專用料具有技術新穎，性能優(yōu)異，成本低，產(chǎn)品性能可靠、即可利用雙螺 桿擠出機、也可用密煉機制備。具有加工設備適應性強，產(chǎn)品使用方便的特點，完全滿足煤 炭部行業(yè)標準MT558. 1對材料性能的要求。


圖1為多功能型腔救生帶結構示意圖；圖中1救生帶2型腔
具體實施例方式以下實施例的百分數(shù)未作特別說明是指質量百分數(shù)。如圖1，多功能型腔救生帶是救生帶1可以根據(jù)不同需要做成多腔，型腔2可以做 成長方形、圓形、彈頭型等，腔內可以穿線、通風、輸水，在正常開采條件下，可以做布線管材 使用，若是在事故狀態(tài)下，可以通過該救生帶往井下輸送氣體(氧氣或空氣)、液體(水或飲 食)、信息等幫助礦工爭取時間、采取措施、成為礦工獲得生存的安全器具。實現(xiàn)井下、井上
4即可達到自救與互救的目的。制作該救生帶的專用料以如下實施例來說明。改性材料的制備首先是將復合炭黑(75% HG-lP+25% YML-100)置于密閉捏合容 器中，在55°C 65°C下連續(xù)用復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑溶液(稀釋劑為液體石蠟， 與偶聯(lián)劑的配比為1 1，其中復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為復合炭黑總量的3 5% )得到改性復配導電炭黑。取100份高密度聚乙烯樹脂，加入0. 5 %引發(fā)劑(DCP)、3 %接枝單體(馬來酸酐)， 經(jīng)捏合后置于擠出機中，在180°C 210°C進行接枝改性得增強改性物。增韌改性物為 (75% P0E和25% EPDM)的組合物。上述增強改性物與增韌改性物按6. 5 3. 5質量比例 混合后，即成為自制的增韌增強改性劑。實施例一取15%改性復配導電炭黑；10%無機磷系阻燃劑；24%自制增韌增強改性劑； 47%聚乙烯復配改性樹脂(HDPE+高分子量聚乙烯)；0.5%抗氧劑(1010+168，質量比 1010 168 = 1 1.2，下同)；1.5%潤滑劑(聚乙烯蠟)；0.7%分散劑(硬脂酸鋇)；1.3% 加工助劑(蠟類XH-001型聚合物)。加入到捏合機中捏合，然后加入到雙螺桿擠出機中成 型造粒，成型溫度160 260°C，冷卻后(采用軟水冷卻)制得專用料。獲得的專用料主要 技術指標為拉伸強度18. OMPa ；壓縮強度17. OMPa ；表面電阻1. OX 10% ；酒精噴燈燃 燒6根試樣的有焰燃燒時間平均值為2s、其中任何一條不大于7s ；6根試樣的無焰燃燒時 間平均值為12s、其中任何一條，不大于20s。滿足煤礦有關標準的技術要求。實施例二取15%改性復配導電炭黑；10%無機磷系阻燃劑；24%自制增韌增強改性劑； 47%聚乙烯復配改性樹脂(HDPE+高分子量聚乙烯)；0.5%抗氧劑(1010+168) ；1.5%潤滑 劑(聚乙烯蠟)；0.7%分散劑(硬脂酸鋇)；1.3%加工助劑(蠟類XH-001型聚合物)。加 入到捏合機中捏合，經(jīng)捏合后加入到密煉機中混煉，溫度235 250°C，混煉時間30min，取 出后開片、粉碎、造粒，制得專用料。獲得的專用料主要技術指標為拉伸強度18. 5MPa ；壓 縮強度17. 7MPa ；表面電阻1. 0X105Q ；酒精噴燈燃燒6根試樣的有焰燃燒時間平均值 為2s、其中任何一條不大于5s ；6根試樣的無焰燃燒時間平均值為9s、其中任何一條，不大 于13s。滿足煤礦有關標準的技術要求。實施例三取15%改性復配導電炭黑；10%無機磷系阻燃劑；10%自制增韌增強改性劑； 61%聚乙烯復配改性樹脂(HDPE+高分子量聚乙烯)；0.5%抗氧劑(1010+168) ；潤滑劑 (聚乙烯蠟)；分散劑(硬脂酸鋇)；1.5%加工助劑(蠟類XH-001型聚合物)。加入到捏合機中捏合，然后加入到雙螺桿擠出機中成型造粒，成型溫度160 260°C，冷卻后制得專用料。獲得的專用料主要技術指標為拉伸強度19MPa ；壓縮強度 17. 2MPa ；表面電阻1. OX 105Q ；酒精噴燈燃燒6根試樣的有焰燃燒時間平均值為2s、其 中任何一條不大于6s ；6根試樣的無焰燃燒時間平均值為10s、其中任何一條，不大于18s。 滿足煤礦有關標準的技術要求。實施例四取8%改性復配導電炭黑；7%無機磷系阻燃劑；22%自制增韌增強改性劑；58%聚乙烯復配改性樹脂(HDPE+高分子量聚乙烯)；0.5%抗氧劑(1010+168) ；1.5%潤滑劑 (聚乙烯蠟)；分散劑(硬脂酸鋇)；2%加工助劑(蠟類XH-001型聚合物)。加入到捏 合機中捏合，經(jīng)捏合后加入到密煉機中混煉，溫度235 250°C，混煉時間30min，取出后開 片、粉碎、造粒，制得專用料。獲得的專用料主要技術指標為拉伸強度19. IMPa ；壓縮強 度17. 8MPa ；表面電阻1. 0X10% ；酒精噴燈燃燒6根試樣的有焰燃燒時間平均值為2s、 其中任何一條不大于5s ；6根試樣的無焰燃燒時間平均值為9s、其中任何一條，不大于13s。 滿足煤礦有關標準的技術要求。
權利要求
一種煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料，其特征在于以質量百分數(shù)計，由聚乙烯復配改性樹脂47～61％、增韌增強改性劑10～24％、無機磷系阻燃劑5～10％、改性復配導電炭黑5～15％、抗氧劑0.3～0.5％、潤滑劑1.0～1.5％、分散劑0.7～1.0％和加工助劑1.3～2.0％組成，其中所述聚乙烯復配改性樹脂由HDPE和高分子量聚乙烯按照質量配比為83∶17組成，所述增韌增強改性劑，是由增強改性物與增韌改性物按照6.5∶3.5的質量比例組成的混合物，其中增強改性物，是在高密度聚乙烯樹脂中，加入占高密度聚乙烯樹脂量的0.5％的引發(fā)劑和占高密度聚乙烯樹脂量的3％的接枝單體馬來酸酐在180℃～210℃下進行接枝得到的，增韌改性物由75％POE和25％EPDM組成，所述無機磷系阻燃劑是微膠囊化赤磷與氫氧化鎂的復合物，其混合質量比例為90∶10，改性復配導電炭黑由75％HG-1P和25％YML-100組成的復合炭黑，在50～80℃下，加入復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑進行表面改性得到的，偶聯(lián)劑用量為復合炭黑質量的2.5％。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述高分子量聚乙烯的重均分子 量為25萬 35萬。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為復合型單烷氧基類 鈦酸酯LD27。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述微膠囊化赤磷采用 CQFR-2002。
6.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述抗氧劑采用1010和168，潤 滑劑采用聚乙烯蠟，分散劑采用硬脂酸鋇，加工助劑采用蠟類XH-001型聚合物。
7.根據(jù)權利要求1所述的聚乙烯專用料，其特征在于所述改性復配導電炭黑是通過 以下方法制備的將復合炭黑置于密閉捏合容器中，在55°C 65°C下連續(xù)用復合型單烷氧 基類鈦酸酯偶聯(lián)劑溶液霧化后噴灑在炭黑表面進行改性，攪拌機轉速20 30r/min，霧化 處理0. 5 1. 0小時得到的，其中復合型單烷氧基類鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為復合炭黑總量的 3 5%，偶聯(lián)劑溶液的稀釋劑為液體石蠟，與偶聯(lián)劑的質量配比為1 1。
8.一種制備權利要求1所述煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料的方法，其特征在于 將各種原料加入到捏合器中，在轉速5 30r/min、溫度< 50°C下捏合5 lOmin，然后投入 到雙螺桿擠出機或密煉機中，在160 260°C溫度下熔融混煉2 20min，然后擠出造粒而 成。
全文摘要
本發(fā)明的煤礦用環(huán)狀多腔救生帶聚乙烯專用料，其組成(以質量百分數(shù)計)為聚乙烯復配改性樹脂47～61％、增韌增強改性劑10～24％、無機磷系阻燃劑5～10％、改性復配導電炭黑5～15％、抗氧劑0.3～0.5％、潤滑劑1.0～1.5％、分散劑0.7～1.0％和加工助劑1.3～2.0％組成。采用密煉或雙螺桿熔融混煉工藝，制備工藝條件為塑化溫度160～260℃；混煉(擠出)時間2～20min。本發(fā)明得到的聚乙烯專用料能夠達到阻燃抗靜電的要求，而且具有較高的韌性及剛性和優(yōu)異的加工成型性能，滿足煤炭部行業(yè)標準MT558.1對材料性能的要求。
文檔編號C08K13/06GK101845164SQ200910015718
公開日2010年9月29日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者付宇經(jīng), 張寶善 申請人:山東天野塑化有限公司