專利名稱：一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末、制備方法及其應(yīng)用，屬于粉末涂料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
粉末涂料具有環(huán)保、無溶劑釋放，利用率高，物理機(jī)械性能和耐化學(xué)介質(zhì)性能優(yōu)越，施工方便等優(yōu)越的性能，因此在飲用水管道、化工管道等方面得到了高速的發(fā)展。目前煤礦用管道一般使用金屬管、導(dǎo)電塑料擠出管材和鋼絲網(wǎng)骨架增強(qiáng)聚乙烯管。純金屬管材具有導(dǎo)電、強(qiáng)度高等優(yōu)點，但卻存在重量大不易安裝和腐蝕生銹而導(dǎo)致的使用壽命短；導(dǎo)電塑料管材則具有導(dǎo)電、使用壽命長和安裝方便等諸多優(yōu)點，但強(qiáng)度卻與金屬管相差太遠(yuǎn)；鋼絲網(wǎng)骨架增強(qiáng)聚乙烯管雖然部分地結(jié)合了鋼絲的高強(qiáng)度以及塑料的耐腐蝕性能，但對于在高正壓時會存在強(qiáng)度不夠，高負(fù)壓時會有環(huán)剛度不夠的缺陷而導(dǎo)致負(fù)壓吸扁；綜合以上因素鋼塑管是一種比較理想的管道，然而考慮到煤礦使用管道需要符合MT 558.1所要求的防靜電、阻燃等特性，因此對于粉末涂料提出了新的要求。
關(guān)于擠出管材用抗靜電、阻燃塑料已有很多報道，如采用抗靜電劑對聚乙烯進(jìn)行改性的CN14118907A和CN1114607A等，但是抗靜電劑是靠遷移和表面吸附水膜來達(dá)到導(dǎo)電的目的，因此受到使用條件和使用年限的影響；公開號為CN1616531A所涉及的抗靜電聚乙烯材料則采用了兩種不同比表面積的導(dǎo)電炭黑來改性聚乙烯，將其使用范圍擴(kuò)大了，但是所涉及的用途都是用來擠出管材，而不能用作粉末涂覆。專利號為ZL 200810219188.3所涉及的抗靜電熱塑性聚乙烯粉末采用了特導(dǎo)電炭黑，很好的解決了抗靜電的問題，然而阻燃主要是靠金屬管材的導(dǎo)熱來實現(xiàn)的，按照MT 558.1-2005測試具有導(dǎo)電、阻燃的功能和作用，但從可靠使用的角度來講，如果井下有較大火災(zāi)，則單純靠熱傳導(dǎo)的方式阻燃顯然是行不通的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末、制備方法及其應(yīng)用，該粉末與經(jīng)磷化處理的金屬管基材之間有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，可以涂覆在金屬管表面應(yīng)用到煤礦瓦斯抽放管、給排水管上。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，由以下占總重量的重量百分比的組份組成:導(dǎo)電母料20 25%、接枝粘結(jié)母料10 15%、無鹵阻燃母料20 30%和聚烯烴混合物 及其配合助劑為30% 50% ；
所述導(dǎo)電母料由以下占導(dǎo)電母料重量的重量百分比的組份組成:導(dǎo)電炭黑15% 25%、聚乙烯73% 83%和偶聯(lián)處理劑2 4% ；
所述接枝粘結(jié)母料由以下占接枝粘結(jié)母料重量的重量百分比的組份組成:不飽和接枝單體1.2% 1.5%、聚乙烯91% 94%、聚醋酸乙烯3% 6%、引發(fā)劑0.04% 0.06%和苯乙烯1% 2% ；
所述無鹵阻燃母料由以下占無鹵阻燃母料重量的重量百分比的組份組成:包覆型紅磷30 40%和聚乙烯60 70%。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述導(dǎo)電母料的組份中，所述聚乙烯的物理性質(zhì)為:密度為0.91 0.925g/cm3,熔指為30 50g/10min ;所述導(dǎo)電炭黑的物理性質(zhì)為:比阻值為0.25 0.3 Ω.cm,比表面積為800 890m2/g ;所述的偶聯(lián)處理劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或者娃燒偶聯(lián)劑。
進(jìn)一步，所述接枝粘結(jié)母料組份中，所述的引發(fā)劑為過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰；所述的不飽和接枝單體為馬來酸酐或丙烯酸。
進(jìn)一步，所述無鹵阻燃母料組份中，所述的聚乙烯的物理性質(zhì)為:密度為0.91 0.925g/cm3,溶指為 30 50g/10min。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一技術(shù)方案如下:一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末制備方法，包括以下步驟:
(I)制備導(dǎo)電母料，將占導(dǎo)電母料重量73 83%的聚乙烯粉料和占導(dǎo)電母料重量2 4%的偶聯(lián)處理劑先采用高速混合機(jī)混合均勻，然后再加入占導(dǎo)電母料重量15 25%的導(dǎo)電炭黑，待混合均勻后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得導(dǎo)電母料；
(2)制備接枝粘結(jié)母料，將占接枝粘結(jié)母料重量0.04 0.06%的引發(fā)劑溶于占接枝粘結(jié)母料重量I 2%的苯乙烯中與占接枝粘結(jié)母料重量91 94%的聚乙烯均勻混合，然后再與占接枝粘結(jié)母料重量1.2 1.5%的不飽和接枝單體和占接枝粘結(jié)母料重量3 6%的聚醋酸乙烯混合，加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行接枝反應(yīng)然后將其擠出造粒，制得接枝粘結(jié)母料；
(3)制備無鹵阻燃母料，將占無鹵阻燃母料重量60 70%的聚乙烯與占無鹵阻燃母料重量30 40%的包覆型紅磷先混合均勻，然后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得無鹵阻燃母料；
(4)制備導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，將占總重量30 50%的聚烯烴混合物及配合助劑與步驟(I)制得的占·總重量20 25%的導(dǎo)電母料、步驟(2)制得的占總重量10 15%的接枝粘結(jié)母料以及步驟(3)制得的占總重量20 30%的無鹵阻燃母料相互混合，并通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到組合物粒料，再通過磨粉機(jī)磨粉，制得所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一技術(shù)方案如下:一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末在經(jīng)過磷化處理的金屬管材表面涂覆的應(yīng)用。
本發(fā)明制得的導(dǎo)電、阻燃熱塑性粉末能夠達(dá)到如下的物理性能指標(biāo):表面電阻(1.0Χ106Ω*πι，拉伸強(qiáng)度彡8.2MPa，斷裂伸長率彡300%，熔融指數(shù)為15 — 25g/10min,與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度彡65N/25mm,阻燃性符合UL94-V0級。
本發(fā)明的有益效果是:將導(dǎo)電母料、阻燃母料和粘結(jié)母料與其他組合物及其配合助劑通過雙螺桿擠出機(jī)造粒并磨粉而成導(dǎo)電、阻燃熱塑性粉末，具有煤礦井下使用所需的防靜電、阻燃的特性以外，還有較好的流平性和對鋼管有良好的附著力。本發(fā)明可用于鋼管內(nèi)外表面的涂覆，將塑料不生銹和金屬管材高強(qiáng)度的優(yōu)點結(jié)合起來，在滿足煤礦井下使用管道的防靜電、阻燃等特性的基礎(chǔ)上延長了鋼管的使用壽命。
本發(fā)明還具有以下明顯的優(yōu)點:
1.在保證高粘結(jié)強(qiáng)度、抗靜電、阻燃的情況下，盡量提高組合物的熔指，保證流平性和鋼管的外觀質(zhì)量，同時還可以降低加工能耗，得到了一種綜合性能優(yōu)良的抗靜電、阻燃組合物粉末；
2.本發(fā)明拓展了熱塑性粉末的應(yīng)用范圍，成功開發(fā)了一種功能性的熱塑性粉末，將塑料的優(yōu)點與金屬管材的優(yōu)點結(jié)合起來，可以長期安全地應(yīng)用于煤礦井下環(huán)境，降低了煤礦井下的管道投資。
本發(fā)明中使用的導(dǎo)電炭黑的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)立體網(wǎng)狀形的，具有很高的吸油值，SP使少量的加入也會導(dǎo)致粉末的流平性降低甚至流不平，因此本發(fā)明的組合物中加入了少量的高熔指低密度聚醋酸乙烯，既可以增加組合物的熔指提高流平性，也可以增加本組合物對基材的浸潤性和附著力，同時還可以提高粉末的耐應(yīng)力開裂性。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明是一種導(dǎo)電、阻燃熱塑性粉末，按重量百分比計算，配方包含以下組份:20% 25%的導(dǎo)電母料、10% 15%的聚乙烯接枝粘結(jié)母料、20% 30%的無鹵阻燃母料、30% 50%的聚烯烴混 合物及其配合助劑。
(I)導(dǎo)電母料:通過加入導(dǎo)電炭黑用來提高聚乙烯塑料的導(dǎo)電性。
按重量百分比計算，導(dǎo)電母料的配方包含:導(dǎo)電炭黑15% 25%，高熔指、低密度聚乙烯73% 83%，鈦酸酯偶聯(lián)劑2% 4%。
制備方法:將組分低密度聚乙烯放置在500 IOOOrpm的高速攪拌機(jī)中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，常溫下攪拌5 10分鐘；再加入導(dǎo)電炭黑在攪拌機(jī)中共混，攪拌10 15分鐘后放出物料；將混合好的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制備了導(dǎo)電母料。其擠出溫度范圍為:140 200°C之間。
(2)接枝粘結(jié)母料:通過對聚乙烯進(jìn)行馬來酸酐或丙烯酸接枝，提高對金屬基材的粘結(jié)強(qiáng)度。
按重量百分比計算，接枝粘結(jié)母料的配方包含:聚乙烯91 94%，聚醋酸乙烯(EVA):3 6%，馬來酸酐或丙烯酸:1.2 1.5%，苯乙烯(St):0 2%，引發(fā)劑(DCP):0.04 0.06%ο
制備方法:先將馬來酸酐或丙烯酸與聚乙烯均勻混合，然后再與聚醋酸乙烯(EVA)、引發(fā)劑(DCP)再進(jìn)行混合，倒入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行接枝反應(yīng)然后將其擠出造粒。擠出機(jī)的溫度控制必須精確在140°C 220°C，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在120rpm，螺桿的長徑比為40:1。
(3)無鹵阻燃母料:通過加入包覆型紅磷，改性聚乙烯熱塑性粉末的阻燃性。
按重量百分比計算，無鹵阻燃母料的配方包含:包覆型紅磷30 40%，聚乙烯60 70%。
制備方法:將包覆型紅磷與聚乙烯均勻混合后，通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，其擠出溫度范圍為:100 180°C之間。
(4)聚烯烴混合物及其配合助劑，其中聚烯烴混合物包括 聚乙烯20 40%、聚醋酸乙烯(EVA)5 20%和流平劑2 5%。聚乙烯材料的選擇與上述特導(dǎo)電母料和無鹵阻燃母料配方中的相同，聚醋酸乙烯的VAc含量為14%，熔指為30-50g/10min。助劑還可包含抗氧劑1010。
制備方法如下:
聚烯烴混合物及配合助劑與導(dǎo)電母料、接枝粘結(jié)母料、阻燃母料混合均勻后一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。最后將導(dǎo)電、阻燃聚乙烯粒料通過磨粉機(jī)磨粉，即得了導(dǎo)電、阻燃聚乙烯組合物粉末。
實施例1
按百分比計算的組合物配方包含:導(dǎo)電母料23%，接枝粘結(jié)母料10%，阻燃母料22%，混合物及其配合助劑45% (其中，線性低密度聚乙烯30%，聚醋酸乙烯12%，流平劑3%)。
上述組合物配方中按重量百分比計算，導(dǎo)電母料的配方為:線性低密度聚乙烯73%、導(dǎo)電炭黑25%、鈦酸酯偶聯(lián)劑2% ;接枝粘結(jié)母料的配方為:線性低密度聚乙烯93.5%、聚醋酸乙烯4%、馬來酸酐1.5%、過氧化物引發(fā)劑(DCP)0.05%和苯乙烯1% ;無鹵阻燃母料的配方為:高熔指線性低密度聚乙烯65%、包覆型紅磷35%。
上述組合物配方中各母料的制備方法與上述具體實施方式
制備方法一樣。
實施例2
按百分比計算的組合物配方包含:導(dǎo)電母料22%，接枝粘結(jié)母料15%，阻燃母料25%，混合物及其配合助劑38% (其中，線性低密度聚乙烯17%，聚醋酸乙烯18%，流平劑3%)。
上述組合物配方中按重量百分比計算，導(dǎo)電母料的配方為:線性低密度聚乙烯73%、導(dǎo)電炭黑25%、鈦酸酯偶聯(lián)劑2% ;接枝粘結(jié)母料的配方為:線性低密度聚乙烯91%、聚醋酸乙烯6%、馬來酸酐1.5%、苯乙烯(St) 1.5%、過氧化物引發(fā)劑(DCP) 0.05% ;無鹵阻燃母料的配方為:高熔指線性低密度聚乙烯65%、包覆型紅磷35%。。
上述組合物配方中各母料的制備方法與上述具體實施方式
制備方法一樣。
實施例1、2所得產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)如下表。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，其特征在于，由以下占總重量的重量百分比的各組份組成導(dǎo)電母料20 25%、接枝粘結(jié)母料10 15%、無鹵阻燃母料20 30%和聚烯烴混合物及其配合助劑為30 50% ； 所述導(dǎo)電母料由以下占導(dǎo)電母料重量的重量百分比的組份組成導(dǎo)電炭黑15 25%、聚乙烯73 83%和偶聯(lián)處理劑2 4% ； 所述接枝粘結(jié)母料由以下占接枝粘結(jié)母料重量的重量百分比的組份組成不飽和接枝單體I. 2 I. 5%、聚乙烯91 94%、聚醋酸乙烯3 6%、引發(fā)劑O. 04 O. 06%和苯乙烯I 2% ； 所述無鹵阻燃母料由以下占無鹵阻燃母料重量的重量百分比的組份組成包覆型紅磷30 40%和聚乙烯60 70%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，其特征在于，所述導(dǎo)電母料的組份中，所述聚乙烯的物理性質(zhì)為密度為O. 91 O. 925g/cm3，熔指為30 50g/10min ;所述導(dǎo)電炭黑的物理性質(zhì)為比阻值為O. 25 O. 3 Ω · cm,比表面積為800 890m2/g ;所述的偶聯(lián)處理劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或者硅烷偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，其特征在于，所述接枝粘結(jié)母料組份中，所述的引發(fā)劑為過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰；所述的不飽和接枝單體為馬來酸酐或丙烯酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，其特征在于，所述無鹵阻燃母料組份中，所述的聚乙烯的物理性質(zhì)為密度為O. 91 O. 925g/cm3，熔指為30 50g/10min。
5.一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)制備導(dǎo)電母料，將占導(dǎo)電母料重量73 83%的聚乙烯粉料和占導(dǎo)電母料重量2 4%的偶聯(lián)處理劑先采用高速混合機(jī)混合均勻，然后再加入占導(dǎo)電母料重量15 25%的導(dǎo)電炭黑，待混合均勻后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得導(dǎo)電母料； (2)制備接枝粘結(jié)母料，將占接枝粘結(jié)母料重量O.04 O. 06%的引發(fā)劑溶于占接枝粘結(jié)母料重量I 2%的苯乙烯中與占接枝粘結(jié)母料重量91 94%的聚乙烯均勻混合，然后再與占接枝粘結(jié)母料重量I. 2 I. 5%的不飽和接枝單體和占接枝粘結(jié)母料重量3 6%的聚醋酸乙烯混合，加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行接枝反應(yīng)然后將其擠出造粒，制得接枝粘結(jié)母料； (3)制備無鹵阻燃母料，將占無鹵阻燃母料重量60 70%的聚乙烯與占無鹵阻燃母料重量30 40%的包覆型紅磷先混合均勻，然后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得無鹵阻燃母料； (4)制備導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末，將占總重量30 50%的聚烯烴混合物及配合助劑與步驟(I)制得的占總重量20 25%的導(dǎo)電母料、步驟(2)制得的占總重量10 15%的接枝粘結(jié)母料以及步驟(3)制得的占總重量20 30%的無鹵阻燃母料相互混合，并通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到組合物粒料，再通過磨粉機(jī)磨粉，制得所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末。
6.一種如要求I至4任一項所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末在經(jīng)過磷化處理的金屬管材表面涂覆的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末、制備方法及其應(yīng)用，所述導(dǎo)電阻燃熱塑性粉末由以下占總重量的重量百分比的組份組成導(dǎo)電母料20～25%、接枝粘結(jié)母料10～15%、無鹵阻燃母料20～30%和聚烯烴混合物及其配合助劑為30%～50%。本發(fā)明將導(dǎo)電母料、阻燃母料和粘結(jié)母料與其他組合物及其配合助劑通過雙螺桿擠出機(jī)造粒并磨粉而成導(dǎo)電、阻燃熱塑性粉末，具有煤礦井下使用所需的防靜電、阻燃的特性以外，還有較好的流平性和對鋼管有良好的附著力。本發(fā)明可用于鋼管內(nèi)外表面的涂覆，將塑料不生銹和金屬管材高強(qiáng)度的優(yōu)點結(jié)合起來，在滿足煤礦井下使用管道的防靜電、阻燃等特性的基礎(chǔ)上延長了鋼管的使用壽命。
文檔編號C08K9/10GK103254487SQ20131016803
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者陳占春, 李峰, 宋桂珍 申請人:山西安德魯科技有限公司