一种抗静电阻燃母料及其制备方法与流程

本发明涉及抗静电阻燃母料加工领域，尤其是一种抗静电阻燃母料及其制备方法。

背景技术：

阻燃母料亦称阻燃母粒，防火母粒，是为了达到塑料、橡胶制品实现防火要求而产生的一类产品。目前生产聚乙烯抗静电阻燃母料的生产设备主要是翻斗式捏炼机、单螺杆机组或是平行双螺杆挤出机，采用翻斗式捏炼机组加工抗静电阻燃母料时易出现批次间差异，因混合物料在密炼室内混炼，生产过程中需将原先的物料排除后再重新投入物料进行混炼，物料状态易受加料顺序、混炼温度、装料容量、转子转速、混炼时间等因素影响，非连续性工作，存在批次不稳定性的弊端；使用平行双螺杆挤出机加工抗静电阻燃母料，首先需要对炭黑进行预分散处理，炭黑飞扬造成操作环境差，同时螺杆组合需要结合炭黑含量调整剪切力，且机筒与螺杆间距小，需要添加大量的聚乙烯蜡或油类分散剂增加混配料的润湿性，影响后期承压性能；并且使用双螺杆挤出机加工导电炭黑时，为达到良好的分散效果，炭黑添加量又会受到限制，难以超过40%，且单位时间产能较低。目前的这种在生产配方中需使用大量的聚乙烯蜡或低分子助剂作为分散剂的方式和上述的生产加工方式，导致生产效率低、密炼工艺批次性稳定性差、分散剂的使用同时又影响着后期聚乙烯管材承压性能等，从而使得采用现有的聚乙烯抗静电阻燃母料生产配方和方法下所得到的产品质量的稳定性较差、生产过程中综合成本高。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题之一所采用的技术方案是：一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为20-50份、eva为2-10份、poe为1-8份、导电炭黑为5-12份、包覆红磷为1-6份、加工助剂为0.1-4份、相容剂为2-10份。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量等于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

优选地，一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为48份、eva为10份、poe为5份、导电炭黑为10份、包覆红磷为6份、加工助剂为2份、相容剂为10份。

一种抗静电阻燃母料的制备方法，其具体步骤包括：

s1：按上述质量配比加入lldpe和包覆红磷并在混炼机内混合均匀；

s2：按质量配比称取eva、poe、导电炭黑、相容剂、加工助剂放入混炼机与内s1所得产物混合均匀；

s3：将s2中所得产物通过挤出机造粒。

s1中所述的混炼机包括一混炼机主体，在混炼机主体的上部设有一与混炼机主体内部的腔体相连通的进料仓，在混炼机主体的腔体内设有一混料装置，所述混料装置包括两水平且平行设置在混炼机主体的腔体内的混炼旋转件，在混炼机主体的两侧分别设有一与各混炼旋转件相配合的伺服控制电机。

所述混炼旋转件包括一水平旋转轴，所述水平旋转轴分为进料段、混炼段和卸料段，在各水平旋转轴的进料段上分别设有进料螺旋片，两进料螺旋片的旋向设置相反，在各水平旋转轴的混炼段上分别设有相互配合的混炼搅拌拨片，在卸料段下方的混炼机主体上设有一与外部相连通的出料通道。

在各进料螺旋片后侧设有一与混炼机主体的内腔侧壁相固连的挡板，所述挡板通过其上的转孔活动套接在各水平旋转轴的外侧壁上，在各进料螺旋片的侧壁上间隔设有凸起的搅拌柱。

本发明所具有的有益效果是，本配方中不含聚乙烯蜡及低分子分散剂，改变传统多次分批式密炼投料方式，减少投料次数，解决了添加剂过多，影响下游制品承压性能缺陷的问题，提升了产品质量的稳定性及降低综合成本；通过设置双轴混炼转轴以及多段分段设计，混炼段上的混炼搅拌拨片的边沿处为两棱边构造，在运动中物料经过混炼段被混炼好，再经排气后送入挤出造粒机成型，在混炼段内进行混炼后不需要对物料施压，从而减少混炼过程中对炭黑结构的剪切破坏力，有效提升炭黑分散，同时配方中不添加聚乙烯蜡，保证后期产品应用的静液压强度，并且生产工艺连续，操作简单，有效提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的中混炼机的内部剖视结构示意图。

图中，1、混炼机主体；2、腔体；3、进料仓；4、伺服控制电机；5、水平旋转轴；6、进料段；7、混炼段；8、卸料段；9、棱边；10、进料螺旋片；11、混炼搅拌拨片；12、出料通道；13、挡板；14、搅拌柱。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

实施例1：

一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为48份、eva为10份、poe为5份、导电炭黑为12份、包覆红磷为3份、加工助剂为1.5份、相容剂为10份。

lldpe作为抗静电阻燃母料制备的基体树脂，主要为将配方中的导电炭黑、包覆红磷、相容剂等进行熔融混合在一体，形成多种成分共混状态，并且利用线性聚乙烯分子链中侧链多的特点保持混合物的力学性能。

eva由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相容性，能够促进导电炭黑与聚乙烯树脂的相容性。

poe为以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体，主要起到增韧剂的作用。

超导电炭黑因其吸碘值高，比表面积大的高结构，在塑料制品中充分分散形成导电网络而使材料具有抗静电功能。

包覆红磷在制品中主要作为阻燃剂的作用。

加工助剂主要降低共混改性中的内摩擦力，降低熔体粘度，提升塑化效果，同时降低生产能耗。

聚乙烯抗静电阻燃母料因将聚乙烯树脂和导电炭黑、包覆红磷熔融混合后，因导电炭黑吸碘值高，比表面积大造成混合物熔体流动性急速下降，为实现树脂及无机填料的熔融混合，需要添加聚乙烯蜡以及高设备扭矩设备长时间混炼才能实现。

本申请的技术方案中利用含氟化合物及极性聚烯烃树脂取代了原有工艺中利用聚乙烯蜡等作为分散助剂实现导电炭黑、包覆红磷与聚乙烯树脂的相容剂，主要为含氟化合物具有极低的表面能，在塑料加工过程中能减少树脂分子间的内摩擦力，改善低流动性混合物的加工流变性，降低熔体表观粘度，提升整体塑化效果。同时氟化合物高温加工中析出到熔体表面，并附着在螺杆和机筒表面，形成一层“润滑”涂层，降低了生产能耗。高熔体流动速率的lldpe和eva树脂在加工过程中流动性好，可以实现对导电炭黑和包覆红磷的有效包覆，达到树脂浸润性的良好效果，实现整个配方中各物料成分的优异熔融混合，生产产品符合指标要求。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯为粉末状态，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min，有利于实现树脂对导电炭黑和包覆红磷的浸润和包裹，并决定熔体的表观粘度，在合适的熔体流动速率范围下，熔体速率越高，分子量相对较低，加工性能有改善；高熔体流动速率的聚烯烃材料可充当分散剂的作用，也减少了配方设计中对低分子分散剂的依赖，有利于提升后期产品静液压性能的稳定性，拉伸强度和伸长率均有提升，并且加工过程中杜绝了原聚乙烯蜡配方中的析出现象。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量等于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为粉末状态，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

一种抗静电阻燃母料的制备方法，其具体步骤包括：

s1：按上述质量配比加入lldpe和包覆红磷并在混炼机内混合均匀；

s2：按质量配比称取eva、poe、导电炭黑、相容剂、加工助剂放入混炼机与内s1所得产物混合均匀；

s3：将s2中所得产物通过挤出机造粒。

如图1中所示，s1中所述的混炼机包括一混炼机主体1，在混炼机主体1的上部设有一与混炼机主体1内部的腔体2相连通的进料仓3，在混炼机主体1的腔体2内设有一混料装置，所述混料装置包括两水平且平行设置在混炼机主体的腔体内的混炼旋转件，在混炼机主体1的两侧分别设有一与各混炼旋转件相配合的伺服控制电机4。通过进料仓3向混炼机主体1的腔体2内放入多种物料后，将设备与外部电源接通，操作人员手动控制启动两伺服控制电机4对转，从而能够带动水平旋转轴实现对转，进入到两水平旋转轴5的对应的进料段6处的物料在两旋向相反的进料螺旋片10的旋合作用下会对多种物料进行搅拌混合，通过控两伺服控制电机4的转速可以控制搅拌的效果，同时如果出现物料进给量过大的情况下，进料段6有可能出现被堵，进料受阻的情况，此时可以通过分别控制两伺服控制电机4的旋转方向和速度，通过往复调整可以带动物料向后退出或者将多余物料通过倒转、正转的往复调节的方式来将受阻处的物料进行清理，清理完成后继续进行混料搅拌；通过控制伺服控制电机4的旋转方向和速度来实现对混料效果和时间的控制；物料继续向前运动通过混炼段7对物料进行混炼，混炼时采用的混炼搅拌拨片11的边沿处为两棱边9构造，在运动中物料经过混炼段被混炼好，再经排气后送入挤出造粒机成型，在混炼段7内进行混炼后不需要对物料施压，从而减少混炼过程中对炭黑结构的剪切破坏力，有效提升炭黑分散。

所述混炼旋转件包括一水平旋转轴5，所述水平旋转轴5分为进料段6、混炼段7和卸料段8，在各水平旋转轴5的进料段上分别设有进料螺旋片10，两进料螺旋片10的旋向设置相反，在各水平旋转轴5的混炼段7上分别设有相互配合的混炼搅拌拨片11，在卸料段8下方的混炼机主体1上设有一与外部相连通的出料通道12；通过进料段6、混炼段7和卸料段8可以快速的实现物料的混合、混炼。

在各进料螺旋片10后侧设有一与混炼机主体1的内腔侧壁相固连的挡板13，所述挡板13通过其上的转孔活动套接在各水平旋转轴5的外侧壁上，在各进料螺旋片10的侧壁上间隔设有凸起的搅拌柱10，在进料螺旋片10对物料进行搅拌时，各个搅拌柱10可以起到辅助搅拌的作用，有效地提高搅拌时混合的均匀度，从而可提高后续混炼时的混炼效果。

实施例2：

一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为20份、eva为2份、poe为3份、导电炭黑为7份、包覆红磷为3.5份、加工助剂为0.1份、相容剂为2份。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量对于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

制备方法同实施例1。

实施例3：

一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为35份、eva为4份、poe为10份、导电炭黑为6份、包覆红磷为4份、加工助剂为2份、相容剂为5份。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量等于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

制备方法同实施例1。

实施例4：

一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为40份、eva为6份、poe为6份、导电炭黑为9份、包覆红磷为6份、加工助剂为2.5份、相容剂为10份。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量等于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

制备方法同实施例1。

实施例5：

一种抗静电阻燃母料，主要包括以下质量份数的组分：lldpe为50份、eva为10份、poe为8份、导电炭黑为10份、包覆红磷为6份、加工助剂为2份、相容剂为8份。

优选地，所述lldpe为线性低密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于10g/10min。

优选地，所述eva为乙烯-醋酸乙烯共聚物，va含量等于18，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物状态为粉料，所述状态下的熔体流动速率大于50g/10min。

优选地，所述导电炭黑为超导电炭黑。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述加工助剂为含氟聚合物ppa。

制备方法同实施例1。

试验例：

山东某公司，按照上述实施例中的物质配比和方法，经过多次生产试验，得到的各种配比下生产的产品的各项参数与现有技术对比结果如下表：

表1材料性能参数

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。