专利名称：一种抗静电及抗静电阻燃塑料及它们的生产方法
技术领域：
本发明涉及有抗静电要求的矿用产品使用的塑料原料，具体为一种矿用塑料管 (含复合管)生产所需的抗静电塑料及抗静电阻燃塑料及它们的生产方法。尤其适用于矿 用PE管材生产所需的抗静电及抗静电阻燃专用料生产。
背景技术：
目前，公知的矿用塑料产品要求有抗静电和阻燃的性能，矿用塑料产品生产所需 的原料，主要以添加导电炭黑，以达到抗静电的要求，主要以添加阻燃剂，以达到阻燃的要 求。阻燃剂取材广泛，选择空间较大，但因炭黑结构是影响炭黑抗静电性的重要因素，因此 导电炭黑的选择范围小，目前市场使用较好的为捷克进口的导电炭黑，其次为国内生产的 导电炭黑，但导电炭黑生产工艺复杂，产量低，成本高，不能满足日益增长的矿用塑料产品 需求。色素炭黑普遍应用于橡胶、塑料制品中，色素炭黑生产工艺简单，产量高，成本低，市 场供应量充足，但一直未有抗静电塑料材料使用色素炭黑以达到抗静电效果的报道。原因 是色素炭黑用于抗静电时，炭黑结构易受剪切力破坏，剪切力过大，则不能达到抗静电效 果。要达到相同的抗静电性，使用导电炭黑，炭黑添加量较低，使用色素炭黑，则需要较高的 添加量，但高浓度的色素炭黑在塑料中的分散好坏，会影响塑料制品的拉伸强度和断裂伸 长率。
发明内容
本发明的目的是为了满足日益增长的矿用塑料产品所需原料达到抗静电、阻燃效 果的要求，同时提高矿用塑料产品的质量和降低产品成本，提供一种质量可靠，成本低廉， 原料来源广的一种抗静电及抗静电阻燃塑料及它们的生产方法。本发明所采取的技术方案是一种抗静电塑料，它含有的原料组分重量百分比 为40% -60%的高密度聚乙烯，15% -30%的线性低密度聚乙烯，4% -10%的分散剂， 0. 1% -1.5%的润滑剂，0. 1% -2.0%的偶联剂，15% -25%的色素炭黑。所述高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯均为粉状，其MFR值分别为 0. 4-0. 8g/10min 和 2-10g/10min ；所述分散剂为PE蜡、石蜡、EVA蜡中的一种或其混合物，熔点60°C以上；所述润滑剂为白油、机械油、氯化石蜡中的一种或其混合物；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述的色素炭黑为中超耐磨炭黑N220。一种抗静电塑料，它含有的原料组分重量百分比为51%的高密度聚乙烯，20%的 线性低密度聚乙烯，8 %的PE蜡，0. 5 %的白油，0. 5 %的酞酸酯偶联剂，20 %的N220炭黑。上述抗静电塑料的生产方法，其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、偶联剂与润滑剂的均勻混合物、高密度及 低密度聚乙烯粉、分散剂，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于105°C，放料冷却；
步骤二 将步骤一所得冷却料用低剪切组合双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度 140-180°C，机头温度 170-180°Co抗静电材料的表面电阻值一般在109Ω以下，矿用PE管材抗静电按国标 ΜΤ558. 1-2005的要求，表面电阻值在IO6 Ω以下。采用上述方法得到的抗静电塑料能在保 持高强度、高伸长率的前提下表面电阻指标在105Ω以下，具有导静电功能。一种抗静电阻燃塑料，它含有的原料组分重量百分比为36%巧4%的高密 度聚乙烯，9% 的线性低密度聚乙烯，3% -9%的分散剂，0. -1%的润滑剂， 0. 1%-2.0%的偶联剂，13%-23%的色素炭黑，2%-12%的市售粉状包覆红磷或6^-15% 的市售磷系阻燃母料颗粒。所述高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯均为粉状，其MFR值分别为 0. 4-0. 8g/10min、2-10g/10min ；所述分散剂为PE蜡、石蜡、EVA蜡中的一种或其混合物，熔点60°C以上；所述润滑剂为白油、机械油、氯化石蜡中的一种或其混合物；所述的色素炭黑为中超耐磨炭黑N220 ；所述的市售包覆红磷是一种性能优异的环保阻燃剂，具有添加量少、阻燃效率高、 使用成本低、低发烟量且不产生酸性腐蚀气体。可广泛应用于聚烯烃、聚苯乙烯、聚脂、尼 龙、环氧树脂、不饱和树脂、橡胶、热塑性弹性体、电线电缆等行业。磷系阻燃母料颗粒也属于应用较为普遍的产品，在某些树脂中其阻燃效率甚至要 高于卤系。上述抗静电阻燃塑料的一种生产方法，其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、包覆红磷、偶联剂与润滑剂的均勻混合 物、高密度及低密度聚乙烯粉、分散剂，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于105°C，放料冷 却；步骤二 将步骤一所得冷却料用低剪切组合双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度 140-180°C，机头温度 170-180°Co抗静电阻燃塑料的另一种生产方法是使用抗静电塑料生产方法先得到抗静电 塑料颗粒；再用混料机将上述抗静电塑料颗粒混入市售磷系阻燃母料颗粒、-3%的 消泡剂，混合5-10分钟放料待用；再用低剪切组合的双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度 140-180°C，机头温度 170-180°Co所述消泡剂为市售通用塑料消泡剂，也称塑料消泡母料。本发明的有益效果是利用本发明配方及生产方法生产的抗静电塑料能在保持拉 伸性能的前提下表面电阻指标在ιο5Ω以下，具有导静电功能；抗静电阻燃塑料的抗静电、 阻燃效果均符合相关行业标准，而且能保持较高拉伸性能；由于使用通用的色素炭黑，故相 对于成本大大降低。
具体实施例方式实施例一一种抗静电塑料，含有的原料组分重量百分比为51%的高密度聚乙 烯，20 %的线性低密度聚乙烯，8 %的PE蜡，0. 5 %的白油，0. 5 %的酞酸酯偶联剂，20 %的 Ν220炭黑。
其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、酞酸酯偶联剂与白油的均勻混合物、高密 度聚乙烯粉及低密度聚乙烯粉、PE蜡，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于105°C，放料冷 却；步骤二 将步骤一所得冷却料用低剪切组合双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度 140-180°C，机头温度 170-180°Co最后使用上述方法制得的抗静电塑料颗粒进行管材挤出，挤出管材规格为直径 315mm,按行标MT181-1988检测要求进行检测，检测结果内表面电阻4. 6 X IO4 Ω (标准 彡1.0父1060)，外表面电阻8.3\10乂 (标准彡1.0父1060)，按照行标肌558. 1-2005测 试拉伸其性能，实测断裂伸长率680% (标准> 300% ),实测拉伸强度20. 93MPa(标准 彡9MPa)。可见，抗静电性能和拉伸性能均优于行业标准。实施例二 一种抗静电阻燃塑料，它含有的原料组分重量百分比为46. 7%的高密度聚乙烯， 24%的线性低密度聚乙烯，7 %的PE蜡，0. 9 %的白油，0. 4%的钛酸酯偶联剂，18 %的色素 炭黑N220，3%的市售粉状包覆红磷。所述高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯均为粉状，其MFR值分别为 0. 4-0. 8g/10min、2-10g/10min ；上述抗静电阻燃塑料的生产方法，其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、市售粉状包覆红磷、钛酸酯偶联剂与白 油的均勻混合物、高密度及低密度聚乙烯粉、PE蜡，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于 105 °C，放料冷却；步骤二 将步骤一所得冷却料用低剪切组合双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度 140-180°C，机头温度 170-180°Co使用上述方法制得的塑料颗粒进行管材挤出，挤出管材规格为直径315mm，按行标 MT181-1988检测要求检测，实测结果内表面电阻8. 7Χ104Ω (标准为彡1. 0X IO6 Ω )，外表 面电阻3. 4X IO5 Ω (标准为彡1. 0 X IO6 Ω )，有焰燃烧时间单根算术平均值实测1. 69s (标 准为< 3s)，有焰燃烧时间单根最大值实测2. 74s (标准为< IOs)，无焰燃烧时间单根最大 单值实测Os (标准单根最大单值< 60s，单根算术平均值< 20s)，按照行标MT558. 1-2005 测试拉伸性能，实测断裂伸长率650% (标准> 300% )，实测拉伸强度19.68MPa(标准 彡9MPa)。可见，抗静电性能、阻燃性能和拉伸性能均优于行业标准。实施例三一种抗静电阻燃塑料，它含有的原料组分重量百分比为43. 7%的高密度聚乙烯， 22 %的线性低密度聚乙烯，4%的PE蜡，0. 9 %的白油，0. 4%的钛酸酯偶联剂，17 %的色素 炭黑N220，10%的市售磷系阻燃母料颗粒，2%的消泡剂。其生产方法是使用抗静电塑料生产方法先得到抗静电塑料颗粒；再用混料机将 上述抗静电塑料颗粒混入市售磷系阻燃母料颗粒、消泡剂，混合5-10分钟放料待用；再用 低剪切组合的双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度140-180°C，机头温度170-180°C。用上述配方和方法得到的抗静电阻燃塑料颗粒进行管材挤出，在取样检测，各项 指标与实施例二基本相当。
权利要求
1.一种抗静电塑料，其特征在于它含有的原料组分重量百分比为40%-60%的高密 度聚乙烯，15% -30%的线性低密度聚乙烯，4% -10%的分散剂，0. -1.5%的润滑剂， 0. 1% -2.0%的偶联剂，15% -25%的色素炭黑。
2.如权利要求1所述的一种抗静电塑料，其特征在于所述高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯均为粉状，其MFR值分别为0. 4-0. 8g/10min和 2-10g/10min ；所述分散剂为PE蜡、石蜡、EVA蜡中的一种或其混合物，熔点60°C以上； 所述润滑剂为白油、机械油、氯化石蜡中的一种或其混合物； 所述偶联剂为钛酸酯偶联剂； 所述的色素炭黑为中超耐磨炭黑N220。
3.如权利要求1所述的一种抗静电塑料，其特征在于它含有的原料组分重量百分比 为51 %的高密度聚乙烯，20 %的线性低密度聚乙烯，8 %的PE蜡，0. 5 %的白油，0. 5 %的酞 酸酯偶联剂，20%的N220炭黑。
4.一种抗静电塑料的生产方法，其特征在于其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、偶联剂与润滑剂的均勻混合物、高密度及低密 度聚乙烯粉、分散剂，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于105°C，放料冷却；步骤二 将步骤一所得冷却料用双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度140-180°C，机头温 度 170-180°Co
5.一种抗静电阻燃塑料，其特征在于它含有的原料组分重量百分比为36%巧4%的 高密度聚乙烯，9% 的线性低密度聚乙烯，3% -9%的分散剂，0. -1%的润滑剂， 0. 1%-2.0%的偶联剂，13%-23%的色素炭黑，2%-12%的市售粉状包覆红磷或6^-15% 的市售磷系阻燃母料颗粒。
6.如权利要求5所述的一种抗静电阻燃塑料，其特征在于所述高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯均为粉状，其MFR值分别为0. 4-0. 8g/10min、 2-10g/10min ；所述分散剂为PE蜡、石蜡、EVA蜡中的一种或其混合物，熔点60°C以上； 所述润滑剂为白油、机械油、氯化石蜡中的一种或其混合物； 所述的色素炭黑为中超耐磨炭黑N220。
7.一种抗静电阻燃塑料的生产方法，其特征在于其生产步骤包括步骤一依次向高速混合机中加入炭黑、包覆红磷、偶联剂与润滑剂的均勻混合物、高 密度及低密度聚乙烯粉、分散剂，搅拌2-7分钟，控制机内温度不高于105°C，放料冷却；步骤二 将步骤一所得冷却料用双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度140-180°C，机头温 度 170-180°Co
8.一种抗静电阻燃塑料的生产方法，其特征在于其生产步骤包括 步骤一按权利要求4所述的生产方法得到抗静电塑料颗粒；步骤二 用混料机将上述抗静电塑料颗粒混入市售磷系阻燃母料颗粒、-3%的消 泡剂，混合5-10分钟放料待用；步骤三将上述混合料用双螺杆挤出造粒机造粒，挤出温度140-180°C，机头温度 170-180°C。
全文摘要
一种抗静电及抗静电阻燃塑料及它们的生产方法，其基本配方使用普通色素炭黑做抗静电剂，优选N220炭黑，含有的基本原料组分重量百分比为40％-60％的高密度聚乙烯，15％-30％的线性低密度聚乙烯，4％-10％的分散剂，0.1％-1.5％的润滑剂，0.1％-2.0％的偶联剂，15％-25％的色素炭黑。生产步骤包括依次向高速混合机中加入炭黑、偶联剂与润滑剂的均匀混合物、高密度及低密度聚乙烯粉等混合均匀；用双螺杆挤出造粒机造粒。其有益效果是抗静电塑料能在保持拉伸性能的前提下表面电阻指标在105Ω以下，具有良好导静电功能；抗静电阻燃塑料的抗静电、阻燃效果均符合相关行业标准，且成本较低。
文档编号C08L23/08GK102140197SQ20111008883
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者付辉, 倪奉尧, 倪立营 申请人:曲阜市东宏实业有限公司