一种矿山输水管材专用料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种矿山输水管材专用料，该专用料是由聚乙烯树脂50—70份、增强剂10—30份、着色剂5份、阻燃剂10—30份、抗静电剂0.1—1份、加工助剂0.01—1份等原料制成，制备方法是：制备方法是：将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例加入到高速搅拌机中混合10—30min，将上述混合物料经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料；本发明具有阻燃性能好；抗静电性能优良；高刚性；质轻；耐腐蚀；不结垢；安装方便等优点；可用于井下输送高硫水质以及含钙、镁等离子的水。本产品具有广泛的市场前景。
【专利说明】一种矿山输水管材专用料
【技术领域】
[0001]本发明是一种矿山输水管材专用料，属于高分子加工领域。
【背景技术】
[0002]传统的煤矿输水管材中一直使用金属管、混凝土管道。金属管主要存在密度大；运输、铺设、安装困难；管道易腐蚀等问题；混凝土管道存在重量大，安装困难等缺点；近年来，国家提出“以塑代钢”政策，鼓励以塑料管材代替混凝土及金属管材，许多科研机构与企业成功开发多种矿山专用塑料管材，其中聚乙烯树脂无毒、耐腐蚀性好、抗压性能好、自润滑性好、质轻等特点成为代替传统金属、混凝土材料理想的材料，但是由于聚乙烯表面电阻率高，在管材表面容易产生静电，同时由于聚乙烯树脂为易燃塑料，这些不利因素限制了聚乙烯树脂在矿山管材上的应用，为了使聚乙烯树脂能在矿山管材上得以应用，必须对聚乙烯树脂进行改良。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供了一种矿山输水管材专用料，通过对聚乙烯树脂进行改性，克服了聚乙烯树脂本身容易产生静电，易燃等缺点，同时提高了聚乙烯树脂的加工性能及力学性能。
[0004]本发明的目的是这样实现的，该专用料是由如下重量份数配比的原料制成:聚乙烯树脂50—70份、增强剂10—30份、着色剂5份、阻燃剂10—30份、抗静电剂0.1—1份、加工助剂0.01— 1份；制备方法是:将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例加入到高速搅拌机中混合10 — 30min，其中搅拌机转速设定为800— 1200r/min,将上述混合物料经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。
[0005]所述 的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂、低密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂中的一种或两种以上的混合物。
[0006]所述的增强剂是一种聚乙烯树脂专用增强母料，这种聚乙烯树脂专用增强母料是以线性低密度聚乙烯树脂为基体材料，以纳米碳酸钙为增强材料，该增强母料是由如下重量份数配比的原料制成:纳米碳酸?丐50一70份,纳米碳酸?丐粒径大小为20nm~120nm,优选40nm~80nm，线性低密度聚乙烯树脂30— 50份、钛酸酯(偶联剂)5 —10份、硬脂酸钙(加工助剂)I一5份；将钛酸酯(偶联剂)与纳米碳酸钙在70°C — 110°C下混合10 — 20min，其中搅拌机转速设定为1000— 1200r/min，待混合物冷却至常温后，再将混合物与线性低密度聚乙烯树脂、硬脂酸钙加工助剂按上述比例加入到高速搅拌机中混合10-20min，其中搅拌机转速设定为800— 1200r/min，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒制得聚乙烯树脂专用增强母料。
[0007]所述的阻燃剂是一种聚乙烯树脂专用阻燃母料，该阻燃母料是由如下重量份数配比的原料制成:基体树脂10 — 30份、阻燃剂70— 90份、相容剂2— 6份、分散剂I一3份、润滑剂I一3份，将阻燃剂、相容剂、分散剂、润滑剂加入高速混合机中在40°C—70°C条件下混合15 — 30min后将基体树脂加入高速混合机中混合20— 40min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机塑化挤出，冷却造粒制得聚乙烯树脂专用阻燃母料。
[0008]所述的基体树脂是线性低密度聚乙烯树脂；阻燃剂是微胶囊化红磷，其中胶囊化红磷的包覆材料为氢氧化铝；相容剂是氯化聚乙烯；分散剂是N，N'—乙撑双硬酰胺；润滑剂是聚乙烯低分子腊。
[0009]所述的着色剂为导电炭黑，其用量为5份。
[0010]所述的抗静电剂是一种内添加型抗静电剂，其化学名称为N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺，其用量为0.1一 1份。
[0011]所述的加工助剂为硬脂酸1丐，其用量为:0.01—1份。
[0012]本发明具有以下优点和积极效果:
1、本发明阻燃体系采用了无卤阻燃体系，克服了含卤阻燃剂发生火灾时产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害。在非卤阻燃剂中，红磷是一种很好的阻燃剂，具有价格低廉、添加量小、阻燃效率高、无毒等优点。顺应了当今世界要求无卤阻燃剂的潮流，但是普通红磷易吸潮、释放出毒性气体、着火点低、安全性差、与高分子材料相容性差，这些缺点限制了红磷的应用。
[0013]2、本发明采用通过多层连续包覆生产出的微胶囊红磷阻燃剂从根本上客服了普通红磷阻燃剂的缺点，并且通过和金属氢氧化物复配使用可减少阻燃剂的用量，从而大大的改善了塑料制品的加工性能和物理机械性能。具有优良的阻燃和安全性能，无毒无味、低烟、热稳定性闻等优点。
[0014]3、本发明产品阻燃性能好；抗静电性能优良；质轻，安装方便，其单位重量仅为钢管的1/7，是玻璃钢管的1/2 ;运输方便，大大降低工人劳动强度，提高工作效率；提高了抗快速开裂性能及抗冲击性能，使用`寿命长；耐腐蚀、不结垢，特别用于井下输送高硫水质以及含钙、镁等离子的水，节省防腐及除垢的费用；具有自润滑性，输送阻力小，在相同的条件下，可以提高输送能30%。本发明产品具有广泛的市场前景。
【具体实施方式】
[0015]1、聚乙烯树脂专用增强母料制备:
聚乙烯树脂专用增强母料是由如下质量配比的原料制成:纳米碳酸钙55 kg ;线性低密度聚乙烯树脂45 kg、钛酸酯偶联剂(偶联剂)7 kg、硬脂酸钙(加工助剂)2 kg，将钛酸酯偶联剂与纳米碳酸钙按上述比例加入到高速混合机中在80°C条件下混合15min，搅拌机转速设定为1000—1200 r/min，待混合物冷却至常温后，再将混合物与线性低密度聚乙烯树脂、加工助剂按上述比例加入到高速搅拌机中混合20min，其中搅拌机转速设定为800—1200 r/min，将上述混合好的物料经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得聚乙烯树脂专用增强母料待用。其中双螺杆挤出机各段温度设定为:一区:160°C，二区:170°C ;三区:170°C ;四区:1850C ;五区:1950C ο 主机转速:1100—1300 r/min。
[0016]2、聚乙烯树脂专用阻燃母料的制备:
聚乙烯树脂专用阻燃母料是由如下质量配比的原料制成:线性低密度聚乙烯树脂25kg，微胶囊化红磷(阻燃剂)75 kg、氯化聚乙烯(相容剂)6 kg、N，N'—乙撑双硬酰胺(分散剂)2 kg、聚乙烯低分子腊(润滑剂)2 kg，将阻燃剂、相容剂、分散剂、润滑剂加入高速混合机中在60°C条件下混合25min后将基体树脂加入高速混合机中混合30min，将充分混合的物料加入双螺杆挤出机塑化挤出，冷却造粒，制得聚乙烯树脂专用阻燃母料待用。其中双螺杆挤出机各段温度设定为:一区:160°C，二区:170°C ;三区:170°C ;四区:185°C ;五区:195°C。主机转速:1100—1300 r/min ο
[0017]3、矿山输水管材专用料的制备:实施例1
按配比称取高密度聚乙烯树脂65 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)20 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)10 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)1 kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述配比加入到高速搅拌机中，其中搅拌机转速设定为800—1000 r/min,混合10—30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:2050C ο 主机转速:800—1200 r/min。
[0018]实施例2
按配比称取高密度聚乙烯树脂65 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0019]实施例3
按配比称取高密度聚乙烯树脂65 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)10 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)20 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0020]实施例4
按配比称取高密度聚乙烯树脂50 kg ;低密度聚乙烯树脂15 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)1.5kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0021]实施例5
按配比称取高密度聚乙烯树脂40 kg ;低密度聚乙烯树脂15 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)0.5 kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:2050C ο 主机转速:800—1200 r/min。
[0022]实施例6 按配比称取高密度聚乙烯树脂45 kg ;线性低密度聚乙烯树脂20 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)1 kg;硬脂酸钙(加工助剂)0.5kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0023]实施例7
按配比称取高密度聚乙烯树脂35 kg ;线性低密度聚乙烯树脂30 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800— 1000r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:2050C ο 主机转速:800—1200 r/min。
[0024]实施例8
按配比称取高密度聚乙烯树脂35 kg ;低密度聚乙烯树脂20 kg ;线性低密度聚乙烯树脂10 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10—30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0025]实施例9
按配比称取高密度聚乙烯树脂35 kg ;低密度聚乙烯树脂15 kg ;线性低密度聚乙烯树脂15 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800—1000 r/min混合10—30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0026]实施例10按配比称取高密度聚乙烯树脂35 kg ;低密度聚乙烯树脂10 kg ;线性低密度聚乙烯树脂20 kg ;聚乙烯树脂专用增强母料(增强剂)15 kg ;导电炭黑(着色剂)5 kg ;聚乙烯树脂专用阻燃母料(阻燃剂)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂)I kg ;硬脂酸钙(加工助剂)0.5 kg。将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例在800— 1000r/min混合10 — 30min后，将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。其中双螺杆挤出机螺筒各区温度分别为一区:160°C、二区:175°C、三区:180°C、四区:195°C、五区:205°C。主机转速:800—1200 r/min。
[0027]本发明实施例配方制备的矿山输水管材专用料产品按如下标准检测:
UGB/T 8804.3《热塑性塑料管材拉伸性能测定第3部分聚烯烃管材》；
2、MT558.1-2005《煤矿井下用塑料管材第I部分:聚乙烯管材》；
3、GB/T6111— 2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压实验方法》。
[0028]本产品应具体满足性能指标见下表1技术要求。实施例1~实施例10各项性能指标见表2、表3，从表2和表3中的数据可以看出本发明实施例产品性能均满足GB/T 8804.3《热塑性塑料管材拉伸性能测定第3部分聚烯烃管材》；MT 558.1-2005《煤矿井下用塑料管材第I部分:聚乙烯管材》;GB/T 6111-2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压实验方法》三个标准中的各项要求。因此，本发明配方完全可以用于矿山输水管材生产。
[0029]表1:技术要求
【权利要求】
1.一种矿山输水管材专用料，其特征在于:该专用料是由如下重量份数配比的原料制成:聚乙烯树脂50— 70份、增强剂10 — 30份、着色剂5份、阻燃剂10 — 30份、抗静电剂0.1一 1份、加工助剂0.01—1份； 制备方法是: 将聚乙烯树脂、增强剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂按上述比例放入到高速搅拌机中混合10 — 30min，其中搅拌机转速设定为800— 1200r/min,将上述混合物料经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒，制得矿山输水管材专用料。
2.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂、低密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的增强剂是一种聚乙烯树脂专用增强母料，这种聚乙烯树脂专用增强母料是以线性低密度聚乙烯树脂为基体材料，以纳米碳酸钙为增强材料，该增强母料是由如下重量份数配比的原料制成:纳米碳酸50一70份,纳米碳酸|丐粒径大小为20nm~120nm,优选40nm~80nm,线性低密度聚乙烯树脂30— 50份、钛酸酯偶联剂5 —10份、加工助剂硬脂酸钙I一5份；将钛酸酯偶联剂与纳米碳酸钙在70°C — 110°C下混合10 — 20min，其中搅拌机转速设定为1000—1200 r/min，待混合物冷却至常温后，再将混合物与线性低密度聚乙烯树脂、加工助剂按上述比例加入到高速搅拌机中混合10_20min，其中搅拌机转速设定为800—1200 r/min,将上述混合物经双螺杆挤出机塑化挤出、冷却造粒制得聚乙烯树脂专用增强母料。
4.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的阻燃剂是一种聚乙烯树脂专用阻燃母料，该阻燃母料是由如下质量份数配比的原料制成:基体树脂10—30份、阻燃剂70— 90份、相容剂2— 6份、分散剂I一3份、润滑剂I一3份，将阻燃剂、相容剂、分散剂、润滑剂加入高速混合机中在40°C—70°C条件下混合15—30 min后将基体树脂加入高速混合机中混合20— 40 min,将混合好的物料加入双螺杆挤出机塑化挤出，冷却造粒制得聚乙烯树脂专用阻燃母料。
5.根据权利要求4所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的基体树脂为线性低密度聚乙烯树脂；阻燃剂是微胶囊化红磷，其中胶囊化红磷的包覆材料为氢氧化铝；相容剂是氯化聚乙烯；分散剂是N，N'—乙撑双硬酰胺；润滑剂是聚乙烯低分子腊。
6.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的着色剂为导电炭黑，其用量为5份。
7.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的抗静电剂是一种内添加型抗静电剂，其化学名称为N- (3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺，其用量为0.1—1 份。
8.根据权利要求1所述的一种矿山输水管材专用料，其特征在于:所述的加工助剂为硬脂酸钙，其用量为:0.01 — 1份。
【文档编号】C08K13/06GK103589034SQ201210293742
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】李静华, 赵松滨, 王雁, 包臣明 申请人:吉林喜丰节水科技股份有限公司