一種礦山輸水管材專用料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種礦山輸水管材專用料，該專用料是由聚乙烯樹脂50—70份、增強劑10—30份、著色劑5份、阻燃劑10—30份、抗靜電劑0.1—1份、加工助劑0.01—1份等原料制成，制備方法是：制備方法是：將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例加入到高速攪拌機中混合10—30min，將上述混合物料經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料；本發明具有阻燃性能好；抗靜電性能優良；高剛性；質輕；耐腐蝕；不結垢；安裝方便等優點；可用于井下輸送高硫水質以及含鈣、鎂等離子的水。本產品具有廣泛的市場前景。
【專利說明】一種礦山輸水管材專用料
【技術領域】
[0001]本發明是一種礦山輸水管材專用料，屬于高分子加工領域。
【背景技術】
[0002]傳統的煤礦輸水管材中一直使用金屬管、混凝土管道。金屬管主要存在密度大；運輸、鋪設、安裝困難；管道易腐蝕等問題；混凝土管道存在重量大，安裝困難等缺點；近年來，國家提出“以塑代鋼”政策，鼓勵以塑料管材代替混凝土及金屬管材，許多科研機構與企業成功開發多種礦山專用塑料管材，其中聚乙烯樹脂無毒、耐腐蝕性好、抗壓性能好、自潤滑性好、質輕等特點成為代替傳統金屬、混凝土材料理想的材料，但是由于聚乙烯表面電阻率高，在管材表面容易產生靜電，同時由于聚乙烯樹脂為易燃塑料，這些不利因素限制了聚乙烯樹脂在礦山管材上的應用，為了使聚乙烯樹脂能在礦山管材上得以應用，必須對聚乙烯樹脂進行改良。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供了一種礦山輸水管材專用料，通過對聚乙烯樹脂進行改性，克服了聚乙烯樹脂本身容易產生靜電，易燃等缺點，同時提高了聚乙烯樹脂的加工性能及力學性能。
[0004]本發明的目的是這樣實現的，該專用料是由如下重量份數配比的原料制成:聚乙烯樹脂50—70份、增強劑10—30份、著色劑5份、阻燃劑10—30份、抗靜電劑0.1—1份、加工助劑0.01— 1份；制備方法是:將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例加入到高速攪拌機中混合10 — 30min，其中攪拌機轉速設定為800— 1200r/min,將上述混合物料經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。
[0005]所述 的聚乙烯樹脂為高密度聚乙烯樹脂、低密度聚乙烯樹脂和線性低密度聚乙烯樹脂中的一種或兩種以上的混合物。
[0006]所述的增強劑是一種聚乙烯樹脂專用增強母料，這種聚乙烯樹脂專用增強母料是以線性低密度聚乙烯樹脂為基體材料，以納米碳酸鈣為增強材料，該增強母料是由如下重量份數配比的原料制成:納米碳酸?丐50一70份,納米碳酸?丐粒徑大小為20nm~120nm,優選40nm~80nm，線性低密度聚乙烯樹脂30— 50份、鈦酸酯(偶聯劑)5 —10份、硬脂酸鈣(加工助劑)I一5份；將鈦酸酯(偶聯劑)與納米碳酸鈣在70°C — 110°C下混合10 — 20min，其中攪拌機轉速設定為1000— 1200r/min，待混合物冷卻至常溫后，再將混合物與線性低密度聚乙烯樹脂、硬脂酸鈣加工助劑按上述比例加入到高速攪拌機中混合10-20min，其中攪拌機轉速設定為800— 1200r/min，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒制得聚乙烯樹脂專用增強母料。
[0007]所述的阻燃劑是一種聚乙烯樹脂專用阻燃母料，該阻燃母料是由如下重量份數配比的原料制成:基體樹脂10 — 30份、阻燃劑70— 90份、相容劑2— 6份、分散劑I一3份、潤滑劑I一3份，將阻燃劑、相容劑、分散劑、潤滑劑加入高速混合機中在40°C—70°C條件下混合15 — 30min后將基體樹脂加入高速混合機中混合20— 40min，將混合好的物料加入雙螺桿擠出機塑化擠出，冷卻造粒制得聚乙烯樹脂專用阻燃母料。
[0008]所述的基體樹脂是線性低密度聚乙烯樹脂；阻燃劑是微膠囊化紅磷，其中膠囊化紅磷的包覆材料為氫氧化鋁；相容劑是氯化聚乙烯；分散劑是N，N'—乙撐雙硬酰胺；潤滑劑是聚乙烯低分子臘。
[0009]所述的著色劑為導電炭黑，其用量為5份。
[0010]所述的抗靜電劑是一種內添加型抗靜電劑，其化學名稱為N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺，其用量為0.1一 1份。
[0011]所述的加工助劑為硬脂酸1丐，其用量為:0.01—1份。
[0012]本發明具有以下優點和積極效果:
1、本發明阻燃體系采用了無鹵阻燃體系，克服了含鹵阻燃劑發生火災時產生大量的煙霧和有毒的腐蝕性鹵化氫氣體，造成二次危害。在非鹵阻燃劑中，紅磷是一種很好的阻燃劑，具有價格低廉、添加量小、阻燃效率高、無毒等優點。順應了當今世界要求無鹵阻燃劑的潮流，但是普通紅磷易吸潮、釋放出毒性氣體、著火點低、安全性差、與高分子材料相容性差，這些缺點限制了紅磷的應用。
[0013]2、本發明采用通過多層連續包覆生產出的微膠囊紅磷阻燃劑從根本上客服了普通紅磷阻燃劑的缺點，并且通過和金屬氫氧化物復配使用可減少阻燃劑的用量，從而大大的改善了塑料制品的加工性能和物理機械性能。具有優良的阻燃和安全性能，無毒無味、低煙、熱穩定性聞等優點。
[0014]3、本發明產品阻燃性能好；抗靜電性能優良；質輕，安裝方便，其單位重量僅為鋼管的1/7，是玻璃鋼管的1/2 ;運輸方便，大大降低工人勞動強度，提高工作效率；提高了抗快速開裂性能及抗沖擊性能，使用`壽命長；耐腐蝕、不結垢，特別用于井下輸送高硫水質以及含鈣、鎂等離子的水，節省防腐及除垢的費用；具有自潤滑性，輸送阻力小，在相同的條件下，可以提高輸送能30%。本發明產品具有廣泛的市場前景。
【具體實施方式】
[0015]1、聚乙烯樹脂專用增強母料制備:
聚乙烯樹脂專用增強母料是由如下質量配比的原料制成:納米碳酸鈣55 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂45 kg、鈦酸酯偶聯劑(偶聯劑)7 kg、硬脂酸鈣(加工助劑)2 kg，將鈦酸酯偶聯劑與納米碳酸鈣按上述比例加入到高速混合機中在80°C條件下混合15min，攪拌機轉速設定為1000—1200 r/min，待混合物冷卻至常溫后，再將混合物與線性低密度聚乙烯樹脂、加工助劑按上述比例加入到高速攪拌機中混合20min，其中攪拌機轉速設定為800—1200 r/min，將上述混合好的物料經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得聚乙烯樹脂專用增強母料待用。其中雙螺桿擠出機各段溫度設定為:一區:160°C，二區:170°C ;三區:170°C ;四區:1850C ;五區:1950C ο 主機轉速:1100—1300 r/min。
[0016]2、聚乙烯樹脂專用阻燃母料的制備:
聚乙烯樹脂專用阻燃母料是由如下質量配比的原料制成:線性低密度聚乙烯樹脂25kg，微膠囊化紅磷(阻燃劑)75 kg、氯化聚乙烯(相容劑)6 kg、N，N'—乙撐雙硬酰胺(分散劑)2 kg、聚乙烯低分子臘(潤滑劑)2 kg，將阻燃劑、相容劑、分散劑、潤滑劑加入高速混合機中在60°C條件下混合25min后將基體樹脂加入高速混合機中混合30min，將充分混合的物料加入雙螺桿擠出機塑化擠出，冷卻造粒，制得聚乙烯樹脂專用阻燃母料待用。其中雙螺桿擠出機各段溫度設定為:一區:160°C，二區:170°C ;三區:170°C ;四區:185°C ;五區:195°C。主機轉速:1100—1300 r/min ο
[0017]3、礦山輸水管材專用料的制備:實施例1
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂65 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)20 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)10 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)1 kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述配比加入到高速攪拌機中，其中攪拌機轉速設定為800—1000 r/min,混合10—30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:2050C ο 主機轉速:800—1200 r/min。
[0018]實施例2
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂65 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0019]實施例3
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂65 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)10 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)20 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0020]實施例4
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂50 kg ;低密度聚乙烯樹脂15 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N-(3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)1.5kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0021]實施例5
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂40 kg ;低密度聚乙烯樹脂15 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N-(3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)0.5 kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:2050C ο 主機轉速:800—1200 r/min。
[0022]實施例6 按配比稱取高密度聚乙烯樹脂45 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂20 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)1 kg;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0023]實施例7
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂35 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂30 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800— 1000r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:2050C ο 主機轉速:800—1200 r/min。
[0024]實施例8
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂35 kg ;低密度聚乙烯樹脂20 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂10 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10—30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0025]實施例9
按配比稱取高密度聚乙烯樹脂35 kg ;低密度聚乙烯樹脂15 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂15 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800—1000 r/min混合10—30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0026]實施例10按配比稱取高密度聚乙烯樹脂35 kg ;低密度聚乙烯樹脂10 kg ;線性低密度聚乙烯樹脂20 kg ;聚乙烯樹脂專用增強母料(增強劑)15 kg ;導電炭黑(著色劑)5 kg ;聚乙烯樹脂專用阻燃母料(阻燃劑)15 kg ；N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺(抗靜電劑)I kg ;硬脂酸鈣(加工助劑)0.5 kg。將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例在800— 1000r/min混合10 — 30min后，將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。其中雙螺桿擠出機螺筒各區溫度分別為一區:160°C、二區:175°C、三區:180°C、四區:195°C、五區:205°C。主機轉速:800—1200 r/min。
[0027]本發明實施例配方制備的礦山輸水管材專用料產品按如下標準檢測:
UGB/T 8804.3《熱塑性塑料管材拉伸性能測定第3部分聚烯烴管材》；
2、MT558.1-2005《煤礦井下用塑料管材第I部分:聚乙烯管材》；
3、GB/T6111— 2003《流體輸送用熱塑性塑料管材耐內壓實驗方法》。
[0028]本產品應具體滿足性能指標見下表1技術要求。實施例1~實施例10各項性能指標見表2、表3，從表2和表3中的數據可以看出本發明實施例產品性能均滿足GB/T 8804.3《熱塑性塑料管材拉伸性能測定第3部分聚烯烴管材》；MT 558.1-2005《煤礦井下用塑料管材第I部分:聚乙烯管材》;GB/T 6111-2003《流體輸送用熱塑性塑料管材耐內壓實驗方法》三個標準中的各項要求。因此，本發明配方完全可以用于礦山輸水管材生產。
[0029]表1:技術要求
【權利要求】
1.一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:該專用料是由如下重量份數配比的原料制成:聚乙烯樹脂50— 70份、增強劑10 — 30份、著色劑5份、阻燃劑10 — 30份、抗靜電劑0.1一 1份、加工助劑0.01—1份； 制備方法是: 將聚乙烯樹脂、增強劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、加工助劑按上述比例放入到高速攪拌機中混合10 — 30min，其中攪拌機轉速設定為800— 1200r/min,將上述混合物料經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒，制得礦山輸水管材專用料。
2.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的聚乙烯樹脂為高密度聚乙烯樹脂、低密度聚乙烯樹脂和線性低密度聚乙烯樹脂中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的增強劑是一種聚乙烯樹脂專用增強母料，這種聚乙烯樹脂專用增強母料是以線性低密度聚乙烯樹脂為基體材料，以納米碳酸鈣為增強材料，該增強母料是由如下重量份數配比的原料制成:納米碳酸50一70份,納米碳酸|丐粒徑大小為20nm~120nm,優選40nm~80nm,線性低密度聚乙烯樹脂30— 50份、鈦酸酯偶聯劑5 —10份、加工助劑硬脂酸鈣I一5份；將鈦酸酯偶聯劑與納米碳酸鈣在70°C — 110°C下混合10 — 20min，其中攪拌機轉速設定為1000—1200 r/min，待混合物冷卻至常溫后，再將混合物與線性低密度聚乙烯樹脂、加工助劑按上述比例加入到高速攪拌機中混合10_20min，其中攪拌機轉速設定為800—1200 r/min,將上述混合物經雙螺桿擠出機塑化擠出、冷卻造粒制得聚乙烯樹脂專用增強母料。
4.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的阻燃劑是一種聚乙烯樹脂專用阻燃母料，該阻燃母料是由如下質量份數配比的原料制成:基體樹脂10—30份、阻燃劑70— 90份、相容劑2— 6份、分散劑I一3份、潤滑劑I一3份，將阻燃劑、相容劑、分散劑、潤滑劑加入高速混合機中在40°C—70°C條件下混合15—30 min后將基體樹脂加入高速混合機中混合20— 40 min,將混合好的物料加入雙螺桿擠出機塑化擠出，冷卻造粒制得聚乙烯樹脂專用阻燃母料。
5.根據權利要求4所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的基體樹脂為線性低密度聚乙烯樹脂；阻燃劑是微膠囊化紅磷，其中膠囊化紅磷的包覆材料為氫氧化鋁；相容劑是氯化聚乙烯；分散劑是N，N'—乙撐雙硬酰胺；潤滑劑是聚乙烯低分子臘。
6.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的著色劑為導電炭黑，其用量為5份。
7.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的抗靜電劑是一種內添加型抗靜電劑，其化學名稱為N- (3-十二烷氧基-2-羥基丙基)乙醇胺，其用量為0.1—1 份。
8.根據權利要求1所述的一種礦山輸水管材專用料，其特征在于:所述的加工助劑為硬脂酸鈣，其用量為:0.01 — 1份。
【文檔編號】C08K13/06GK103589034SQ201210293742
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2012年8月17日
【發明者】李靜華, 趙松濱, 王雁, 包臣明 申請人:吉林喜豐節水科技股份有限公司