專利名稱：一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物及其制備方法，屬于高分子材料及其成型加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
分子量超過150萬的聚乙烯一般被稱為超高分子量聚乙烯。由于其分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊性，賦予其優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、自潤滑性、耐腐蝕性和抗低溫性能。近年來被廣泛應(yīng)用于板框濾機(jī)濾板、礦山輸送帶托輥等的制造，顯示出了獨(dú)特的實用性。但是，超高分子量聚乙烯的熔融流動速率幾乎是零，熔體粘度極高，加工性能很差，又給其成型加工制造了難題。超高分子量聚乙烯制品作為工業(yè)板材、棒材、管材應(yīng)用初期，以純樹脂制品為主，最多添加一些流動改性劑、抗氧劑等，以改善制品的加工成型性能和耐老化性能。近年來，頻繁發(fā)生的礦難促使國家加強(qiáng)礦山機(jī)械裝備中非金屬材料的阻燃性能和抗靜電性能的管理。因此，相應(yīng)的具有抗靜電阻燃功能的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的產(chǎn)品開發(fā)也得到了快速發(fā)展。目前，礦山機(jī)械的輸送系統(tǒng)一般選用超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)作為托輥，在惡劣的工作環(huán)境下承擔(dān)較強(qiáng)的工作負(fù)荷，同時要求耐磨性優(yōu)良、阻燃、抗靜電。以下專利文獻(xiàn)均不同層級地涉及了超高分子量聚乙烯的阻燃和抗靜電性能。專利申請CN101386692A描述的是超高分子量聚乙烯高耐磨高溫復(fù)合材料的制備方法。但是發(fā)明人并沒有指明阻燃劑的類型或品名，所用的改性劑之一石墨的效果也沒有與另一種改性劑硬脂酸鈣做出區(qū)分。專利申請CN101012325A制備超高分子量聚乙烯改性材料添加了 1 4份阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種)、0. 5 3份抗靜電劑、 0. 5 3份石墨，雖然描述了產(chǎn)品的力學(xué)性能，但是其阻燃和抗靜電性能不詳。專利CN1194850C將分子量150 350萬的超高分子量聚乙烯與流動改性劑、填充增強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、成核劑和阻燃劑(磷酸酯、三氧化二銻、十溴聯(lián)苯醚和/或錫酸鹽中的至少一種，添加量0. 1 10份)進(jìn)行雙螺桿擠出共混，制得的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，可直接用于生產(chǎn)棒、管、板、片、異型材、多層復(fù)合板等，制品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，外觀平滑光亮。但是該專利并沒有給出表征產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)。專利申請CN101020768A制備超高分子量聚乙烯管材，使用了石墨(1. 2 4份)、 抗靜電劑(1. 2 1. 5份)、阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種，添加量為1. 8 5. 6份)。各添加劑的效果沒有給予描述。專利申請CN101319069A制備超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盤時添加的阻燃劑 (2. 5 7. 5份)為三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種，效果不詳， 也沒有敘述所用石墨(2份)的作用。專利CN100504134C在超高分子量聚乙烯中添加了阻燃材料(0 20份)和抗靜電材料(0 50份)，用于生產(chǎn)增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管。阻燃材料為十溴聯(lián)苯醚、
4三氧化二銻的組合或十溴聯(lián)苯醚、三氧化二銻、硼酸鋅的組合，抗靜電材料為導(dǎo)電炭黑。其所展示的實施例導(dǎo)電炭黑用量也達(dá)到50份，似乎并不具備實用性。專利申請CN101429304A制備抗靜電阻燃管材時所用的阻燃劑為十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻，抗靜電組分為導(dǎo)電炭黑，只是強(qiáng)調(diào)可以采用常規(guī)制管工藝制作，并沒有給出抗靜電和阻燃數(shù)據(jù)。專利申請CNlO 1250297A制備納米瓷粉超高分子量聚乙烯改性管材時添加了 0. 5 3份石墨，0. 5 3. 5份抗靜電劑，1 4份阻燃劑(三氧化二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/ 或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種)。發(fā)明人沒有給出阻燃效果數(shù)據(jù)，反而強(qiáng)調(diào)其產(chǎn)品的體積電阻達(dá)到1017 18，似乎與添加抗靜電劑的初衷不符。最近無鹵阻燃劑的應(yīng)用也得到了超高分子量聚乙烯加工領(lǐng)域的重視。專利申請CN101733856A發(fā)明的核心是超高分子量聚乙烯復(fù)配高密度聚乙烯、氯化聚乙烯、三氧化二銻、聚磷酸銨等，在雙螺桿擠出機(jī)中造粒。其管材制品的阻燃性能均優(yōu)于普通聚乙烯管材。專利并沒有對產(chǎn)品的力學(xué)性能進(jìn)行描述。專利CN101434723B制備抗靜電無鹵阻燃超高分子量聚乙烯組合物時，采用聚磷酸銨、磷酸酯和包覆紅磷為有效阻燃成分，采用炭黑、碳纖維、石墨、玻璃空心微珠或陶瓷微珠為抗靜電劑，也能得到阻燃性能UL94為VO級。表面電阻率在IO6 IO7數(shù)量級的復(fù)合材料。該專利在力學(xué)性能方面僅僅提供了抗沖擊強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，很難評述其作為材料的實用性， 且將空心微珠或陶瓷微珠都選為抗靜電劑，也很難評述其抗靜電效果。專利CN1126782C也是采用三聚氰胺-甲醛樹脂包覆的紅磷(8 20% )作為阻燃組分，并添加了 1 15%的炭黑，用模壓法制備阻燃抗靜電復(fù)合材料。阻燃性能達(dá)到國標(biāo) FVO級(垂直燃燒)，表面電阻可小于IO7 Ω。實際上，在超高分子量聚乙烯中添加與普通聚烯烴相同比例的阻燃劑并不能獲得理想的阻燃效果。其主要原因仍然是超高分子量聚乙烯的熔體粘度極高，小分子阻燃劑很難實現(xiàn)理想的分散效果，根本發(fā)揮不了阻燃劑的阻燃功效。而高分子量的阻燃劑往往價格昂貴，在生產(chǎn)礦山器械的超高分子量聚乙烯應(yīng)用領(lǐng)域很難具有市場競爭力。以十溴聯(lián)苯醚為代表的溴系阻燃劑、以三氧化二銻為代表的阻燃協(xié)效劑因資源問題、環(huán)保問題而相應(yīng)大幅度漲價，成為阻燃抗靜電高分子材料的巨大障礙。如果大量使用溴系阻燃劑和三氧化二銻，很難具有市場競爭力。盡管磷系阻燃劑和其他無鹵阻燃劑的開發(fā)進(jìn)展很大，占據(jù)了較大的市場份額，但是不管從生產(chǎn)成本還是從產(chǎn)品性能方面考慮，都無法完全取代以溴系阻燃劑為核心的阻燃體系。因此，開拓阻燃劑資源，優(yōu)化阻燃體系復(fù)配工藝，是解決當(dāng)今阻燃高分子材料所面臨困境的一個實際途徑。眾所周知，在五大工程塑料中聚苯醚(PPE)具有較好的阻燃性能。在制備PPE工程塑料的過程中，只要適當(dāng)添加較小比例的阻燃劑，就能獲得阻燃性能優(yōu)異的復(fù)合材料，而所需的阻燃改性成本是最低的。Factor Α.系統(tǒng)研究了聚苯醚的熱降解機(jī)理(Factor Α.， The High Temperature Degradation of Poly (2,6-dimethyl-l,4-phenylene ether), JOURNAL OF POLYMER SCIENCE =PART A-1V0L. 7. 363-377，1969)，發(fā)現(xiàn)整個降解過程分為兩步(1)在430 500°C之間有一個快速放熱過程，生成了酚、水、炭黑和高度交聯(lián)的殘渣； (2)高于500°C為緩慢的生焦過程，生成的焦炭是無定形的，會在一定程度上阻止聚合物的燃燒發(fā)展。如果輔以合適的阻燃體系，完全可以形成高效的阻燃體系。
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研究發(fā)現(xiàn)，以藍(lán)星化工新材料股份有限公司芮城分公司生產(chǎn)的不同特性粘度的 PPE、十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻為主要成分的復(fù)合阻燃劑，可以賦予超高分子量聚乙烯良好的阻燃性能。PPE的特性粘度越高，所用的十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻比例越小。其主要原因是，特性粘度較高的PPE，如果能夠良好地分散在聚烯烴樹脂中，在燃燒過程中能夠更快地生焦，阻止燃燒進(jìn)程。對復(fù)合阻燃體系進(jìn)行良好的表面處理，可以強(qiáng)化復(fù)合阻燃劑在聚烯烴中的分散效果，使得PPE系列復(fù)合阻燃劑能夠以更小的顆粒更均勻地宏觀分散于聚烯烴連續(xù)相中。我們采用KH550作為偶聯(lián)劑，采用甲基丙烯酸縮甘油酯接枝率為0. 5%的乙丙橡膠接枝物為相容劑，促進(jìn)PPE復(fù)合阻燃劑與基體樹脂超高分子量聚乙烯的相容性。一般采用添加分子量相對較小的抗靜電劑的方法來改善高分子材料的抗靜電性能。但是，這種方法所用的低分子抗靜電劑隨著時間的推移逐漸從制品表面析出，使復(fù)合材料的抗靜電性能逐漸降低直至喪失。其制品在實用過程中抗靜電性能存在的不穩(wěn)定性是安全生產(chǎn)的隱患。專利CN101781420B在分子量大于380萬的超高分子量聚乙烯(100 份)中分別添加高密度聚乙烯、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、氟助劑、抗氧劑、導(dǎo)電炭黑(30 35 份)和復(fù)合阻燃劑(十溴聯(lián)苯醚、三氧化二銻和多聚磷酸銨按照10 5 1復(fù)配，添加配比30 32份)，在單螺桿擠出機(jī)中擠出成型，其制品的綜合性能超過現(xiàn)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (MT558. 1-2005)。但是，其所用導(dǎo)電炭黑和復(fù)合阻燃劑的比例很高，難以有實用價值和市場競爭力。專利申請CN101775170A同樣采用聚磷酸銨作為阻燃成分之一，輔以納米阻燃劑 (二氧化硅、滑石粉、氫氧化鎂等)，再添加導(dǎo)電材料(炭黑、石墨和銅粉等)、聚合物界面橋粘劑、分散劑、抗氧劑等，用單螺桿擠出機(jī)直接擠出成型管材。所得制品力學(xué)性能優(yōu)異，阻燃性能和抗靜電性能均得到顯著提高。實際上，僅靠聚磷酸銨，即便輔以納米無機(jī)填料，幾乎沒有可能獲得該專利所述的阻燃效果。研究發(fā)現(xiàn)，采用導(dǎo)電炭黑復(fù)配石墨的方法能確保超高分子量聚乙烯具有穩(wěn)定的抗靜電性能(表面電阻率始終低于IO7 Ω以下)。因為導(dǎo)電炭黑既有較大的比表面積和較高的表面能，即便在干燥的礦山也能充分吸收空氣中的水分，發(fā)揮出穩(wěn)定的抗靜電性能。石墨既能提高復(fù)合材料的潤滑性，因很容易摩擦分散也有利于改善復(fù)合材料的抗靜電性能。本發(fā)明采用ΡΡΕ、十溴聯(lián)苯醚和三氧化二銻為核心阻燃體系改性超高分子量聚乙烯，未見文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是以聚苯醚ΡΡΕ、溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑組成的聚苯醚復(fù)合阻燃劑為核心阻燃體系，添加一定配比的抗靜電組分，在偶聯(lián)劑和相容劑的作用下， 改善超高分子量聚乙烯的阻燃性能和抗靜電性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物，其組成為
6超高分子量聚乙烯45至65質(zhì)量％流動改性劑5至12質(zhì)量％抗靜電組分5至13質(zhì)量％聚苯醚3至15質(zhì)量％溴系阻燃劑7至15質(zhì)量％阻燃協(xié)效劑2至6質(zhì)量％偶聯(lián)劑0.2至1.0質(zhì)量％相容劑0.2至1.8質(zhì)量％主抗氧劑0.3至0.6質(zhì)量％助抗氧劑0.1至0.8質(zhì)量％其中，所述抗靜電組分由質(zhì)量份2-9份的導(dǎo)電炭黑和3-6份的石墨組成。其中，所述超高分子量聚乙烯為粘均分子量350 500萬的超高分子量聚乙烯。其中，所述的流動改性劑為熔融流動速率為0. 1 0. 5g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯。熔融流動速率的測定依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3682-2000。其中，所述的聚苯醚在25°C氯仿中測定的特性粘度為0. 40 0. 45dL/g。其中，所述的溴系阻燃劑為十溴聯(lián)苯醚或六溴環(huán)十二烷，優(yōu)選十溴聯(lián)苯醚。其中，所述的阻燃協(xié)效劑為三氧化二銻，其純度大于98質(zhì)量％。其中，所述的導(dǎo)電炭黑，是普通導(dǎo)電炭黑或超導(dǎo)電炭黑，優(yōu)選超導(dǎo)電炭黑。其中，所述的石墨為粒度2000目、碳純度大于90%的超細(xì)石墨粉。其中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷系列偶聯(lián)劑，選自Y-氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，優(yōu)選Y-氨丙基三乙氧基硅烷。其中，所述的相容劑為甲基丙烯酸縮甘油酯接枝丙烯基彈性體，接枝率為0. 5質(zhì)量％ ；所用丙烯基彈性體為熔融流動速率為3. 0g/10min的彈性體。其中，所述的主抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇其中，所述的助抗氧劑為亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯。其中，所述的組合物的制備方法，包括以下步驟(1)預(yù)混將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、按照比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合，混合溫度為20 80°C，優(yōu)選50 60°C ；混合機(jī)轉(zhuǎn)速為30 100轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選50 60轉(zhuǎn)/分鐘；混合時間3 15分鐘，優(yōu)選5 10分鐘；三種組分被磨細(xì)并混勻形成PPE復(fù)合阻燃劑，再依次加入抗靜電組分、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合，出料稱為預(yù)混料；(2)高速混合將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1)中的預(yù)混料、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合，混合溫度為20 50°C，優(yōu)選25 35°C;混合機(jī)轉(zhuǎn)速為100 800轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選100 200轉(zhuǎn)/分鐘；混合時間2 6分鐘，優(yōu)選3 5分
7鐘；(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為160 200°C，優(yōu)選180 190°C ；螺桿轉(zhuǎn)速為100 500轉(zhuǎn) /分鐘，優(yōu)選300 450轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為10 60轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選30 50轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明具有如下有益效果1)將PPE與溴系阻燃劑等進(jìn)行復(fù)配，制成PPE系列復(fù)合阻燃劑，賦予了這些材料良好的阻燃性能，實現(xiàn)阻燃體系的無鹵化或低鹵化，拓展了 PPE的應(yīng)用領(lǐng)域。將PPE的用途轉(zhuǎn)向阻燃劑，也有利于降低阻燃改性材料的成本，消除高分子材料阻燃改性的成本瓶頸。2)添加了流動改性劑和相容劑，不僅改善了超高分子量聚乙烯的加工流變性能， 而且增進(jìn)了超高分子量聚乙烯與其他組分的相容性。這三種聚合物分別具有不同的熔體粘度，在加工過程中有利于形成具有一定微觀分布的多相體系，在多相體系和相界面之間形成了不同濃度梯度的導(dǎo)電炭黑粒子和石墨微片層分布，有助于形成炭黑-石墨滲逾網(wǎng)絡(luò)， 顯著改善復(fù)合材料表面電荷傳遞狀況，確保在低導(dǎo)電組分用量下獲得優(yōu)良的抗靜電效果。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的各實施例中的超高分子量聚乙烯為北京化工二廠生產(chǎn)的粘均分子量 350 500萬的超高分子量聚乙烯；流動改性劑無規(guī)共聚聚丙烯采用燕山石化生產(chǎn)的熔融流動速率為0. 25g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯PPR4220 ；導(dǎo)電炭黑采用北京愛格富科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的B型超導(dǎo)電炭黑；石墨采用青島華泰潤滑密封科技有限公司生產(chǎn)的粒度為2000目、碳純度大于90%的超細(xì)石墨粉；聚苯醚樹脂原粉采用藍(lán)星化工新材料股份有限公司芮城分公司生產(chǎn)的特性粘度(25°C氯仿中測定)為0.40 0.45dL/g的聚苯醚，為聚(2，6_ 二甲基苯)醚；溴系阻燃劑采用美國大湖生產(chǎn)的十溴聯(lián)苯醚；阻燃協(xié)效劑采用湖南安化華宇銻業(yè)有限公司生產(chǎn)的純度大于98質(zhì)量％三氧化二銻；硅烷系列偶聯(lián)劑采用上海生科生物科技有限公司生產(chǎn)的KH550 ( γ -氨丙基三乙氧基硅烷)；相容劑甲基丙烯酸縮甘油酯接枝丙烯基彈性體(即EPDM-g-GMA，接枝率為0. 5質(zhì)量％ )為自制，所用丙烯基彈性體為ΕΧΧ0ΝΜ0 BILE CHEMICAL生產(chǎn)的Vistamaxx系列彈性體，優(yōu)選其熔融流動速率為 3. 0g/10min的Vistamaxx6102 ；所用主抗氧劑為GIBA公司生產(chǎn)的IRGAN0X1010，簡稱抗氧劑1010，其化學(xué)名稱是四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯；所用助抗氧劑為GIBA公司生產(chǎn)的IRGAF0S168，簡稱抗氧劑168，其化學(xué)名稱是亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯。實施例1(1)預(yù)混先將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照表1所示的比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合。混合溫度為50°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間8分鐘。將這三種組分磨細(xì)混勻，形成PPE復(fù)合阻燃劑。然后，再按照表1所示的比例依次加入導(dǎo)電炭黑、 石墨、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合。出料稱為預(yù)混料1。(2)高速混合按照表1所示的比例將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1) 中的預(yù)混料1、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合。混合溫度為30°c，混合機(jī)
8轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間5分鐘。(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為180 190°C;螺桿轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為40 轉(zhuǎn)/分鐘。所得復(fù)合材料采用國標(biāo)(GB/T)標(biāo)準(zhǔn)方法測試其各項性能，結(jié)果如表2所示。實施例2(1)預(yù)混先將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照表1所示的比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?5°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間10分鐘，將這三種組分磨細(xì)混勻，形成PPE復(fù)合阻燃劑。然后，再按照表1所示的比例依次加入導(dǎo)電炭黑、 石墨、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合。出料稱為預(yù)混料2。(2)高速混合按照表1所示的比例將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1) 中的預(yù)混料2、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?5°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間4分鐘。(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為180 190°C;螺桿轉(zhuǎn)速為380轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為35 轉(zhuǎn)/分鐘。所得復(fù)合材料采用國標(biāo)(GB/T)標(biāo)準(zhǔn)方法測試其各項性能，結(jié)果如表2所示。實施例3(1)預(yù)混先將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照表1所示的比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?0°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間5分鐘，將這三種組分磨細(xì)混勻，形成PPE復(fù)合阻燃劑。然后，再按照表1所示的比例依次加入導(dǎo)電炭黑、石墨、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合。出料稱為預(yù)混料3。(2)高速混合按照表1所示的比例將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1) 中的預(yù)混料3、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?5°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間3分鐘。(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為180 190°C;螺桿轉(zhuǎn)速為390轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為50 轉(zhuǎn)/分鐘。所得復(fù)合材料采用國標(biāo)(GB/T)標(biāo)準(zhǔn)方法測試其各項性能，結(jié)果如表2所示。實施例4(1)預(yù)混先將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照表1所示的比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?0°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間10分鐘。將這三種組分磨細(xì)混勻，形成PPE復(fù)合阻燃劑。然后，再按照表1所示的比例依次加入導(dǎo)電炭黑、 石墨、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合。出料稱為預(yù)混料4。(2)高速混合按照表1所示的比例將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1) 中的預(yù)混料4、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?5°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間5分鐘。(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為180 190°C;螺桿轉(zhuǎn)速為370轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為30 轉(zhuǎn)/分鐘。所得復(fù)合材料采用國標(biāo)(GB/T)標(biāo)準(zhǔn)方法測試其各項性能，結(jié)果如表2所示。實施例5(1)預(yù)混先將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照表1所示的比例依次加入低
9速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?5°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間6分鐘，將這三種組分磨細(xì)混得勻，形成PPE復(fù)合阻燃劑。然后，再按照表1所示的比例依次加入導(dǎo)電炭黑、 石墨、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合。出料稱為預(yù)混料5。(2)高速混合按照表1所示的比例將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1) 中的預(yù)混料5、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合?；旌蠝囟葹?0°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間4分鐘。(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為180 190°C;螺桿轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為50 轉(zhuǎn)/分鐘。所得復(fù)合材料采用國標(biāo)(GB/T)標(biāo)準(zhǔn)方法測試其各項性能，結(jié)果如表2所示。表 權(quán)利要求
1. 一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物，其組成為超高分子量聚乙烯45至65質(zhì)量％流動改性劑5至12質(zhì)量％抗靜電組分5至13質(zhì)量％聚苯醚3至15質(zhì)量％溴系阻燃劑7至15質(zhì)量％阻燃協(xié)效劑2至6質(zhì)量％偶聯(lián)劑0.2至1.0質(zhì)量％相容劑0.2至1.8質(zhì)量％主抗氧劑0.3至0.6質(zhì)量％助抗氧劑0.1至0.8質(zhì)量％
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述抗靜電組分由質(zhì)量份2-9份的導(dǎo)電炭黑和3-6份的石墨組成。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯為粘均分子量 350 500萬的超高分子量聚乙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的流動改性劑為熔融流動速率為 0. 1 0. 5g/10min的無規(guī)共聚聚丙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，其在25°C氯仿中測定的特性粘度為 0.40 0. 45dL/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的溴系阻燃劑為十溴聯(lián)苯醚或六溴環(huán)十二烷，優(yōu)選十溴聯(lián)苯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的阻燃協(xié)效劑為三氧化二銻，其純度大于98質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述的導(dǎo)電炭黑，是普通導(dǎo)電炭黑或超導(dǎo)電炭黑，優(yōu)選超導(dǎo)電炭黑。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述的石墨為粒度2000目、碳純度大于 90%的超細(xì)石墨粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為硅烷系列偶聯(lián)劑，選自Y-氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，優(yōu)選Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的相容劑為甲基丙烯酸縮甘油酯接枝丙烯基彈性體，接枝率為0.5質(zhì)量％ ；所用丙烯基彈性體為熔融流動速率為 3. 0g/10min的彈性體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，所述的主抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，所述的助抗氧劑為亞磷酸三(2，4_二叔丁基苯基)酯。
14.權(quán)利要求1所述的組合物的制備方法，包括以下步驟(1)預(yù)混將聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑按照比例依次加入低速混合機(jī)預(yù)混合， 混合溫度為20 80°C，優(yōu)選50 60°C ；混合機(jī)轉(zhuǎn)速為30 100轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選50 60 轉(zhuǎn)/分鐘；混合時間3 15分鐘，優(yōu)選5 10分鐘；三種組分被磨細(xì)并混勻形成聚苯醚復(fù)合阻燃劑，再依次加入抗靜電組分、偶聯(lián)劑、相容劑，按照同樣的條件繼續(xù)混合，出料稱為預(yù)混料；(2)高速混合將超高分子量聚乙烯、流動改性劑、步驟(1)中的預(yù)混料、主抗氧劑和助抗氧劑依次加入高速混合機(jī)預(yù)混合，混合溫度為20 50°C，優(yōu)選25 35°C ；混合機(jī)轉(zhuǎn)速為 100 800轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選100 200轉(zhuǎn)/分鐘；混合時間2 6分鐘，優(yōu)選3 5分鐘；(3)擠出造粒將步驟(2)混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，擠出時雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定為160 200°C，優(yōu)選180 190°C ；螺桿轉(zhuǎn)速為100 500轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選300 450轉(zhuǎn)/分鐘；喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為10 60轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選30 50轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗靜電阻燃超高分子量聚乙烯組合物及其制備方法。即將流動改性劑、聚苯醚、溴系阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、抗靜電組分、偶聯(lián)劑、相容劑和抗氧劑添加到超高分子量聚乙烯中，在雙螺桿擠出機(jī)中混煉造粒，制備出具有抗靜電阻燃性能的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。本發(fā)明拓展了聚苯醚的應(yīng)用領(lǐng)域，降低了阻燃材料的成本，獲得了良好的抗靜電效果。
文檔編號C08K3/22GK102432939SQ20111034853
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者姜立忠, 李瑞亢, 楊軍忠, 江楓丹, 胡衍平, 隋軼巍 申請人:中國藍(lán)星(集團(tuán))股份有限公司