一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂及其制備方法，其包括按質(zhì)量百分比計(jì)的下列成份：62.0%-67.0%，P-100高密度HDPE樹(shù)脂，10.0%-12.0%納米級(jí)導(dǎo)電炭黑ENSACO350G，2.0%乙烯基雙硬脂酰胺，8.0%包覆紅磷阻燃劑，4.0%?聚乙烯蠟5300分子量，1.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑，8.0%和聚乙烯辛烯共聚體相容劑。復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂導(dǎo)電性能均勻穩(wěn)定，阻燃效果顯著，物理指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐磨、耐低溫性、耐沖擊性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性，安全性能好等的技術(shù)要求。該材料可用于大體積的樹(shù)脂鑄件，大口徑、高強(qiáng)度管道材料和特種物資運(yùn)轉(zhuǎn)棧板等的重型制作材料等。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，更具地地講，涉及一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著我國(guó)高分子材料科技的飛速進(jìn)步，各種新型高分子材料，特別是高強(qiáng)度、多功能樹(shù)脂材料正朝著安全、環(huán)保、可循環(huán)使用和多用途復(fù)合的方向發(fā)展。
[0003]單純高分子材料為絕緣材料，在使用時(shí)會(huì)發(fā)生靜電積聚、電磁波干擾等危害。如果用其制造礦用管材、粉粒輸送管道或輸油管道、物流棧板和貨架等制品并在高危環(huán)境里使用，容易因?yàn)闃?shù)脂管壁或載貨框架同承載物的摩擦造成大量靜電積聚而引起爆炸或火災(zāi)。在運(yùn)輸裝卸或礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)中由于靜電火花引起的火災(zāi)事故在我國(guó)屢見(jiàn)不鮮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性能和阻燃效果的同時(shí)，具備優(yōu)良的耐磨、耐低溫性、耐沖擊性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能良好的復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂。
[0005]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是，提供上述復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂的制備方法。
[0006]為了解決上述第一 個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂，其特征在于，包括以下組成，各組分按質(zhì)量百分比計(jì)如下:
P-100 高密度 HDPE 樹(shù)脂:62.0%_67.0% ；
納米級(jí)導(dǎo)電炭黑 ENSACO 350 G:10.0%_12.0% ；
乙烯基雙硬脂酰胺EBS:2.0% ；
包覆紅磷阻燃劑:8.0% ；
分子量5200的聚乙烯蠟WAX:4.0% ；
鈦酸酯偶聯(lián)劑:1.5%，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用；
聚乙烯辛烯共聚體相容劑:8.0%。
[0007]為了解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(I)材料預(yù)處理，包括:
Ca)將DP-100高密度HDPE樹(shù)脂進(jìn)行微粉化處理，其HDPE微粉化處理后的粒徑為150-200 目；
(b)將聚乙烯辛烯共聚體相容劑進(jìn)行微粉化處理，其相容劑微粉化處理后的粒徑為150-200 目；
(c)將納米級(jí)導(dǎo)電炭黑HMCALENSACO 350 G進(jìn)行偶聯(lián)處理，其偶聯(lián)劑使用鈦酸酯偶聯(lián)劑，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用，經(jīng)處理后的導(dǎo)電炭黑的微細(xì)粉體的包覆率不低于80% ；(d)將包覆紅磷阻燃劑進(jìn)行包覆處理，其包覆材料使用鈦酸酯，所述鈦酸酯需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用，經(jīng)處理后的磷系阻燃劑粉體的包覆率不低于95% ；
(2)高速攪拌捏合，除納米級(jí)導(dǎo)電炭黑、包覆紅磷阻燃劑和聚乙烯辛烯共聚體相容劑外，對(duì)其他物料使用500L雙速攪拌機(jī)進(jìn)行共混并高速攪拌，雙速攪拌機(jī)進(jìn)行高速攪拌的溫度應(yīng)控制在90-120°C，攪拌期間需使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)降溫；
(3)第一次混煉，將步驟(2)高速攪拌捏合的物料通過(guò)主喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，納米級(jí)導(dǎo)電炭黑通過(guò)側(cè)喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；
(4)第二次混煉，，造粒，將經(jīng)過(guò)第一次混煉的物料同微粉化后的聚乙烯辛烯共聚體相容劑混合均勻后，通過(guò)主喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；將包覆紅磷阻燃劑通過(guò)側(cè)喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；
(5)冷卻、篩選、包裝。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂以獨(dú)特的生產(chǎn)工藝方式以及相對(duì)低廉的生產(chǎn)成本，通過(guò)添加納米級(jí)高性能導(dǎo)電炭黑 HMCAL ENSACO 350 G及其它相關(guān)助劑和特殊的改性制造工藝，制成其表面電阻率和體積電阻率均穩(wěn)定在IO3左右的復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂，具有永久和均勻的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定的低煙、無(wú)鹵阻燃效果，復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品加工性能優(yōu)越、強(qiáng)度高以及穩(wěn)定性好，同時(shí)具有耐磨、耐低溫性、耐沖擊性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性，安全性能好等的特點(diǎn)，是一個(gè)具有國(guó)際水準(zhǔn)的、具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的新型功能高分子材料產(chǎn)品，它的開(kāi)發(fā)成功可以推動(dòng)我國(guó)石油，礦產(chǎn)、軍工設(shè)施、特種物流和材料、電子電信等諸多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)高科技材料領(lǐng)域的復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品的發(fā)展。 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品制備方法流程圖。
[0010]圖2為復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂材料力學(xué)性能測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0012]實(shí)施例1、復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品配方及制備方法
復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品，包括以下組份，各組分按質(zhì)量百分比計(jì)如下:
62.0%-67.0% P-1OO高密度HDPE樹(shù)脂北歐石油；
10.0%-12.0% 納米級(jí)導(dǎo)電炭黑 ENSACO 350 G HMCAL公司；
2.0%乙烯基雙硬脂酰胺(EBS)巴斯夫公司；
8.0%包覆紅磷阻燃劑國(guó)產(chǎn)；
4.0%聚乙烯蠟(WAX)分子量5200國(guó)產(chǎn)；
1.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑(需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用)國(guó)產(chǎn)；
8.0%聚乙烯辛烯共聚體相容劑國(guó)產(chǎn)。
[0013]復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品制備方法的流程圖見(jiàn)圖1，其包括如下步驟:
1.對(duì)復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品材料預(yù)處理a.將DP-100高密度低壓聚乙烯HDPE進(jìn)行微粉化處理，其HDPE微粉化處理后的粒徑為150-200目。塑料粉碎機(jī)選用張家港正興機(jī)械有限公司的WSM-600型。
[0014]b.將聚乙烯辛烯共聚體相容劑進(jìn)行微粉化處理，其相容劑微粉化處理后的粒徑為150-200目。塑料粉碎機(jī)選用張家港正興機(jī)械有限公司的WSM-600型。
[0015]聚乙烯辛烯共聚體相容劑用于大幅度提高高分子材料如聚乙烯類樹(shù)脂與導(dǎo)電炭黑間的結(jié)合力，從而明顯提升材料的綜合力學(xué)性能，可以有效促進(jìn)當(dāng)納米級(jí)導(dǎo)電炭黑在高分子材料中具有較高填充量時(shí)所起到的增韌、增強(qiáng)等的作用。
[0016]c.將納米級(jí)導(dǎo)電炭黑HMCAL ENSACO 350 G進(jìn)行偶聯(lián)處理，其偶聯(lián)劑使用鈦酸酯(須經(jīng)過(guò)同等數(shù)量的礦物油稀釋后使用)。經(jīng)處理后的導(dǎo)電炭黑的微細(xì)粉體的包覆率不低于 80%ο
[0017]使用500L雙速攪拌機(jī)進(jìn)行偶聯(lián)處理。雙速攪拌機(jī)進(jìn)行偶聯(lián)處理的工藝溫度應(yīng)控制在120-140°C，攪拌期間需使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)降溫。偶聯(lián)處理:40分鐘。
[0018]偶聯(lián)劑主要是用其對(duì)超微細(xì)無(wú)機(jī)粉體材料進(jìn)行偶聯(lián)處理，即對(duì)納米級(jí)導(dǎo)電炭黑微細(xì)顆粒進(jìn)行包覆，以加大納米級(jí)導(dǎo)電炭黑同高分子材料的相容界面，從而提高產(chǎn)品中幾種不同材料共混相融后的分散效果。
[0019]d.將磷系阻燃劑(匕包覆紅磷)進(jìn)行包覆處理，其包覆材料使用鈦酸酯(用同等數(shù)量的礦物油稀釋后使用)。經(jīng)處理后的磷系阻燃劑粉體的包覆率不低于95%。
[0020]e.乙烯基雙硬脂酰胺(EBS)能夠幫助改善產(chǎn)品的表面缺陷和韌性，如常見(jiàn)的熔體破裂現(xiàn)象，從而提高材料生產(chǎn)的穩(wěn)定性和制品的表面效果，并能穩(wěn)定加工溫度，延長(zhǎng)連續(xù)加工時(shí)間。對(duì)提高產(chǎn)品擠出速度，產(chǎn)品的成型率及穩(wěn)定性均有顯著效果。
[0021]2、高速攪拌捏合
a.除納米級(jí)導(dǎo)電炭黑，阻燃劑和聚`乙烯辛烯共聚體相容劑外，對(duì)其他物料使用500L雙速攪拌機(jī)進(jìn)行共混并高速攪拌。
[0022]b.雙速攪拌機(jī)進(jìn)行高速攪拌的工藝溫度應(yīng)控制在90_120°C，攪拌期間需使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)降溫。
[0023]c.共混時(shí)間:20分鐘。分兩次進(jìn)行，期間需對(duì)罐內(nèi)物料進(jìn)行整理并有效清除水份。
[0024]d.雙速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速:1500r/m。
[0025]3.不同物料分別喂入多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)的料斗，進(jìn)行第一次混煉，其制作工藝如下:
a.將經(jīng)過(guò)共混的物料進(jìn)入多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)；
雙螺桿擠出機(jī)規(guī)格:螺桿直徑:75mm,長(zhǎng)徑比:L/D_56 ；
擠出機(jī)螺紋塊組合模式:高剪切組合；
喂料方式:三路同步進(jìn)料方式；
主喂料機(jī)轉(zhuǎn)速:36 r/min。經(jīng)過(guò)高速攪拌的物料通過(guò)主喂進(jìn)入機(jī)筒；
第一側(cè)喂轉(zhuǎn)速:45 r/min。納米級(jí)導(dǎo)電炭黑通過(guò)第一側(cè)喂進(jìn)入機(jī)筒，使之具有初步的導(dǎo)電炭黑和其他物料的相融分散效果；該工藝路段的物料電性能達(dá)到IO6 Ω ；
第二側(cè)喂轉(zhuǎn)速:18 r/min。納米級(jí)導(dǎo)電炭黑通過(guò)第二側(cè)喂進(jìn)入機(jī)筒,使物料電性能達(dá)到IO3 Ω ;物料同導(dǎo)電炭黑完全達(dá)到良好的分散相融狀態(tài)；
真空度:0.7-0.9 ；工藝溫度:總料溫:198°C ；
多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)筒體分段料溫:(從喂料口向機(jī)頭方向依次)700C，120°C,140°C, 160°C, 1800C，180°C，160°C, 150°C, 150°C, 口模 188°C ；
b.在對(duì)物料進(jìn)行混煉的工藝過(guò)程中，需要同時(shí)對(duì)物料做干燥和比例調(diào)節(jié)的整理；
c.過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置:150目+120目+120目+80目+60目。
[0026]過(guò)濾網(wǎng)的合理設(shè)置對(duì)保證物料在擠出機(jī)筒體內(nèi)的混煉和分散效果至關(guān)重要。
[0027]4、對(duì)經(jīng)過(guò)第一次混煉的物料加入經(jīng)粉碎后的聚乙烯辛烯共聚體相容劑進(jìn)行第二次混煉:
a多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行第二次混煉的制作工藝如下:
將經(jīng)過(guò)第一次混煉的物料同聚乙烯辛烯共聚體相容劑共混均勻后，進(jìn)入多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)，
多路進(jìn)料式雙螺桿擠出機(jī)規(guī)格:螺桿直徑:75mm，長(zhǎng)徑比:L/D_56 ；
喂料方式:雙路進(jìn)料方式；
主喂料機(jī)轉(zhuǎn)速:30 r/min。經(jīng)過(guò)第一次混煉的物料同微粉化后的聚乙烯辛烯共聚體 相容劑混合均勻后，通過(guò)主喂進(jìn)料口進(jìn)入機(jī)筒；
側(cè)喂轉(zhuǎn)速:16 r/min。將磷系阻燃劑(P4包覆紅磷)按照8.0%的比例從第一側(cè)喂料口進(jìn)入，期間注意微調(diào)阻燃劑的`流量，使材料的達(dá)到規(guī)定的阻燃級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)；
真空度:0.9 ；
工藝溫度:總料溫:185°C ；
分段料溫:(從喂料口向機(jī)頭方向依次)70 V，110 °C, 130 °C, 150 °C，170°C，170°C，160°C, 140°C, 150°C, 口模 17(TC ；b.過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置:120目+120目+80目。
[0028]過(guò)濾網(wǎng)的合理設(shè)置對(duì)保證物料在擠出機(jī)筒體內(nèi)的混煉和分散效果至關(guān)重要。
[0029]物料經(jīng)過(guò)第二次混煉后，對(duì)物料的斷裂伸長(zhǎng)率，拉伸強(qiáng)度，斷離力等力學(xué)性能能夠得到大幅度提升，對(duì)材料已經(jīng)具有的如導(dǎo)電，阻燃，增強(qiáng)等功能同時(shí)進(jìn)行了均化處理。
[0030]5、口模出條，切粒。顆粒標(biāo)準(zhǔn):Φ3Χ3。
[0031]6、冷卻，篩選，包裝。
[0032]表1.復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂產(chǎn)品的主要物理性能檢測(cè)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂，其特征在于，包括以下組分，各組分按質(zhì)量百分比計(jì)如下:
P-1OO 高密度 HDPE 樹(shù)脂:62.0%_67.0% ； 納米級(jí)導(dǎo)電炭黑 ENSACO 350 G:10.0%_12.0% ； 乙烯基雙硬脂酰胺EBS:2.0% ； 包覆紅磷阻燃劑:8.0% ； 分子量5200的聚乙烯蠟WAX:4.0% ； 鈦酸酯偶聯(lián)劑:1.5%，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用； 聚乙烯辛烯共聚體相容劑:8.0%。
2.權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型高強(qiáng)度導(dǎo)電樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)材料預(yù)處理，包括: Ca)將DP-100高密度HDPE樹(shù)脂進(jìn)行微粉化處理，其HDPE微粉化處理后的粒徑為150-200 目； (b)將聚乙烯辛烯共聚體相容劑進(jìn)行微粉化處理，其相容劑微粉化處理后的粒徑為150-200 目； (c)將納米級(jí)導(dǎo)電炭黑HMCALENS`ACO 350 G進(jìn)行偶聯(lián)處理，其偶聯(lián)劑使用鈦酸酯偶聯(lián)劑，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用，經(jīng)處理后的導(dǎo)電炭黑的微細(xì)粉體的包覆率不低于80% ； (d)將包覆紅磷阻燃劑進(jìn)行包覆處理，其包覆材料使用鈦酸酯，所述鈦酸酯需用同等質(zhì)量的礦物油稀釋后使用，經(jīng)處理后的磷系阻燃劑粉體的包覆率不低于95% ； (2)高速攪拌捏合，除納米級(jí)導(dǎo)電炭黑、包覆紅磷阻燃劑和聚乙烯辛烯共聚體相容劑外，對(duì)其他物料使用500L雙速攪拌機(jī)進(jìn)行共混并高速攪拌，雙速攪拌機(jī)進(jìn)行高速攪拌的溫度應(yīng)控制在90-120°C，攪拌期間需使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)降溫； (3)第一次混煉，將步驟(2)高速攪拌捏合的物料通過(guò)主喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，納米級(jí)導(dǎo)電炭黑通過(guò)側(cè)喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)； (4)第二次混煉，，造粒，將經(jīng)過(guò)第一次混煉的物料同微粉化后的聚乙烯辛烯共聚體相容劑混合均勻后，通過(guò)主喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；將包覆紅磷阻燃劑通過(guò)側(cè)喂進(jìn)料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)； (5)冷卻、篩選、包裝。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK103788443SQ201210422476
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】熊小勇, 劉鑫 申請(qǐng)人:上海三承高分子材料科技有限公司