一种煤矿用抗静电挤出硬PVC管材原料的制备方法

一种煤矿用抗静电挤出硬PVC管材原料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿用抗静电挤出硬PVC管材原料的制备方法，主要是涉 及PVC原料、炭黑母粒载体树脂、稳定剂、导电炭黑及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是一种性能优良，价格便宜，用途广泛的聚合物，是三大通用塑 料之一。但是其用在煤矿井下必须具有良好的抗静电性能。因为高分子材料的表 面电阻率很高，容易积聚电荷，从而发生安全事故。为了具有优良的导电或抗静 电性能，通常煤矿井下用的高分子材料都是通过添加导电炭黑来降低其体积电阻 率或表面电阻率。为了能达到煤矿井下的抗静电要求，导电炭黑在高分子材料中 添加量通常≥12％～15％，才能满足煤矿井下对高分子材料的抗静电要求。这么高 的炭黑含量必然导致基体材料PVC的性能变化，比如韧性和塑性下降。所以，如 何制备低炭黑含量高抗静电性能PVC材料，一直是煤矿井下用高分子材料制品的 研究和开发热点。本发明主要是针对PVC挤出管材用的PVC抗静电原料的制备。 对于其他成型方法或制品不具有适用性。本发明技术原理主要是利用管材挤出过 程中聚合物流体会发生分子量的分级效应和炭黑的优先表面吸附效应。利用分子 量的分级效应和炭黑的优先吸附效应，采用合适的配方和制备方法，来制备出低 炭黑含量高抗静电性能的硬质PVC管材原料。

发明内容：

本发明的基本思想、目的和方法是利用管材挤出流动过程中的分子量的 分级效应和炭黑的优先表面吸附效应来制备低炭黑含量的抗静电PVC管材。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤矿用抗静电挤出 硬质PVC管材原料，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量比：

PVC为100份，低分子量PVC为20～30份，，稳定剂为4～7份、导电炭黑为 5～12份。。

最佳技术方案，由下列比例混合制成：

PVC为100份，低分子量PVC为30份，，稳定剂为6份、导电炭黑为8份；

技术方案中所述的PVC原料为PVC原料为SG-5型，其M_n为9.8×10⁴。。

技术方案中所述的低分子量PVC的分子量6.7×10³。

技术方案中所述的导电炭黑的粒径为30～75nm。

技术方案中所述的稳定剂为钙锌稳定剂。

制备方法包括以下步骤：

(1)先将导电炭黑与低分子量PVC在密炼机中熔融混合，熔融混合温度 120～160℃。

破碎制备成为导电炭黑母粒。

(2)再将导电炭黑母粒与PVC在转速为800-1500转/分钟的高速混合机中共混 均匀待用，控制温度在常温。

(3)然后将混合好的共混物用双螺杆挤出机熔融共混造粒，造粒的温度控制在 160-190℃之间；

(4)把所得到的挤出颗粒烘干后再利用双螺杆管材挤出机进行PVC管材挤出。

从上述技术方案实施中采用的技术与现有技术相比具有下列优点：

(1)采用的是一种新的思路和技术，利用管材挤出过程中聚合物分子会 自动发生分子量的分级效应，利用不同分子量其粘度不同，对炭黑的亲和性和吸 附能力不同从而实现对炭黑的可控分散和分布。从而实现对PVC管材的表层和中 间层炭黑的不均匀分布，实现和制备出低炭黑含量高抗静电性能的PVC管材。

(2)相比采用其它管材挤出或其它成型加工方法，由于其炭黑的可控分 散和分布，不仅PVC管材的抗静电性能良好，且其基体PVC材料优异的冲击韧性 和塑性保持也很好，没有受到添加炭黑的显著影响。

具体实施方式

实施例1

将导电炭黑与低分子量聚氯乙烯在密炼机中熔融混合，熔融混合温度为 145℃，制备成为导电炭黑母粒。再将导电炭黑母粒与聚氯乙烯在转速为800-1500 转/分钟的高速混合机中共混均匀待用，控制温度在常温。然后将混合好的共混 物用双螺杆挤出机熔融共混造粒，造粒的温度控制在160-190℃之间；把所得到 的挤出颗粒烘干后再利用双螺杆管材挤出机进行PVC管材挤出，制备成为总导电 炭黑含量为6％的抗静电PVC管材。测试其性能，结果如下：表面电阻率为 7×1010Ω.m,冲击强度为5.5kJ/m2，抗拉强度为36.8Mpa。

实施例2

将导电炭黑与低分子量聚氯乙烯在密炼机中熔融混合，熔融混合温度为 145℃，制备成为导电炭黑母粒。再将导电炭黑母粒与聚氯乙烯在转速为800-1500 转/分钟的高速混合机中共混均匀待用，控制温度在常温。然后将混合好的共混 物用双螺杆挤出机熔融共混造粒，造粒的温度控制在160-190℃之间；把所得到 的挤出颗粒烘干后再利用双螺杆管材挤出机进行PVC管材挤出，制备成为总导电 炭黑含量为8％的抗静电PVC管材。测试其性能，结果如下：表面电阻率为 5×107Ω.m,冲击强度为5.7kJ/m2，抗拉强度为40.3Mpa。

实施例3

将导电炭黑与低分子量聚氯乙烯在密炼机中熔融混合，熔融混合温度为 145℃，制备成为导电炭黑母粒。再将导电炭黑母粒与聚氯乙烯在转速为800-1500 转/分钟的高速混合机中共混均匀待用，控制温度在常温。然后将混合好的共混 物用双螺杆挤出机熔融共混造粒，造粒的温度控制在160-190℃之间；把所得到 的挤出颗粒烘干后再利用双螺杆管材挤出机进行PVC管材挤出，制备成为总导电 炭黑含量为12％的抗静电PVC管材。测试其性能，结果如下：表面电阻率为 8.9×106Ω.m,冲击强度为2.0kJ/m2，抗拉强度为39.4Mpa。