【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聚乙烯高分子材料，具體為一種高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料及制備工藝。
技術介紹
1、聚乙烯是一種典型的熱塑性塑料，是目前五大通用塑料用量中最大的一種，聚乙烯具有優異的化學穩定性和耐化學腐蝕性，同時因其無毒、密度低、質量輕和價格低廉等特點被廣泛應用于眾多領域；然而聚乙烯耐燃性差，燃燒時會產生熔滴，且燃燒發熱量大，易造成火焰的傳播；此外聚乙烯作為常見的高分子材料，具有很高的電阻率，當其與其他物體摩擦接觸后，很難將材料內部產生的靜電荷釋放掉，表面會積累很多的靜電荷，會影響材料表面的整潔度甚至會產生電火花引起火災或爆炸，這就使得聚乙烯在許多方面的應用都受到限制，因此對聚乙烯進行阻燃抗靜電改性已經成為今后發展的必然趨勢。
2、現有技術中提高聚乙烯阻燃性最簡便的方法是添加阻燃劑，其中最常見的是鹵基阻燃劑和無機阻燃劑，其中鹵基阻燃劑具有優良的阻燃性，但燃燒時會產生毒性氣體，對環境危害較大；無機阻燃劑具有穩定性好、低毒、無腐蝕性氣體、阻燃時效長等特點，但其缺點是一般需要較大的添加量，從而大幅劣化了聚乙烯的力學性能；用于聚乙烯材料的抗靜電劑可一般為導電性填料，如導電炭黑的缺點在于分散性差，炭黑粒子分散不均勻，造成制品力學性能下降，因此需要較大的用量才能達到抗靜電的要求。
3、現有技術中對聚乙烯同時進行阻燃和抗靜電改性是一個復雜的物理化學過程，而且在阻燃改性和抗靜電改性之間還存在著沖突；抗靜電改性時所添加的助劑會對聚乙烯的燃燒起到促進作用，這就會使雙抗改性時阻燃劑的添加量比單獨阻燃改性時要大，而大量添加阻燃劑
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：提供了一種高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料及制備工藝，解決了現有聚乙烯高分子材料易燃的問題，同時提高了抗靜電和力學性能。
2、本專利技術的技術方案是：
3、一種高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料包括以下重量份數的組份：100份超高分子量聚乙烯、10-25份羧基化石墨烯、3-15份結構式為的阻燃抗靜電交聯劑、4-8份聚乙烯接枝馬來酸酐、0.8-1.5份抗氧劑和0.1-1份成核劑。
4、抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑bht或抗氧劑168中的任意一種。
5、成核劑為滑石粉、二氧化硅或硬脂酸鋅中的任意一種。
6、進一步的，制備工藝包含以下步驟：將超高分子量聚乙烯、聚乙烯接枝馬來酸酐、成核劑和抗氧劑在雙輥為110-120℃的開放式塑煉機中混合均勻，接著加入羧基化石墨烯和阻燃抗靜電交聯劑，在溫度為150-165℃、轉速為50-100r/min的密煉機中混煉10-20min，置于平板硫化機中熱壓，室溫冷壓出片，得到高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料。
7、進一步的，熱壓溫度為170-185℃、壓力為5-15mpa、時間為5-10min。
8、進一步的，阻燃抗靜電交聯劑的制備工藝包含以下步驟：
9、步驟s1、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入六甲醇基三聚氰胺和氯苯，攪拌均勻后，加入4-甲氧苯基膦酰二氯，攪拌反應，反應結束后，過濾，乙醇和去離子水洗滌，干燥后得到中間體1。
10、步驟s2、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入中間體1和乙腈，攪拌均勻后，加入3-溴丙烯，攪拌反應，反應結束后，過濾，乙腈洗滌，干燥后得到中間體2。
11、步驟s3、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入中間體2和二氯甲烷，攪拌均勻后，加入三溴化硼，在0-20℃下反應12-24h，加入去離子水和乙酸乙酯萃取，有機相濃縮，干燥后得到阻燃抗靜電交聯劑。
12、進一步的，步驟s1中4-甲氧苯基膦酰二氯的摩爾用量為六甲醇基三聚氰胺摩爾用量的310-350％。
13、進一步的，步驟s1中反應溫度為85-100℃，反應時間為8-16h。
14、進一步的，步驟s2中3-溴丙烯的摩爾用量為中間體1摩爾用量的380-520％。
15、進一步的，步驟s2中反應溫度為65-80℃，反應時間為24-48h。
16、進一步的，步驟s3中三溴化硼的摩爾用量為中間體2摩爾用量的400-650％。
17、本專利技術的有益的技術效果是：
18、本專利技術通過六甲醇基三聚氰胺、4-甲氧苯基膦酰二氯和3-溴丙烯等為原料，合成了含磷氮元素的阻燃抗靜電交聯劑，利用其表面的羥基和烯基與聚乙烯、聚乙烯接枝馬來酸酐及羧基化石墨烯的羧基產生化學交聯，形成連續交聯網絡結構，得到的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料，具有優異的阻燃抗靜電性能，進一步拓寬了其應用領域。
19、阻燃抗靜電交聯劑中含有的有機磷在受熱時，分解的磷酸可以在材料表面迅速形成膨脹的炭層，阻止外部熱量向內部傳遞，使內部材料吸收熱量減少，燃燒速度減慢；三嗪類結構在燃燒時會產生nh3，co2等氣體，同時促進了碳的形成，抑制氧氣并隔溫，熱解速度降低，可燃性揮發物的生成量減少；阻燃抗靜電交聯劑結構中的羥基可與聚乙烯接枝馬來酸酐及羧基化石墨烯的羧基化學接枝反應，形成互穿交聯網絡，使得具有阻燃元素較穩定的存在于聚乙烯材料中，不易遷移和析出，從而提高聚乙烯復合材料的阻燃性能。
20、阻燃抗靜電交聯劑中含有季銨鹽陽離子，具有一定的吸濕性，附著力強，可以在材料表面形成單分子導電膜，提高聚乙烯材料的導電性能；同時羧基化石墨烯可以和阻燃抗靜電交聯劑的羥基產生化學鍵聯，并通過阻燃抗靜電交聯劑的烯基與聚乙烯產生交聯，交聯度的提高使得石墨烯附著在交聯網絡的脈絡上，形成較為完整的石墨烯導電通路，改善了界面相容性，增強了材料的抗靜電性能。
21、聚乙烯接枝馬來酸酐與聚乙烯具有結構上的相似性，可以改善體系的相容性，酸酐基團可以和羧基化石墨烯的羧基及阻燃抗靜電交聯劑的羥基產生化學接枝反應，形成互穿的交聯網絡；同時阻燃抗靜電交聯劑的三烯基可以與聚乙烯在混煉過程中產生交聯，促進交聯互穿網絡結構進一步完善；本專利技術制備的聚乙烯高分子材料，在提高阻燃抗靜電效果的同時，其力學性能也得到了保持，并且不影響聚乙烯材料原先的優良耐老化性及耐腐蝕性，能廣泛應用于冶金化工、石油開采等領域，具有很好的應用前景。
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1.一種高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料，其特征在于，所述聚乙烯高分子材料包括以下重量份數的組份：100份超高分子量聚乙烯、10-25份羧基化石墨烯、3-15份結構式為的阻燃抗靜電交聯劑、4-8份聚乙烯接枝馬來酸酐、0.8-1.5份抗氧劑和0.1-1份成核劑；
2.一種如權利要求1中所述的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包含以下步驟：將超高分子量聚乙烯、聚乙烯接枝馬來酸酐、成核劑和抗氧劑在雙輥為110-120℃的開放式塑煉機中混合均勻，接著加入羧基化石墨烯和阻燃抗靜電交聯劑，在溫度為150-165℃、轉速為50-100r/min的密煉機中混煉10-20min，置于平板硫化機中熱壓，室溫冷壓出片，得到高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料。
3.根據權利要求2所述的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料的制備工藝，其特征在于，所述熱壓溫度為170-185℃、壓力為5-15MPa、時間為5-10min。
4.根據權利要求2所述的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料的制備工藝，其特征在于，所述阻燃抗靜電交聯劑的制備工藝包含以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料，其特征在于，所述聚乙烯高分子材料包括以下重量份數的組份：100份超高分子量聚乙烯、10-25份羧基化石墨烯、3-15份結構式為的阻燃抗靜電交聯劑、4-8份聚乙烯接枝馬來酸酐、0.8-1.5份抗氧劑和0.1-1份成核劑；
2.一種如權利要求1中所述的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包含以下步驟：將超高分子量聚乙烯、聚乙烯接枝馬來酸酐、成核劑和抗氧劑在雙輥為110-120℃的開放式塑煉機中混合均勻，接著加入羧基化石墨烯和阻燃抗靜電交聯劑，在溫度為150-165℃、轉速為50-100r/min的密煉機中混煉10-20min，置于平板硫化機中熱壓，室溫冷壓出片，得到高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料。
3.根據權利要求2所述的高強阻燃抗靜電聚乙烯高分子材料的制備工藝，其特征在于，所述熱壓溫度為170-185℃、壓力為5-15mpa、時間為5-10min。
4.根據權利要求2所述的高強阻燃抗靜電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張建武，張林，張丁昳，黃文靜，
申請(專利權)人：山東虹林翔機電設備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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