專利名稱：一種加工煤礦井下電纜掛鉤用的抗靜電阻燃增強聚氯乙烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)上應(yīng)用的改性高分子材料，具體地說是一種加工煤礦井下電纜掛鉤用的抗靜電阻燃增強聚氯乙烯。
目前，煤礦井下用的電纜掛鉤都是用鋼材加工的，在巷道里每隔1.5米布置一個作支承，它們所承受的拉伸力、彎曲力和剪切力均不很大，完全可以用塑料來替代。塑料具有耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐油等特點，并且成本低、重量輕，但也有易燃燒和易產(chǎn)生靜電、強度低等弱點，所以必須對其抗靜電、阻燃和機械強度方面進行改性。
阻燃改性通常是在樹脂中加入一些含磷、鹵素的有機物或三氧化二銻等阻燃劑來阻止或減緩其燃燒，可以單獨使用一種類型的阻燃劑，也可以將幾種阻燃劑混合使用。
抗靜電改性通常是在樹脂中加入一些防靜電劑。這些防靜電劑主要有胺的衍生物、季胺鹽類、磷酸酯類和聚乙二醇酯類，這類物質(zhì)既有微弱的電離性，又有適當?shù)奈?，致使塑料表面具有?dǎo)電的分子層。也有在樹脂中加入導(dǎo)電材料如炭黑、石墨或金屬粉末，但這樣做往往會降低制品的機械強度。
機械強度改性一般根據(jù)不同種類的樹脂和不同的機械強度要求加入不同種類的填充劑及偶聯(lián)劑和一些特定的助劑來提高制品的機械強度。熱塑性塑料一般是加入無機填料來達到增強效果，填充劑一般是粉末狀物質(zhì)，它能夠賦予制品新的性能和降低成本。
目前，塑料代替鋼材在煤礦井下應(yīng)用研究已取得了很大進展，特別是聚乙烯材料，已被用于井下給、排水管，排風管等。如CN1085920A，93109001.6公開的一種線性低密度聚乙烯阻燃抗靜電套管及其制法，它們在阻燃和抗靜電方面基本上達到了規(guī)定要求，但聚乙烯屬軟質(zhì)塑料，其彎曲強度差，不能作支承件使用。CN106567905A，91104025.0公開的一種改性聚氯乙烯及其制品也僅限于用在鞋地面覆蓋物上，它是將聚氯乙烯、丁腈橡膠、增塑劑、抗靜電劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑及其它填充劑經(jīng)混合、捏合、塑煉、烘干、擠塑、造粒所制成的，拉伸強度僅為20MPa，彎曲強度也較差，無法用作支承件。
本發(fā)明的目的在于根據(jù)煤礦井下的特定環(huán)境提供一種能抗靜電，有阻燃性能、符合MT113-85《煤礦井下用非金屬制品安全性能檢驗規(guī)范》的要求，適合加工煤礦井下電纜掛鉤用的抗靜電、阻燃和機械強度高的聚氯乙烯。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的抗靜電改性采用有機抗靜電劑，即季胺鹽型陽離子表面活性劑SH-105，它特別適用于聚氯乙烯和氯蠟共混產(chǎn)品。其分子結(jié)構(gòu)中含有親水基團和疏水基團，疏水基團伸向樹脂內(nèi)部，使它與高聚物有一定的相容性，不致影響塑料的機械強度，親水基團伸向塑料表面，由于它的吸濕性，在塑料表面形面一層水膜，靜電沿水膜向大地泄漏，當塑料表面的抗靜電劑因水洗或揩拭被除去后，內(nèi)部的抗靜電劑會因微觀布朗運動而遷移至表面上來，從而恢復(fù)其抗靜電能力。
阻燃改性采用氯乙基磷酸酯(TCEP)和氯化石蠟作為主阻燃劑，采用三氧化二銻(Sb2O3)作為輔助阻燃劑，同時還選用了具有阻燃性的磷酸三酚酯(TCP)作為增塑劑，在起到改變加工成型性能的同時，起阻燃效果。
其機理分別是TCEP、氯化石蠟和PVC中的CL與Sb2O3受熱時生成SbCL3比重大，覆蓋在高聚物的表面起覆蓋作用，且氣態(tài)時有捕捉自由基的作用；TCP受熱時，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，其沸點可達300℃，燃燒時進一步生成偏磷酸，偏磷酸進一步聚合生成聚偏磷酸，磷酸生成的覆蓋層起覆蓋效應(yīng)，聚偏磷酸為強酸，有很強的吸水性，使高聚物脫水而碳化，改變了高聚物燃燒過程的模式并在其表面形成碳膜以隔絕空氣，發(fā)揮出更強的阻燃效果。
機械強度改性采用ACR-AL-II型PVC抗沖擊改性劑，屬丙烯酸酯類彈性體，它不但能提高制品的抗沖擊強度，還可改善制品的加工性能。另外還加入了適當比例的CaCO3，CaCO3作為填充劑，價格低廉，它不但能起到降低成本之效應(yīng)，還能提高制品的抗彎曲強度。為了進一步提高制品的機械性能，還采用了鈦酸酯類偶聯(lián)劑，對無機填料進行表面處理，增加無機填料和助劑與樹脂的親和性，提高制品機械強度的同時改善加工成型性能。
具體配方如下(重量比)PVC100ACR-AL-II 5～15CaCO3 8～12TCP5～10氯化石蠟 5～10TCEP 5～10SH-105 8～15二鹽 3～5三鹽 2～4Sb2O3 10～15偶聯(lián)劑 0.5～1.0所述的二鹽、三鹽為二鹽基硫酸鉛、三鹽基硫酸鉛，是一種熱穩(wěn)定劑，能提高PVC降解溫度的添加劑。
其加工工藝如下一、混料
1、將計量好的CaCO3、二鹽、三鹽、Sb2O3投入高混機中混合并干燥；2、將計量好的由丙酮按一定比例稀釋的鈦酸酯偶聯(lián)劑噴入混料中對其進行表面處理，3、將計量好的PVC投入高混機中，并使高混機低速運行，充分混合；4、將計量好的TCP噴入高混機中混合，保證增塑劑能被充分的吸收；5、將計量好的ACR-AL-II，氯化石蠟、TCEP、SH-105等添加劑投入高混機中，充分混合。
二、混煉、塑化將充分混合的物料投入螺桿式注射機料斗，在注射機中混煉塑化，控制好溫度、壓力和塑化時間。
三、注射入模將塑化好的PVC物料通過注射機噴嘴注入所設(shè)計的模具中成型。
四、冷卻脫模將冷至熱變型溫度5～50℃以下的制品脫模即得所設(shè)計的制品。
本發(fā)明加工成的PVC電纜掛鉤根據(jù)MT113-85《煤礦井下用非金屬制品安全性能檢驗規(guī)范》，經(jīng)安徽省勞動保護質(zhì)量監(jiān)督檢測中心測試，得出如下結(jié)論測試項目 測試數(shù)據(jù) 指標有焰燃燒時間平均值(S) 0＜12無焰燃燒時間平均值(S) 0＜30表面電阻平均值(Ω) 1.33×103＜3×103機械性能測試結(jié)果如下斷襲強度40.2MPa彎曲強度70MPa缺口沖擊強度37RJ/m2
從上述檢測數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明制品有良好的抗靜電性和阻燃性，適合煤礦井下使用，其強度也足以支承井下的電纜線，并且本產(chǎn)品具有不易老化，重量輕，耐酸堿、耐腐蝕、成本低等優(yōu)點。


圖1為聚氯乙烯電纜掛鉤的正、側(cè)視圖。
圖中H＝413mm D＝50，R0＝8 R1＝25 R2＝33δ1＝5 δ2＝8實施例1、將10份CaCO3、4份二鹽，3份三鹽、5份Sb2O3投入高混機中在40℃條件下混合2～3分鐘，然后將經(jīng)丙酮稀釋的0.5份鈦酸酯偶聯(lián)劑噴入攪拌的物料中，攪拌20～30分鐘左右，加入100份PVC，連續(xù)攪拌40分鐘，降低轉(zhuǎn)速，噴入5份TCP，連續(xù)運轉(zhuǎn)15分鐘后，將5份ACR-AL-II，2份氯化石蠟投入高混機中，混合8～10分鐘后投入TCEP2份，SH-1055份，繼續(xù)混合2～3分鐘后混料結(jié)束。
自高混機中出來的物料投入注射機的料斗中，在注射機中混煉、塑化后注射入模具中成型，注射成型的工藝條件為料筒溫度150～180℃，注射壓力70～140MPa，注射時間40～20S，模具溫度50～60℃，成型周期30～120S。
最后冷卻至熱變形溫度5～50℃以下脫模即得制品。
2、將10份碳酸鈣、4份二鹽，3份三鹽、10份Sb2O3、0.7份鈦酸酯偶聯(lián)劑、100份PVC、5份TCP、10份ACR-AL-II、6份氯化石蠟、5份TCEP、10份SH-105按實施例1同樣方法進行混料、表面處理、在同樣的工藝條件下混煉塑化、注射入模，然后冷卻脫模即得制品。
3、將100份PVC、15份ACR-AL-II、10份CaCO3、5份TCP、8份氯化石蠟、8份TCEP、15份SH-105，4份二鹽，3份三鹽、15份Sb2O3、1份鈦酸酯偶聯(lián)劑按實施例1同樣方法進行混料及表面處理、然后在同樣的工藝條件下混煉、塑化、注射入模，然后冷卻脫模即得制品。
4、將100份PVC、12份ACR-AL-II、10份CaCO3、5份TCP、4份氯化石蠟、6份TCEP、12份SH-105，4份二鹽，3份三鹽、12份Sb2O3、0.9份鈦酸酯偶聯(lián)劑按實施例1同樣方法進行混料及表面處理，然后在同樣的工藝條件下混煉、塑化、注射入模，然后經(jīng)冷卻脫模即得制品。
經(jīng)以上方法加工制成的聚氯乙烯電纜掛鉤其阻燃性和抗靜電性能經(jīng)安徽省勞動保護監(jiān)督測試中心測試符合MT113-85《煤礦井下用非金屬制品的安全性能檢測規(guī)范》，其機械強度測試效果也很好，可以取代鋼材電纜掛鉤在井下應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種加工煤礦井下電纜掛鉤用的抗靜電阻燃增強聚氯乙烯，由基料聚氯乙烯和改性助劑，在無機添加劑經(jīng)表面處理后混合、混煉塑化、注射入模、冷卻、脫膜成型。其原料配比為聚氯乙烯100抗沖擊改性劑5～15碳酸鈣 8～12磷酸三酚酯 5～10氯化石蠟5～10氯乙基磷酯酯5～10有機抗靜電劑8～15二鹽基硫酸鉛3～5三鹽基亞磷酸鉛 2～4三氧化二銻 10～15偶聯(lián)劑 0.5～全文摘要
一種加工煤礦井下電纜掛鉤用的抗靜電阻燃增強聚氯乙烯，由聚氯乙烯、阻燃改性劑、氯化石蠟、三氧化二銻以及有機抗靜電劑、抗沖擊改性劑、碳酸鈣、增塑劑、二鹽、三鹽及偶聯(lián)劑按一定的比例經(jīng)表面處理、混合、混煉塑化、注射入模、冷卻脫模而制成。本發(fā)明抗靜電性、阻燃性、斷裂和抗彎強度俱佳、不易老化、重量輕、耐腐蝕、成本低，可取代鋼材在煤礦井下用作電纜掛鉤及相應(yīng)的支承件。
文檔編號B29D15/00GK1133228SQ95114859
公開日1996年10月16日 申請日期1995年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月11日
發(fā)明者陸承祖, 張化廷 申請人:陸承祖, 張化廷