一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体及制备方法技术

本发明专利技术属于管材技术领域，提供了一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体及其制备方法，材料组分包括纳米超导电炭黑、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、石墨烯、改性有机蒙脱土、超细微胶囊红磷、纳米氢氧化镁、偶联剂、过氧化二异丙苯、抗氧剂、白炭黑、高分子聚乙烯蜡，与超高分子量聚乙烯成按比例混合；本发明专利技术对纳米导电炭黑和石墨烯进行了偶联改性处理，实现导电炭黑和石墨烯在超高分子量聚乙烯中更好的分散，与基体更好融合，并对阻燃料进行了多组分复配，制备了纳米抗静电阻燃母料；材料按比例混合在单螺杆挤出机上顺利挤出制成管材，主要性能经测试分析达到矿用托辊管体要求，本方法方便实用环保，无需大量溶剂，适合连续工业化生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体及制备方法


[0001]本专利技术属于管材
，尤其涉及一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，采 用该材料制作的管体及制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，石墨烯以其独特的结构和优异的性能越来越受到研究者的青睐，石墨烯聚合 物复合材料在各个材料领域展示出了良好的应用前景。石墨烯作为纳米增强组分，添加少量 就可使聚合物的物理性能大幅提高。
[0003]近几年，在煤矿皮带输送机节能降耗和和环保降噪等方面，非金属抗静电阻燃托辊替代 传统笨重的铁托辊已得到业界的广泛认同，但非金属托辊管体的质量却不尽如人意。除了非 金属管体基体材料本身的性能差距之外，因为成本、加工方式等原因，国内多以导电炭黑母 料和阻燃母料直接添加使用为主，导致分散效果差，挤出也不稳定，多数存在韧性差、耐磨 性差、硬度差、抗冲击性能差等不足之处。
[0004]因此改进填料组分，实现更小、更优的添加量，是当前发展的一个方向。借助石墨烯优 良的力学性能、导电性能、热学性能，在超高分子量聚乙烯中通过融入石墨烯等组分改性， 可加工出一种新型纳米复合增强托辊管体材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种用上述材料制成的管体及其制备方法。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材 料，包括母料与超高分子量聚乙烯，母料：超高分子量聚乙烯的重量比例为4:6；
[0008]母料包括以下重量份配比的成分：
[0009]纳米超导电炭黑5
‑
6份，
[0010]高密度聚乙烯接枝马来酸酐5
‑
8份，
[0011]石墨烯3
‑
4份，
[0012]改性有机蒙脱土6
‑
8份，
[0013]超细微胶囊红磷5
‑
6份，
[0014]纳米氢氧化镁10
‑
15份，
[0015]偶联剂0.2
‑
0.5份，
[0016]过氧化二异丙苯0.1
‑
0.2份，
[0017]抗氧剂0.5
‑
2份，
[0018]白炭黑1份，
[0019]高分子聚乙烯蜡2
‑
3份。
[0020]进一步的，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为350万以上。
[0021]进一步的，所述高密度聚乙烯接枝马来酸酐粒度为40
‑
50目。
[0022]进一步的，所述改性有机蒙脱土为美国有机蒙脱土I.44P。
[0023]进一步的，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂。
[0024]本专利技术还公开一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体，包括一种纳米复合石墨烯 改性托辊抗静电阻燃材料。
[0025]本专利技术还公开一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体的制备方法，包括以下步 骤：
[0026]S1：将5
‑
6份纳米超导电炭黑放入反应釜中，升温至85℃烘干1小时，加入纳米超导电 炭黑重量1.5％的钛酸酯偶联剂，高速搅拌反应15min，之后加入纳米超导电炭黑重量1％的铝 酸酯偶联剂，升温至110℃，高速搅拌15min，冷却待用，得到改性炭黑；
[0027]S2：将3
‑
4份石墨烯与铝酸酯偶联剂按重量比3:0.1的比例加入S1中反应釜，升温至 110℃，高速混合反应30min，得到改性石墨烯，加入步骤S1中得到的改性炭黑，与步骤S1 中纳米超导电炭黑五分之一的高分子聚乙烯蜡高速混合10min，冷却，得到混合物；
[0028]S3：将5
‑
8份高密度聚乙烯接枝马来酸酐、6
‑
8份改性有机蒙脱土、5
‑
6份超细微胶囊 红磷、10
‑
15份氢氧化镁、0.1
‑
0.2份过氧化二异丙苯、0.5
‑
2份抗氧剂、1份白炭黑、2份 高分子聚乙烯蜡、步骤S2中得到的混合物混合，高速搅拌15min，得到抗静电阻燃母料；
[0029]S4：取上述抗静电阻燃母料按40％比例与粘均分子量350万以上的超高分子量聚乙烯高 速混合20min，得到材料混合物，将材料混合物在单螺杆挤出机上挤出管材，挤出熔体温度 控制在220℃，制得纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体。
[0030]进一步的，所述反应釜设有导热油加热装置和搅拌装置。
[0031]进一步的，步骤S1中升温至85℃，可以有1
‑
2℃的误差。
[0032]进一步的，包括以下步骤：
[0033]S1：将5份纳米超导电炭黑放入反应釜中，升温至85℃烘干1小时，加入纳米超导电炭 黑重量1.5％的钛酸酯偶联剂，高速搅拌反应15min，之后加入纳米超导电炭黑重量1％的铝酸 酯偶联剂，升温至110℃，高速搅拌15min，冷却待用，得到改性炭黑；
[0034]S2：将3份石墨烯与铝酸酯偶联剂按重量比3:0.1的比例加入S1中反应釜，升温至 110℃，高速混合反应30min，得到改性石墨烯，加入步骤S1中得到的5份改性炭黑，与1 份高分子聚乙烯蜡高速混合10min，冷却，得到混合物；
[0035]S3：将5份高密度聚乙烯接枝马来酸酐、8份改性有机蒙脱土、5份超细微胶囊红磷、 10份氢氧化镁、0.15份过氧化二异丙苯、1份抗氧剂、1份白炭黑、2份高分子聚乙烯蜡、 步骤S2中得到的混合物混合，高速搅拌15min，得到抗静电阻燃母料；
[0036]S4：取上述抗静电阻燃母料按40％比例与粘均分子量350万以上的超高分子量聚乙烯高 速混合20min，得到材料混合物，将材料混合物在单螺杆挤出机上挤出管材，挤出熔体温度 控制在220℃，制得纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：对纳米导电炭黑和石墨烯进行了偶联改性处理， 以实现导电炭黑和石墨烯在超高分子量聚乙烯中更好的分散，与基体更好融合，并对阻燃料 进行了多组分复配，制备出了纳米抗静电阻燃母料。母料和超高分子量聚乙烯按比例混合制 成的材料在单螺杆挤出机上顺利挤出，其主要性能经测试分析完全达到矿用托辊管体要求， 本方法方便、实用，环保，无需大量溶剂，适合连续工业化生产。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行 进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定 本专利技术。
[0039]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、
ꢀ“
后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，其特征在于：包括母料与超高分子量聚乙烯，所述母料：所述超高分子量聚乙烯的重量比例为4:6；所述母料包括以下重量份配比的成分：纳米超导电炭黑5
‑
6份，高密度聚乙烯接枝马来酸酐5
‑
8份，石墨烯3
‑
4份，改性有机蒙脱土6
‑
8份，超细微胶囊红磷5
‑
6份，纳米氢氧化镁10
‑
15份，偶联剂0.2
‑
0.5份，过氧化二异丙苯0.1
‑
0.2份，抗氧剂0.5
‑
2份，白炭黑1份，高分子聚乙烯蜡2
‑
3份。2.如权利要求1所述的一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为350万以上。3.如权利要求1所述的一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，其特征在于：所述高密度聚乙烯接枝马来酸酐粒度为40
‑
50目。4.如权利要求1所述的一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，其特征在于：所述改性有机蒙脱土为美国有机蒙脱土I.44P。5.如权利要求1所述的一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料，其特征在于：所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂。6.一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体，其特征在于：包括权利要求1
‑
6的任意一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料。7.一种纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃管体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将5
‑
6份纳米超导电炭黑放入反应釜中，升温至85℃烘干1小时，加入纳米超导电炭黑重量1.5％的钛酸酯偶联剂，高速搅拌反应15min，之后加入纳米超导电炭黑重量1％的铝酸酯偶联剂，升温至110℃，高速搅拌15min，冷却待用，得到改性炭黑；S2：将3
‑
4份石墨烯与铝酸酯偶联剂按重量比3:0.1的比例加入S1中反应釜，升温至110℃，高速混合反应30min，得到改性石墨烯，加入步骤S1中得到的改性炭黑，与步骤S1中纳米超导电炭黑五分之一的高分子聚乙烯蜡高速混合10min，冷却，得到混合物；S3：将5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，戚加同，武庭瑄，
申请(专利权)人：山西诚祥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：