一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料、制备方法及管材技术

本发明专利技术公开了一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料、制备方法及管材。所述抗静电聚乙烯母料是由包括以下组分的原料混炼得到：聚乙烯、导电填料和有机离子液体；所述有机离子液体为含有阳离子和阴离子的有机液体。本发明专利技术可以改善导电载体在聚乙烯中的分散性，同时离子液体有导电性，这样大大降低了体系导电的渗滤阈值。而且由于离子液体的低粘度如同增塑剂一样，可以提高体系的柔韧性。采用本发明专利技术的母料制备的HDPE管材的表面电阻或体积电阻不高于～105Ω，具有优异的柔韧性。具有优异的柔韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料、制备方法及管材


[0001]本专利技术涉及管材
，进一步地说，是涉及一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料、制备方法及管材。

技术介绍

[0002]塑料管道，如聚乙烯管道，由于其安全和经济性，被广泛替代钢制管道用于水、石油和天然气的运输。然而塑料制品在使用的过程中，由于与其他物体摩擦，碰撞和接触，表面很容易产生静电。聚乙烯塑料具有极高的电阻，因此产生的静电难以转移，故而很容易积累很多的静电，从而给生产应用带来安全隐患。为了降低静电积累，塑料管材要求具有一定的导电性和抗静电性能。此外，为了满足不同的应用条件，聚乙烯管材还要求强度高，断裂标称应变高，抗冲击，易于弯曲，即具有很好的柔韧性。
[0003]高密度聚乙烯具有综合性能优异，成本低的特点，因而广泛应用于管材材料。相对于线性聚乙烯，高密度聚乙烯具有更高的强度和模量。为了增加抗静电性，一般在塑料中加入导电炭黑或其它导电填料以期增加导电性。然而添加导电炭黑后，聚乙烯往往变脆，难以弯曲，伸长率和冲击强度降低(即柔韧性降低)。对于高密度聚乙烯来说，这个问题就更加严重。高密度聚乙烯材料同时具有一定的导电性与较好的柔韧性是一个难以解决的问题。
[0004]专利“一种碳纳米管增强聚乙烯管(CN102850628A)”阐述了将PE/CNT复合材料用于管道生产以提管道的机械性能和热氧老化性能。该复合材料包含以下重量组分：高密度聚乙烯70
‑
100份；碳纳米管1
‑
10份。该专利技术所述的碳纳米管增强聚乙烯管，具有优异的柔韧性、成型性；碳纳米管在聚乙烯基体中分布均匀且取向基本一致，与基体结合牢固，不因摩擦而逸散和丧失，耐久性好；与其他助剂无冲突，协同配合好，复合材料的抗静电性能、力学强度和热老化性能得到提高。但是该专利申请中的采用溶液法利用铝钛复合偶联剂处理碳纳米管，需要耗费大量有机溶剂，同时所得的HDPE管材的表面电阻大于108Ω，不适合目前大多的应用。
[0005]专利“永久性抗静电可弯曲聚乙烯管材专用料(CN104262751A)”阐述了基于导电炭黑复合体的永久性抗静电可弯曲的中密度聚乙烯管材专用料。为了增加炭黑分散性和改善性能，他们在专用料中加入了热塑性弹性体，分散剂，抗氧剂，脱模剂和液体润滑剂。中密度聚乙烯(LLDPE)的柔韧性(断裂标称应变和冲击强度)一般比高密度聚乙烯(HDPE)强得多，所以加入大量的导电炭黑对柔韧性相对影响小。同时中密度聚乙烯管材的强度和模量比高密度聚乙烯的低，这也限制了它的应用。
[0006]在不影响加工效率的前提下，能同时解决HDPE管材抗静电性能及柔韧性(即高断裂标称应变，高冲击强度)问题一直是本领域的技术困难。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料、制备方法及管材。本专利技术的有机离子液体与导电载体有很强的作用力，这样有利
于改善导电载体在聚乙烯中的分散性，同时离子液体有导电性，这样大大降低了体系导电的渗滤阈值。而且由于离子液体的低粘度如同增塑剂一样，提高了体系的柔韧性。本专利技术的含导电填料和有机离子液体的聚乙烯母料可应用于管材生产。
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料。
[0009]所述抗静电聚乙烯母料是由包括以下组分的原料混炼得到：
[0010]聚乙烯、导电填料、有机离子液体；
[0011]所述有机离子液体为含有阳离子和阴离子的有机液体；
[0012]以母料原料总重为100wt％计，各组分重量百分比：
[0013]聚乙烯
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35
‑
95wt％；
[0014]导电填料
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0.1
‑
60wt％；
[0015]有机离子液体
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0.01
‑
10wt％；
[0016]各组分的优选用量为：
[0017]聚乙烯
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50
‑
84wt％；更优选55～80wt％
[0018]导电填料
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15
‑
45wt％；
[0019]有机离子液体
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5wt％；
[0020]本专利技术的一种优选的实施方式中，所述有机离子液体为咪唑鎓盐、吡啶鎓盐、吡唑鎓盐中的至少一种；优选地，所述有机离子液体中含有磷的阴离子和卤素阴离子，更优选地，含有带氟的含磷的阴离子。
[0021]本专利技术的一种优选的实施方式中，所述有机离子液体的阳离子部分含有8及以上的碳原子的长链烷基；所述有机离子液体含有碳碳双键基团，优选为乙烯基、丙烯基中的至少一种。含有碳碳双键基团的离子液体可以很容易的接枝反应到聚烯烃上，而且能在聚烯烃中的稳定存在，不发生局部相分离。
[0022]更具体地，本专利技术的有机离子液体的化学结构如下所示：
[0023]Cations
[0024][0025]Anions Cl
‑ DF4‑ I
‑ PF6‑
[0026][0027]任何一个阳离子可以和任何一个阴离子组成离子液体。优选的，有机离子液体含
有咪唑鎓，吡啶鎓和/或吡唑鎓(Imidazolium,pyridinium and/or pyrazolium)。这些有机离子对导电填料如炭黑或碳纳米管有较强的相互作用，可以增加这些导电填料在聚乙烯中的分散，同时也能降低填料的聚集，增加管材的导电性的同时也增加断裂标称应变和抗冲击强度。进一步优选的离子液体的阴离子部分含有8个或以上的碳原子的长链烷基，进一步优选离子液体含有磷的阴离子(phosphonium)，特别是带含氟的含磷阴离子(PF6)。
[0028]进一步优选的有机离子液体含有咪唑鎓，吡啶鎓和/或吡唑鎓(Imidazolium,pyridinium and/or pyrazolium)Imidazolium,pyridinium和pyrazolium)含有碳碳双键基团，如乙烯基，丙烯基，或其它类似不饱和基团，这样比较容易同聚乙烯起接枝反应，得到离子液体改性聚乙烯，从而进一步提高机械性能和导电性能。
[0029]本专利技术的一种优选的实施方式中，所述导电填料为炭黑、碳纳米管、石墨烯纳米颗粒的至少一种。其中，所述炭黑的粒径为5
‑
50nm，吸油值为100
‑
500ml/100g，优选地，所述炭黑的吸油值大于200ml/100g。所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、管状石墨烯纳米管中的至少一种；碳纳米管可以选择纯化的HiPco单壁碳纳米管，购自碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料，其特征在于所述抗静电聚乙烯母料是由包括以下组分的原料混炼得到：聚乙烯、导电填料和有机离子液体；所述有机离子液体为含有阳离子和阴离子的有机液体；以母料原料总重为100％计，各组分重量百分比：聚乙烯
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35
‑
95wt％；导电填料
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0.1
‑
60wt％；有机离子液体
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0.1
‑
10wt％。2.根据权利要求1所述的含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料，其特征在于：以母料原料总重为100％计，各组分重量百分比：聚乙烯
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50
‑
84wt％；导电填料
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15
‑
45wt％；有机离子液体
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5wt％。3.根据权利要求1所述的含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料，其特征在于：所述有机离子液体为咪唑鎓盐、吡啶鎓盐、吡唑鎓盐中的至少一种；优选地，所述有机离子液体中含有磷的阴离子和卤素阴离子，更优选地，含有带氟的含磷的阴离子。4.根据权利要求3所述的含有机离子液体的抗静电聚乙烯母料，其特征在于：所述有机离子液体的阳离子部分含有8及以上的碳原子的长链烷基；和/或，所述有机离子液体含有碳碳双键...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙重晓，高雁凌，王宁，程红原，高阳，杨森，孙小培，程际翰，
申请(专利权)人：廊坊北化高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：