一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板制造技术

本发明专利技术公开了一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板，所述铺路垫板，包括垫板主体和L形的第一和第二垫板连接部，从而使得多块垫板沿平面方向拼接时能形成大且平整的铺路垫板；制备垫板所用聚乙烯组合物包括聚乙烯100份、相容剂5

【技术实现步骤摘要】
一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备的铺路垫板，特别涉及一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板，可以作为煤矿铺路板材。

技术介绍

[0002]矿用巷道路面在长期受重载车辆碾压，局部路段混凝土板断裂，出现坑槽、沉陷、翻浆等病害，导致运输车辆无法通行，严重地影响生产，需要大型的铺路垫板。混凝土垫板存在韧性及抗冲击性能差，铺设效率低的问题；大型钢板密度大、搬运不便，且易腐蚀生锈；玻璃钢板材虽然刚性好、密度低，但承载力偏低、材料耐老化性能差，使用寿命偏低；木制垫板虽然密度低，但尺寸小、承载力低，且易燃。上述材料均无法完全满足重载车辆运输的要求。
[0003]CN103881206B公布了一种阻燃高分子塑料及其制成的煤矿巷道垫板，包括1)将聚乙烯树脂、复配阻燃剂(十溴二苯乙烷和三氧化二锑)、抗氧剂、润滑剂、炭黑按比例混配，通过双螺杆挤出机造粒；2)将上述粒料放入注塑机中，配合巷道垫板的模具，注塑成型；3)巷道垫板包括基板和固定在基板上的围板，垫板通过金属连接卡连接，铺设完成后在空腔内填充煤粉。然而，由于使用含溴
‑
锑阻燃剂，其在燃烧时产生含有有毒致癌的多溴代二苯并二烷(PBDE)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)等有毒烟气，应用于煤矿井下封闭环境时易造成“二次灾害”。
[0004]铺路板材在煤矿地下使用时需要承载多种矿用设备通行，因此需要有良好的力学性能，同时考虑到煤矿安全生产要求，必然也需要对阻燃以及抗静电性能提出高要求，而这意味着需要添加较高量的阻燃剂和抗静电剂，然而这些添加剂的加入，反过来也会影响板材的力学性能。因此，如何在保证煤矿安全生产的前提下，获得力学性能优异的煤矿井下用的铺路板材，也是本领域未来重要的研发方向。
[0005]本专利技术的专利技术人意外发现：聚乙烯为一种通用高分子材料，具有刚性好、易加工、耐腐蚀等优点，有望用于制备可移动铺路垫板，但受其结构影响，易燃和积聚静电，不满足井下应用环境。基于此，本专利技术的专利技术人采用本专利技术的聚乙烯组合物，在聚乙烯树脂体系内，引入磷系阻燃剂、炭黑抗静电剂，满足阻燃抗静电性能；引入改性纳米氢氧化镁材料作为改性剂，改善材料阻燃性能的同时，维持材料力学性能；选择兼具增韧、偶联双功能组分的相容剂，很好的分散阻燃剂等填料，并改善冲击性能；并且，能够使制备得到的聚乙烯板材材料具有阻燃抗静电双重功能，且维持较高的力学性能，并且耐热性能得到提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板，其通过拼接可以形成大面积铺路板材，不仅具有良好的阻燃和抗静电性能，同时还具有良好的力学性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板，所述铺路垫板，包括呈矩形平板结构的垫
板主体，所述垫板主体的上表面和/或下表面上设有垫板防滑纹，所述垫板主体的下表面的相邻两边沿平面方向延伸出一突出于所述垫板主体的呈L形的第一垫板连接部，所述垫板主体的上表面的相邻两边沿平面方向延伸出一突出于所述垫板主体的呈L形的第二垫板连接部；
[0009]所述第一垫板连接部和第二垫板连接部一起围成所述垫板主体的矩形，并且所述第一垫板连接部和第二垫板连接部的厚度之和等于所述垫板主体的厚度，从而使得多块垫板沿平面方向拼接时能形成大且平整的铺路垫板；
[0010]所述聚乙烯组合物包括如下重量份的组分：
[0011][0012]其中，所述阻燃剂由质量比为2:1
‑
1:2的纳米氢氧化镁与红磷组成；比如纳米氢氧化镁与红磷的质量比为1.8:1、1:1、1:1.2、1:1.4或1:1.8；优选地为1.5:1
‑
1:1.5；
[0013]其中，所述聚乙烯组分由70
‑
95份比如75、80、85或90份的高密度聚乙烯与5
‑
30份比如8、10、20或25份的线性低密度聚乙烯组成。
[0014]根据本专利技术的铺路垫板，在一种实施方式中，为更便于垫板之间的拼接固定，所述L形的第一垫板连接部的两条边上和L形的第二垫板连接部的两条边上分别设有至少两个连接孔，从而使得在拼接时能通过每条边上的至少两个连接孔经连接件固定相邻的两块垫板。其中，这类用于连接的连接件的具体结构为本领域熟知，比如由螺栓和螺帽组成的连接件。本领域可以理解，为了井下安全，所述连接件可以采用与垫板同材质或其他阻燃抗静电材料制备；在一种实施方式中，为了便于拆卸，所述连接件由弹簧垫圈和连接件主体组成，其中所述连接件主体的紧邻弹簧垫圈的一端呈直径扩大的圆柱形、另一端呈便于旋钮的长柄状，同时所述连接孔设置为与所述长柄状相配合的长方形，使得连接件主体穿过连接孔旋转90度后能够在弹簧垫圈的配合下锁定不脱落，从而便于拆卸。
[0015]根据本专利技术的铺路垫板，在一种实施方式中，为进一步针对煤矿井下应用改善本专利技术的聚乙烯组合物，所述高密度聚乙烯在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2
‑
10g/min，优选为5
‑
10g/min，更优选为7
‑
9g/min；
[0016]所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2
‑
10g/min，优选为2
‑
5g/min，更优选为2
‑
4g/min。
[0017]根据本专利技术的铺路垫板，优选地，所述纳米氢氧化镁的长径比8/1
‑
10/1，长轴方向80
‑
100nm；
[0018]根据本专利技术的铺路垫板，优选地，所述纳米氢氧化镁为改性的纳米氢氧化镁，纳米氢氧化镁的改性方法可以参见CN104592554A，具体制备方法如下：以原料总重量计，将70
‑
80％比如75％的纳米氢氧化镁，15
‑
25％比如20％的铝酸酯，和2
‑
5％的顺丁烯二酸二甲酯混合搅拌均匀，即制得改性纳米氢氧化镁。
[0019]根据本专利技术的铺路垫板，优选地，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐(PE
‑
g
‑
MAH)、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE
‑
g
‑
MAH)、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM
‑
g
‑
MAH)的一种或多种；
[0020]所述抗静电剂为导电炭黑、石墨和碳纳米管的一种或多种。
[0021]根据本专利技术的铺路垫板，优选地，所述加工助剂为PE蜡同硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙的一种或多种的复配物；
[0022]所述抗氧剂为四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
(3,5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由聚乙烯组合物制备的铺路垫板，所述铺路垫板，包括呈矩形平板结构的垫板主体，所述垫板主体的上表面和/或下表面上设有垫板防滑纹，所述垫板主体的下表面的相邻两边沿平面方向延伸出一突出于所述垫板主体的呈L形的第一垫板连接部，所述垫板主体的上表面的相邻两边沿平面方向延伸出一突出于所述垫板主体的呈L形的第二垫板连接部；所述第一垫板连接部和第二垫板连接部一起围成所述垫板主体的矩形，并且所述第一垫板连接部和第二垫板连接部的厚度之和等于所述垫板主体的厚度，从而使得多块垫板沿平面方向拼接时能形成大且平整的铺路垫板；所述聚乙烯组合物包括如下重量份的组分：其中，所述阻燃剂由质量比为2:1
‑
1:2的纳米氢氧化镁与红磷组成；其中，所述聚乙烯组分由70
‑
95份的高密度聚乙烯与5
‑
30份的线性低密度聚乙烯组成。2.根据权利要求1所述的铺路垫板，其特征在于，所述L形的第一垫板连接部的两条边上和L形的第二垫板连接部的两条边上分别设有至少两个连接孔，从而使得在拼接时能通过每条边上的至少两个连接孔经连接件固定相邻的两块垫板；优选地，所述连接件由弹簧垫圈和穿过所述弹簧垫圈的连接件主体组成，其中所述连接件主体的紧邻弹簧垫圈的一端呈直径扩大的圆柱形、另一端呈便于旋钮的长柄状，同时所述连接孔设置为与所述长柄状相配合的长方形，使得连接件主体穿过连接孔旋转90度后能够在弹簧垫圈的配合下锁定不脱落。3.根据权利要求1或2所述的铺路垫板，其特征在于，所述高密度聚乙烯在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2
‑
10g/min，优选为5
‑
10g/min，更优选为7
‑
9g/min；所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg条件下的熔融指数为2
‑
10g/min，优选为2
‑
5g/min，更优选为2
‑
4g/min。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的铺路垫板，其特征在于，所述纳米氢氧化镁的长径比8/1
‑
10/1，长轴方向为80
‑
100nm。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的铺路垫板，其特征在于，所述纳米氢氧化镁为改性改性纳米氢氧化镁，其制备方法如下：以原料总量计，将70
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80％重量份的氢氧化镁，15
‑
25％重量份的铝酸酯，和2
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【专利技术属性】
技术研发人员：李亚飞，孙小杰，罗文，任月庆，孙苗苗，张志成，巩思宇，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：