阻燃抗静电聚丙烯组合物、阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法和应用、矿用管材及其应用与流程

1.本发明涉及阻燃抗静电聚丙烯材料领域，具体涉及一种阻燃抗静电聚丙烯组合物、一种阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法和应用、一种矿用管材及其应用。


背景技术：

2.针对煤矿井下的复杂应用环境，传统的金属管道已不能满足应用需求，越来越多的被塑料管道所取代。塑料管道具有明显的耐腐蚀、重量轻、施工便捷等优点，但塑料管道存在阻燃性差和易积累静电等缺点，矿用产品必须经过国家采煤机械质量监督检验中心检验合格，性能符合国家mt558.1-1996标准，且通过国家煤炭部的批准，获准使用“煤矿安全标志”证书。传统的聚烯烃材料以聚乙烯和聚丙烯为主，但聚乙烯的拉伸强度低、耐热和弯曲模量也相对较低，管道使用过程中易出现塌腰变形的问题。相比之下，聚丙烯作为传统的五大通用塑料之一，具有密度小、耐化学腐蚀、拉伸强度高、弯曲模量高、耐高温等优点。
3.在现有技术中，传统矿用管材多采用聚乙烯阻燃抗静电材料，采用溴锑组合物和/或者无机阻燃剂，以及进行复配制备阻燃型的聚丙烯材料是相对成熟的方法。在已公开的专利中对于聚丙烯进行增韧改性主要通过大量添加弹性体和/或引入交联体系，但大量弹性体的引入，显著降低了聚丙烯体系的力学性能，丧失了其性能优势，交联助剂的引入对于加工性能的影响和产品的可回收造成很大障碍。
4.聚丙烯材料属于易燃及绝缘材料，其极限氧指数(loi)为17％，作为矿用材料必须要解决阻燃的问题，通常的方法是向其体系添加一定量的阻燃剂和抗静电剂来满足制品的阻燃、抗静电性能要求。阻燃聚丙烯材料通常采用卤锑复配的方式来实现，例如cn101476171a公开了以十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂，且添加其他助剂获得阻燃型聚丙烯，卤锑复配阻燃剂的优点是阻燃效果好，但是燃烧时会释放出大量的烟，释放出的卤化氢气体具有腐蚀性大和对人体危害大，非常不适合于煤矿的密闭操作空间；cn1134435a公开加入大量无机阻燃剂，通过添加大量的氢氧化镁，能够很好抑制烟的产生，在吸热分解中有害的气体也非常少，并且成本低，但是由于添加的量较大，同时其与有机物质相容的效果不好，产品的力学性能遭受严重影响，所以，人们对无机阻燃剂的使用量也在逐步减少。
5.红磷阻燃剂是一种无卤阻燃剂，在添加量较低时即具备优异的阻燃效果。但红磷以粉尘形式存在时，容易爆炸，在高温环境下会反应生成有剧毒性质的磷化氢，加大了红磷的运载和储存难度，极大的限制了红磷的应用。包覆红磷阻燃剂能显著改善红磷的表面性质和不稳定性，微胶囊化红磷时将每个细小红磷颗粒包覆于高分子树脂或无机材料中，从而在保持红磷阻燃剂优点的同时，克服红磷在作为阻燃剂时易吸湿、易着火、粉尘易爆炸等问题，且可改善与其他树脂的兼容性，提高阻燃聚合物材料的力学性能。
6.聚丙烯玻璃化转变温度约为-10℃，球晶尺寸较大，其脆性大，尤其低温冲击强度低，添加大量的阻燃剂和抗静电剂时进一步造成材料力学性能的降低。为提高聚丙烯的韧性，通常会在配方体系中添加大量的增塑剂或者弹性体进行改性，但是无论是增塑剂还是
弹性体的加入往往会导致刚性、耐热性能的降低，如cn104592630a公开的低温韧性且刚韧平衡的聚丙烯复合物及其制备方法，通过添加常温和低温抗冲改性剂提高配方体系的缺口冲击强度至66.0kj/m2，但是其弯曲杨氏模量在100mpa以下；cn104592628a通过添加交联剂和助交联剂体系提高体系的刚韧平衡，但交联体系的引入影响配方体系的加工和回收等性能。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有聚丙烯材料不能同时改进阻燃性、抗静电性、低温性能和加工性能等问题，提供一种阻燃抗静电聚丙烯组合物、一种阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法和应用、一种矿用管材及其应用，该组合物能够同时改善聚丙烯的阻燃性、抗静电性、低温力学性能和加工性能，使得聚丙烯材料具有优异的阻燃性、抗静电性、刚韧平衡和低温性能。
8.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种阻燃抗静电性聚丙烯组合物，该组合物包括：聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂，聚丙烯组合物包括聚丙烯i和可选的聚丙烯ii；
9.所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂的重量比为50-70：6-15：15-25：6-10：1-5：0.5-2：1-3；
10.在230℃和2.16kg载荷条件下，所述聚丙烯i的熔体流动速率为0.2-5g/10min；
11.以所述聚丙烯i的总重量为基准，所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为10-30wt％，均聚聚丙烯的含量为70-90wt％。
12.本发明第二方面提供一种将第一方面提供的组合物制成阻燃抗静电聚丙烯材料的方法，该方法包括：
13.(1)将所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体和增容剂进行第一混合，得到第一混合物；
14.(2)将所述阻燃剂、抗静电剂、润滑剂和助剂进行第二混合，得到第二混合物；
15.(3)将所述第一混合物和第二混合物进行熔融共混挤出，得到阻燃抗静电聚丙烯材料。
16.本发明第三方面提供一种第二方面提供的方法制得的阻燃抗静电聚丙烯材料。
17.本发明第四方面提供一种第三方面提供的阻燃抗静电聚丙烯材料在矿用管材中的应用。
18.本发明第五方面提供一种矿用管材，该矿用管材含有第三方面提供的阻燃抗静电聚丙烯材料。
19.本发明第六方面提供一种第五方面提供的矿用管材在井下排水、通风、瓦斯抽风中的应用。
20.通过上述技术方案，本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯组合物中加入含有聚丙烯i和可选的聚丙烯ii的聚丙烯组合物，具体限定聚丙烯i含有特定性质参数和组分含量，并结合特定的复配(聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂)，以及各组分之间的重量比，能够有效改善最终得到的阻燃抗静电聚丙烯材料的阻燃性、抗静电性、低温力学性和加工性能。同时，将该组合物用于制备阻燃抗静电聚丙烯材料，通过各个组分之间的协
同作用，能够有效提高阻燃抗静电聚丙烯材料的阻燃性、抗静电性、刚韧平衡和低温性能。
21.此外，将本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯材料用于矿用管材中，使得矿用管材内壁光滑、输送能力强，从而提高矿用管材的刚性，克服管材在使用中存在的塌腰问题，降低运营成本。
具体实施方式
22.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
23.在本发明中，没有特殊情况说明下，所述“第一”和“第二”均不表示先后次序，也不表示对各个物料或操作起限定作用，仅是用于区分各个物料或操作。例如，“第一混合”和“第二混合”中的“第一”和“第二”仅是用于区分这不是同一混合；“第一混合物”和“第二混合物”中的“第一”和“第二”仅是用于区分这不是同一混合物。
24.本发明第一方面提供一种阻燃抗静电性聚丙烯组合物，该组合物包括：聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂，聚丙烯组合物包括聚丙烯i和可选的聚丙烯ii；
25.所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂的重量比为50-70：6-15：15-25：6-10：1-5：0.5-2：1-3；
26.在230℃和2.16kg载荷条件下，所述聚丙烯i的熔体流动速率为0.2-5g/10min；
27.以所述聚丙烯i的总重量为基准，所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为10-30wt％，均聚聚丙烯的含量为70-90wt％。
28.本发明的发明人研究发现：在阻燃抗静电聚丙烯组合物中限定具有特定性质参数和特定组分的聚丙烯i，结合特定的复配(聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂)，以及一定的重量比，实现对最终获得的阻燃抗静电聚丙烯材料的性能的改性，即，能够有效提高最终获得的阻燃抗静电聚丙烯材料的阻燃性、抗静电性、低温力学性和加工流动性，使得由该组合物制得的阻燃抗静电聚丙烯材料具有优异的阻燃性、抗静电性、刚韧平衡性和低温性能。
29.在本发明中，当所述阻燃抗静电聚丙烯组合物中，所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂的重量比满足上述限定时，得到的阻燃抗静电聚丙烯材料具有优异的阻燃性、抗静电性、刚韧平衡性和低温性能。
30.根据本发明的一种优选实施方式，所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂的重量比为60-70：6-12：18-22：6-8：2-3：1-1.5：1-2时，所述阻燃抗静电聚丙烯材料具有更为优异的综合性能。
31.在本发明的一种优选实施方式中，所述阻燃抗静电组合物由聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂组成。
32.在本发明中，为了提高阻燃抗静电聚丙烯材料的刚韧平衡性和低温性能。优选地，所述聚丙烯组合物和聚烯烃弹性体的重量比a满足：5≤a≤11。当所述聚丙烯组合物和聚烯烃弹性体的重量比a＜5时，组合物具有优异的韧性和低温性能，但是刚性和强度较低，使用
过程中易出现塌腰和爆管现象；当所述聚丙烯组合物和聚烯烃弹性体的重量比a＞11时，组合物具有优异的强度和刚性，但是其冲击性能相对较低，尤其是低温时的缺口冲击强度，限制管道在北方极寒地区的安装使用。
33.在本发明的一些实施方式中，优选地，在230℃和2.16kg载荷条件下，所述聚丙烯i的熔体流动速率为0.2-1g/10min。采用优选的熔体流动速率参数，更有利于管道的加工成型，满足高效加工前提下具有优异熔体强度，防止熔垂现象的发生。
34.在本发明中，没有特殊情况说明下，所述聚丙烯i的熔体流动速率参数按照gb/t 3682-2000在230℃和2.16kg载荷条件下测得。
35.在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯i含有乙丙共聚物和均聚聚丙烯，只要所述聚丙烯i的性质参数和组分含量满足上述限定即可。优选所述聚丙烯i可以含有等规聚丙烯和乙丙共聚物。优选地，以所述聚丙烯i的总重量为基准，所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为15-25wt％，均聚聚丙烯的含量为75-85wt％。
36.在本发明中，所述聚丙烯i可通过商购得到，例如，聚丙烯8101，也可以通过制备得到，本发明在此不作赘述。
37.在本发明的一种具体实施方式中，所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为10-30wt％，优选为15-25wt％；等规聚丙烯的含量为70-90wt％，优选为75-85wt％。
38.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的重均分子量各自独立地≥30万g/mol，优选≥40万g/mol。在本发明中，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的重均分子量参数均通过凝胶渗透色谱方法测得。
39.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的重量比为1-5：0-1，优选为1-5：1，更优选为1-3：1。采用优选的重量比，更有利于管道的承压、低温性能和刚韧平衡的调控。
40.在本发明的一些实施方式中，优选地，在230℃和2.16kg载荷条件下,所述聚丙烯ii的熔体流动速率为0.2-5g/10min，优选为0.2-1g/10min。在本发明中，没有特殊情况说明下，所述聚丙烯ii的熔体流动速率参数按照gb/t3682-2000在230℃和2.16kg载荷条件下测得。
41.在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯ii含有均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，只要所述聚丙烯ii的性质参数满足上述限定即可。优选所述聚丙烯ii可以含有均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，例如，等规聚丙烯和乙丙共聚物。优选地，所述聚丙烯ii中乙丙共聚物含量为0.5-2wt％，优选为0.5-1.5wt％；等规聚丙烯含量为98-99.5wt％，优选为98.5-99.5wt％。
42.在本发明中，所述聚丙烯ii可通过商购得到，例如，聚丙烯2101，也可以通过制备得到，本发明在此不作赘述。
43.在本发明的一种优选实施方式中，所述聚丙烯组合物含有聚丙烯i和聚丙烯ii，其中，聚丙烯i和聚丙烯ii的重量比为1-5：1，优选为1-3：1，在230℃和2.16kg载荷条件下，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的熔体流动速率各自独立地为0.2-5g/10min；所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为10-30wt％，优选为15-25wt％，等规聚丙烯的含量为70-90wt％，优选为75-85wt％；所述聚丙烯ii中乙丙共聚物的含量为0.5-2wt％，优选为0.5-1.5wt％，等规聚丙烯的含量为98-99.5wt％，优选为98.5-99.5wt％。
44.在本发明的一些实施方式中，优选地，在190℃和2.16kg载荷条件下，所述聚烯烃
弹性体的熔体流动速率为0.2-5g/10min，优选为0.2-1g/10min。在本发明中，没有特殊情况说明下，所述聚烯烃弹性体的熔体流动速率参数按照gb/t 3682-2000在190℃和2.16kg载荷条件下测得。
45.在本发明中，所述聚烯烃弹性体旨在调控阻燃抗静电聚丙烯材料的刚韧性和低温性能。优选地，所述聚烯烃弹性体的密度为0.86-0.9g/cm3，优选为0.88-0.9g/cm3。其中，所述聚烯烃弹性体的密度参数按照astm d792测得。
46.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚烯烃弹性体的玻璃化温度≤-50℃，优选为-70℃至-50℃。其中，所述聚烯烃弹性体的玻璃化温度参数通过差示扫描量热仪法测得。
47.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚烯烃弹性体的重均分子量为10万g/mol-30万g/mol，优选为15万g/mol-30万g/mol。其中，所述聚烯烃弹性体的重均分子量参数通过凝胶渗透色谱方法测得。
48.在本发明中，对所述聚烯烃弹性体的性质参数具有较宽的选择范围。优选地，所述聚烯烃弹性体选自乙烯-丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种，优选选自乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种，更优选为乙烯-辛烯共聚物。
49.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述阻燃剂包含主阻燃剂和助阻燃剂；助阻燃剂的加入能明显提高主阻燃剂的阻燃效率，减少了主阻燃剂添加量过高对基体性能造成的不利影响。
50.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为3-4：1。采用优选的重量比，更有利于提高阻燃抗静电聚丙烯材料的阻燃性和加工性能。
51.在本发明中，对所述主阻燃剂具有较宽的选择范围。优选地，所述主阻燃剂选自红磷、磷酸三胺、磷酸氢二胺、聚磷酸铵、双酚a-双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯、膦氧化合物和烷基次磷酸盐中的至少一种。
52.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1：0.5-1。采用优选的主阻燃剂，能够达到更好的阻燃效果，并能保持本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯材料的加工性能。
53.在本发明中，对所述助阻燃剂具有较宽的选择范围。优选地，所述助阻燃剂选自硼酸锌和/或氮系阻燃剂，所述氮系阻燃剂优选选自三聚氰胺和/或三聚氰胺氰尿酸。
54.在本发明中，对所述抗静电剂具有较宽的选择范围，优选地，所述抗静电剂选自导电炭黑、乙炔炭黑、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的至少一种，优选为导电炭黑和/乙炔炭黑。其中，所述季铵盐选自硫酸二甲酯季铵盐、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐等。
55.在本发明中，对所述增容剂的种类具有较宽的选择范围，优选地，所述增容剂选自聚(丙烯-接枝-极性单体)，所述极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种，优选为马来酸酐和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯，更优选为马来酸酐。
56.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚(丙烯-接枝-极性单体)中，极性单体
的接枝率为0.8-2wt％，优选为1-1.5wt％。
57.在本发明的一种优选实施方式中，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为1-2wt％。采用优选的条件，更有利于改善聚丙烯与无机填料间的界面结合强度，削弱填料含量增加对材料的劣化，提升阻燃抗静电聚丙烯的综合性能。
58.在本发明中，对所述润滑剂的种类具有较宽的选择范围，优选地，所述润滑剂选自乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和聚丙烯蜡中的至少一种，优选为聚丙烯蜡和/或硬脂酸钙。其中，所述聚乙烯蜡和聚丙烯蜡的重均分子量为2000-4000g/mol。
59.在本发明的一种优选实施方式中，所述润滑剂为聚丙烯蜡和硬脂酸钙，且所述聚丙烯蜡和硬脂酸钙的重量比为1：0.5-1，其中，聚丙烯蜡的重均分子量为2000-4000g/mol。
60.在本发明中，对所述助剂的种类具有较宽的选择范围，只要所述助剂能够提高阻燃抗静电聚丙烯材料的性能即可。优选地，所述助剂选自硅烷偶联剂、抗氧剂和光稳定剂中的至少一种，优选为硅烷偶联剂和抗氧剂。
61.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述硅烷偶联剂和抗氧剂的重量比为0.5-1.5：0.1-1，优选为0.5-0.75：0.5。
62.在本发明中，对所述硅烷偶联剂的种类具有较宽的选择范围。优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
63.在本发明的一些实施方式中，优选地，所述抗氧剂包含主抗氧剂和助抗氧化剂，且主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1：1-3。
64.在本发明中，对所述主抗氧剂的种类具有较宽的选择范围，优选地，所述主抗氧剂选自阻酚类抗氧剂和/或硫酯类抗氧剂，优选选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1520和抗氧剂dstop中的至少一种。其中，抗氧剂1010为四[(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1076为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯，抗氧剂1520为4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚，抗氧剂dstop为硫代二丙酸二硬脂醇酯。
[0065]
在本发明中，对所述助抗氧剂的种类具有较宽的选择范围，优选地，所述助抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂，优选为抗氧剂168和抗氧剂618。其中，抗氧剂168为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，抗氧剂618为二硬脂季戊四醇二亚磷酸酯。
[0066]
根据本发明一种特别优选的实施方式，该组合物由聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂组成，聚丙烯组合物包括聚丙烯i和可选的聚丙烯ii，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的重量比为1-5：0-1；
[0067]
所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂的重量比为50-70：6-15：15-25：6-10：1-5：0.5-2：1-3；
[0068]
在230℃和2.16kg载荷条件下，所述聚丙烯i和聚丙烯ii的熔体流动速率各自独立地为0.2-5g/10min；
[0069]
以所述聚丙烯i的总重量为基准，所述聚丙烯i中乙丙共聚物的含量为10-30wt％，等规聚丙烯的含量为70-90wt％；
[0070]
以所述聚丙烯ii的总重量为基准，所述聚丙烯ii中乙丙共聚物的含量为0.5-2wt％，等规聚丙烯的含量为98-99.5wt％。
[0071]
本发明第二方面提供一种将第一方面提供的组合物制成阻燃抗静电聚丙烯材料
的方法，该方法包括：
[0072]
(1)将所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体和增容剂进行第一混合，得到第一混合物；
[0073]
(2)将所述阻燃剂、抗静电剂、润滑剂和助剂进行第二混合，得到第二混合物；
[0074]
(3)将所述第一混合物和第二混合物进行熔融共混挤出，得到阻燃抗静电聚丙烯材料。
[0075]
在本发明中，对步骤(1)中所述第一混合的方式具有较宽的选择范围，只要将所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体和增容剂混合均匀即可。同时，在本发明中，对所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体和增容剂的加入顺序没有特别的限定。
[0076]
在本发明中，对所述第一混合的条件具有较宽的选择范围，优选地，温度为40-100℃，优选为50-70℃；转速为50-400rpm，优选为100-300rpm；时间为1-10min，优选为3-5min。采用优选的条件，更有利于提高第一混合产物中组分的均匀性。
[0077]
在本发明中，对步骤(2)中第二混合的方式具有较宽的选择范围，只要将所述阻燃剂、抗静电剂、润滑剂和助剂混合均匀即可。
[0078]
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述第二混合的条件包括第一阶段和第二阶段。其中，所述第一阶段为低速混合，第二阶段为高速混合；低速混合可以将粉料初步分散，高速混合将粉料分散更加均匀。
[0079]
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述第一阶段的条件包括：温度为80-120℃，优选为80-100℃；转速为30-150rpm，优选为50-100rpm；时间为1-10min，优选为1-5min。
[0080]
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述第二阶段的条件包括：温度为80-120℃，优选为80-100℃；转速为100-500rpm，优选为200-500rpm；时间为1-10min，优选为5-10min。
[0081]
在本发明中，对所述熔融挤出的条件具有较宽的选择范围，优选地，所述熔融挤出的条件包括：温度为150-240℃，优选为180-220℃；转速为150-450rpm，优选为200-400rpm。采用优选的条件，更有利于提高阻燃抗静电聚丙烯材料的共混和塑化效果。
[0082]
在本发明中，优选地，该方法还包括：将所述熔融挤出的产物进行干燥、造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料。
[0083]
在本发明的一些实施方式中，将所述聚丙烯组合物、聚烯烃弹性体和增容剂在高速混合机中进行第一混合，得到第一混合物；将所述阻燃剂、抗静电剂、润滑剂和助剂在具有加热功能的高速混合机中进行第二混合，得到第二混合物，其中，第二混合包括：第一阶段和第二阶段；将所述第一混合物和第二混合物在复式混炼机中进行熔融共混挤出、干燥、造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料。
[0084]
本发明第三方面提供一种第二方面提供的方法制得的阻燃抗静电聚丙烯材料。
[0085]
本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯采矿可以同时具有优异的阻燃性、抗静电性、刚韧平衡性、力学性能和低温加工性能。
[0086]
根据本发明，优选地，所述阻燃抗静电聚丙烯材料的拉伸屈服强度≥20mpa；断裂伸长率≥380％；弯曲模量≥1000mpa；23℃时缺口冲击强度≥20kj/m2；-30℃时缺口冲击强度≥5kj/m2；表面电阻≤3
×
108ω。
[0087]
在本发明中，没有特殊情况说明下，阻燃抗静电聚丙烯材料的拉伸屈服强度参数
按照标准iso 527-2测得；阻燃抗静电聚丙烯材料的断裂伸长率参数按照标准iso 527-2测得；阻燃抗静电聚丙烯材料的弯曲模量参数按照标准iso 178测得；阻燃抗静电聚丙烯材料的缺口冲击强度参数按照标准iso 180/1ea测得；阻燃抗静电聚丙烯材料的表面电阻参数按照标准mt 113-1995测得。
[0088]
根据本发明，优选地，所述阻燃抗静电聚丙烯材料按照标准mt 113-1995移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间在3s内，无焰燃烧持续时间在30s内。
[0089]
本发明第四方面提供一种第三方面提供的阻燃抗静电聚丙烯材料在矿用管材中的应用。
[0090]
将本发明提供的阻燃抗静电聚丙烯材料用于矿用管材中，能够有效提高矿用管材的刚性、管材内壁表面光滑、输送能力，避免了塑料管材使用过程中存在的塌腰问题。
[0091]
本发明第五方面提供一种矿用管材，该矿用管材含有第三方面提供的阻燃抗静电聚丙烯材料。
[0092]
在本发明的一些实施方式中，优选地，以所述矿用管材的总重量为基准，所述阻燃抗静电聚丙烯材料的含量为20-60wt％，优选为30-50wt％。采用优选的条件，更有利于提高矿用管材的综合性能。
[0093]
本发明第六方面提供一种第五方面提供的矿用管材在井下排水、通风、瓦斯抽风中的应用。
[0094]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0095]
聚丙烯8101购自中石化燕山石化，重均分子量为83.3万g/mol；在230℃和2.16kg载荷条件下，聚丙烯8101的熔体流动速率为0.38g/10min；以聚丙烯8101的总重量为基准，乙丙共聚物含量为15wt％，等规聚丙烯含量为85wt％。
[0096]
聚丙烯2101购自中石化燕山石化，重均分子量为71.9万g/mol；在230℃和2.16kg载荷条件下，聚丙烯2101的熔体流动速率为0.25g/10min；以聚丙烯2101的总重量为基准，乙丙共聚物含量为0.9wt％，等规聚丙烯含量为99.1wt％。
[0097]
聚丙烯c4220购自中石化燕山石化，重均分子量为72.6万g/mol；在230℃和2.16kg载荷条件下，聚丙烯c4220的熔体流动速率为0.21g/10min；以聚丙烯c4220的总重量为基准，乙丙共聚物含量为4wt％，乙丙嵌段共聚物含量为96wt％。
[0098]
聚丙烯2500h购自神华宁煤，重均分子量为44.7万g/mol；在230℃和2.16kg载荷条件下，聚丙烯2500h的熔体流动速率为2.1g/10min；以聚丙烯2500h的总重量为基准，乙丙共聚物含量为18.1wt％，等规聚丙烯含量为77.5wt％。
[0099]
乙烯-辛烯共聚物(poe 8150)购自陶氏化学，重均分子量为18.3万g/mol；poe 8150的密度为0.868g/cm3；在190℃和2.16kg载荷条件下，poe 8150的熔体流动速率为0.5g/10min；poe的玻璃化温度为-52℃。
[0100]
乙烯-辛烯共聚物(poe 8677)购自陶氏化学，重均分子量为24.8万g/mol；poe 8677的密度为0.870g/cm3；在190℃和2.16kg载荷条件下，poe 8677的熔体流动速率为0.5g/10min；poe的玻璃化温度为-65℃。
[0101]
聚丙烯和聚烯烃弹性体的熔体流动参数均按照标准iso 1133法测得；
[0102]
阻燃抗静电聚丙烯材料的拉伸屈服强度参数按照标准iso 527-2测得；
[0103]
阻燃抗静电聚丙烯材料的断裂伸长率参数按照标准iso 527-2测得；
[0104]
阻燃抗静电聚丙烯材料的弯曲模量参数按照标准iso 178测得；
[0105]
阻燃抗静电聚丙烯材料的缺口冲击强度参数按照标准iso 180/1ea测得；
[0106]
阻燃抗静电聚丙烯材料的表面电阻参数按照标准mt 113-1995测得；
[0107]
阻燃抗静电聚丙烯材料的有焰燃烧参数和无焰燃烧参数按照标准mt 113-1995测得。
[0108]
实施例1-10和对比例1-8制得阻燃抗静电聚丙烯材料(s1-s10和d1-d8)的物性参数均列于表1。
[0109]
实施例1
[0110]
(1)将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、6重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0111]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为5min，转速为100rpm；
[0112]
(2)将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、6重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0113]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为80℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为80℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0114]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s1；
[0115]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0116]
实施例2
[0117]
(1)将63重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、9重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0118]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为5min，转速为100rpm；
[0119]
(2)将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、6重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0120]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0121]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s2；
[0122]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0123]
实施例3
[0124]
(1)将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0125]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为3min，转速为100rpm；
[0126]
(2)将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、6重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0127]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0128]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s3；
[0129]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0130]
实施例4
[0131]
(1)将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、10重量份的聚烯烃弹性体(poe 8677)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0132]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为4min，转速为100rpm；
[0133]
(2)将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、8重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0134]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0135]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s4；
[0136]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0137]
实施例5
[0138]
(1)将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8677)和1重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0139]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为5min，转速为100rpm；
[0140]
(2)将22重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、6重量份的抗静电
剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0141]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0142]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s5；
[0143]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0144]
实施例6
[0145]
(1)将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8677)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0146]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为5min，转速为100rpm；
[0147]
(2)将18重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)、8重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0148]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0149]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s6；
[0150]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0151]
实施例7
[0152]
(1)将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)、12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8677)和2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)在高速混合机中进行第一混合，并将得到第一混合物置于复式混料机的主喂料仓备用；
[0153]
第一混合的条件包括：温度为60℃，时间为5min，转速为100rpm；
[0154]
(2)将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:1，助阻燃剂为硼酸锌)、6重量份的抗静电剂(捷克导电炭黑)、1重量份的润滑剂(硬脂酸钙和聚丙烯蜡的重量比为1:1，聚丙烯蜡的重均分子量为2100g/mol)、0.5重量份的硅烷偶联剂、0.5重量份的抗氧剂(主抗氧剂和助抗氧剂的重量比为1:2，主抗氧剂为抗氧剂1010，助抗氧剂为抗氧剂168)在高速混合机中进行第二混合，并将得到的第二混合物置于复式混料机的侧喂料仓备用；
[0155]
第二混合包括第一阶段和第二阶段，第一阶段的条件包括：温度为90℃，时间为3min，转速为50rpm；第二阶段的条件包括：温度为90℃，时间为5min，转速为300rpm；
[0156]
(3)将所述第一混合物和第二混合物在复式混练机中进行熔融共混挤出，干燥，造
粒，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s7；
[0157]
熔融共混挤出的条件包括：温度为180-210℃，转速为300rpm。
[0158]
实施例8
[0159]
按照实施例3的方法，不同的是，将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为45重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和15重量份的聚丙烯ii(聚丙烯2101)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s8。
[0160]
实施例9
[0161]
按照实施例3的方法，不同的是，将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为30重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和30重量份的聚丙烯ii(聚丙烯2101)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s9。
[0162]
实施例10
[0163]
按照实施例3的方法，不同的是，将60重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为30重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和30重量份的聚丙烯ii(聚丙烯2101)，将12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)替换为12重量份的聚烯烃弹性体(poe 8677)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料s10。
[0164]
对比例1
[0165]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为66重量份的聚丙烯ii(聚丙烯2101)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d1。
[0166]
对比例2
[0167]
按照对比例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为66重量份的聚丙烯c4220，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d2。
[0168]
对比例3
[0169]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和6重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)替换为72重量份的聚丙烯2500h，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d3。
[0170]
对比例4
[0171]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和6重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)替换为72重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d4。
[0172]
对比例5
[0173]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和6重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)替换为将69重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和3重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d5。
[0174]
对比例6
[0175]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)替换为72重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d6。
[0176]
对比例7
[0177]
按照实施例1的方法，不同的是，
[0178]
步骤(1)中，将2重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)替换为
1重量份的增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.5wt％)；
[0179]
步骤(2)中，将20重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)替换为14重量份的阻燃剂(主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为4:1，主阻燃剂为红磷和聚磷酸铵，且红磷和聚磷酸铵的重量比为1:0.5，助阻燃剂为硼酸锌)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d7。
[0180]
对比例8
[0181]
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(1)中，将66重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和6重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)替换为将57重量份的聚丙烯i(聚丙烯8101)和15重量份的聚烯烃弹性体(poe 8150)，其余步骤相同，得到阻燃抗静电聚丙烯材料d8。
[0182]
表1
[0183][0184]
续表1
[0185][0186]
续表1
[0187][0188]
通过表1的结果可以看出，采用本发明提供的方法制得的阻燃抗静电聚丙烯材料具有优异的阻燃性、抗静电性、力学性能和加工性能，尤其是，通过限定阻燃抗静电聚丙烯组合物中聚丙烯i的熔体流动速率和组分含量，并结合特定含量的复配(聚烯烃弹性体、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑剂和助剂)，更进一步提高阻燃抗静电聚丙烯材料的综合性能。
[0189]
相比实施例1，对比例1中聚丙烯i的特定组分含量不在限定的范围内；对比例2中聚丙烯i的特定组分及其含量不在限定的范围内；对比例3中聚丙烯组合物(聚丙烯i)的含量不在限定的范围内，且不含有聚烯烃弹性体；对比例4中聚丙烯组合物(聚丙烯i)的含量不在限定的范围内，且不含有聚烯烃弹性体；对比例5中聚烯烃弹性体的含量不在限定的范围内；对比例6中聚丙烯组合物的含量不在限定的范围内；对比例7中阻燃剂的含量不在限定的范围内，对比例8中聚丙烯组合物和聚烯烃韩形体的重量比a不在限定的范围内；制得的阻燃抗静电聚丙烯材料d1-d8的性能参数明显小于实施例1制得的阻燃抗静电聚丙烯材料s1的性能参数。
[0190]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。