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

技术特征：
1.一种阻燃抗静电聚丙烯组合物，其特征在于，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；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；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；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％。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，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为60-70：6-12：18-22：6-8：2-3：1-1.5：1-2；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。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，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；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％；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；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；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。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，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；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；优选地，所述聚烯烃弹性体的玻璃化温度≤-50℃，优选为-70℃至-50℃；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；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。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述阻燃剂包含主阻燃剂和助阻燃剂；优选地，所述主阻燃剂和助阻燃剂的重量比为3-4：1；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；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；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。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物，其中，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；优选地，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％；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；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；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1-1.5：1；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；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；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/或抗氧剂618。7.一种将权利要求1-6中任意一项所述的组合物制成阻燃抗静电聚丙烯材料的方法，该方法包括：(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；(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；(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。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一混合的条件包括：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；优选地，所述第二混合的条件包括第一阶段和第二阶段；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；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；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。9.权利要求7或8所述的方法制得的阻燃抗静电聚丙烯材料；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
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108ω；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。10.权利要求9所述的阻燃抗静电聚丙烯材料在矿用管材中的应用。11.一种矿用管材，其特征在于，该矿用管材含有权利要求9所述的阻燃抗静电聚丙烯材料；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％。12.权利要求11所述的矿用管材在井下排水、通风、瓦斯抽放中的应用。

技术总结
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。本发明提供的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。刚韧平衡和低温性能。


技术研发人员：刘国刚 马伊 张寅灵 梁文斌 于芳
受保护的技术使用者：北京低碳清洁能源研究院
技术研发日：2021.06.09
技术公布日：2022/12/8