抗静电改性塑料板材.pdf

本发明公开了一种抗静电的硬质塑料板材，尤其是一种抗静电改性塑料板材，其属于塑料组合物领域。
    众所周知，塑料一般都有良好的电绝缘性能，然而其表面又容易积累静电而带某种静电。在煤矿井下，为了安全防火防爆需要使用抗静电、抗燃烧的塑料板材来制做各种坑道用器材，例如风门、橱柜等。使用抗静电的材料制做器材，可以使器材表面的静电及时地传导入地，以避免静电积累过多而放电起火引爆。长期以来，有各种塑料制品应用于井下，但相当一部分板材达不到MT113-85《煤矿井下用非金属（聚合物）制品安全性能检验规范》所规定的标准。这些板材的表面电阻值一般在1010-1012甚至更高。因而不能应用或使用寿命较短。在美国专利U.S.4097656号所披露的对比试验中，有例14，是由聚氯乙烯粉末880g，月桂酸钙钡20g和ACETOGEN炭黑100g而制得的塑料板样，其测试结果：表面电阻值为1012。例15，是由聚氯乙烯616g，邻苯二甲酸二辛酯246g，月桂酸钙钡20g和ACETOGEN炭黑100g而制得的塑料板样，其测试结果：表面电阻值为1012。该专利又公开了一种使用由液体烃类化合物制得的炭黑，再经高温200-2200℃退火处理而最终制得的体积密度为100-180g/l（0.1-0.18g/ml），比表面积为100-1000m2/g的导电炭黑，与聚氯乙烯树脂混炼而制得的抗静电商品聚合物。这种专利聚合物确实具有导电性能，其表面电阻值也确实低（103）。但是其所使用的导电炭黑，其制法相当麻烦（从其专利说明书中可以看出）不能广泛应用之。再有在另一美国专利U.S.4558087号中，也公开了一种加入导电炭黑的抗静电硬质商品氯乙烯树脂合成物。该专利限定了其所使用的导电炭黑，具有3.00-4.00ml/g的吸油性和至少800m2/g的比表面积的特征。还指出：“如果使用吸油性小于3.00ml/g或比表面积小于800m2/g地炭黑，则得不到本身体电阻率低的塑料成型商品”。然而，使用较低的吸油性（2.5ml/g）或小得多的比表面积（70m2/g）的炭黑能否制得导电性能良好的抗静电塑料呢？这正是本发明的课题。

    本发明的目的就是要反其道（上述美国专利要求的炭黑指标）而行之，采用比较易得的商品炭黑和其它改性物料，对聚氯乙烯（PVC）树脂粉进行改性处理。制成一种抗静电改性塑料板材。其抗静电性能-表面电阻值要小于3×108，其燃烧性能-无焰燃烧时间在一秒内。这种抗静电塑料板，井下使用安全，且使用寿命长。

    本发明的任务是如下方案所完成的：采用本身就具有阻燃性能的聚氯乙烯（PVC）粉末，配以增塑剂、稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工改性剂，再在这些接枝聚合物中加入乙炔炭黑和、或石墨粉;经过捏合混合均匀，炼塑拉片，硫化，模压成型，制成抗静电改性塑料板材。

    本发明的塑料板材配方如下：

    组成分  重量比（份）

    聚氯乙烯（PVC）树脂粉  100

    邻苯二甲酸二辛酯  0～10

    三盐基硫酸铅  3～7

    二盐基硬脂酸铅  0.5～3

    硬脂酸钡  0.2～1

    硬脂酸铅  0.5～5

    CPE（36%）增韧剂  0.5～5

    ACR加工改性剂  0.5～5

    乙炔炭黑  2～40

    石墨粉  0～40

    本发明所采用的石墨粉，要求其粒度在325目以上。所采用的乙炔炭黑，其具有35-45毫微米的平均粒径，55-70m2/g的比表面积，2.5-3.5ml/g的吸油值，0.03-0.06g/ml的视比重。这种乙炔炭黑是以碳化钙产生的乙炔气为原料，在800-1200℃的裂解反应中制得的。该炭黑由于具有最高的三元结构，所以其在塑料原料中易于分散，而且对经硫化过的塑料板的定伸强度、硬度和耐磨性性都有增强作用。本发明所选用的三盐基硫酸铅，二盐基硬脂酸铅，硬脂酸钡，硬脂酸铅是良好的稳定剂，兼有润滑剂作用。这四种添加剂与乙炔炭黑、石墨粉综合协同作用，可使本发明的抗静电改性塑料板材具有良好的稳定的电气性能。在对比其它抗静电塑料板的测试中，可满意地看出：本发明的改性塑料板材，其表面电阻值在6×107以下。而其它抗静电塑料板的表面电阻值最好的只有3×1010，有的达3×1012，而且这些板材的电气稳定性较差，随着时间延长，其表面电阻值还会升高，起不到抗静电的作用。本发明的抗静电改性塑料板使用十年其表面电阻值不变。这其中原因就在于：本发明所采用的乙炔炭黑和石墨粉混合用的缘故。据资料，本发明所采用的乙炔炭黑其国外名称常用代号为：“ACET”。这与美国专利U.S.4097656号所披露的对比试样：例14、例15所采用的炭黑-“ACETOGEN”型的大致相同。但该例14、例15的塑料产品的表面电阻值均为1012。这是由于该两试样的稳定剂润滑剂不如本发明的三盐基、二盐基铅盐钡盐与乙炔炭黑的三元结构间的协同作用的效果好。虽然美国专利U.S.4558087号指出的：如同本发明所采用的乙炔炭黑所具有的那种吸油值低于3.00ml/g，其值为2.5ml/g，而且比表面积也远低于800m2/g，只有55-70m2/g的炭黑是“得不到本身体电阻率低的塑料成型商品”的，但是本发明却以这样的“低指标”炭黑而制成了表面电阻值较低的（2×105-6×107）抗静电改性塑料板材，完全达到了煤矿井下的使用要求。这其中主要原因也在于：乙炔炭黑的三元结构与三盐基、二盐基铅、钡盐类的协同作用的结果。再由于石墨粉的导电性能好，比一切炭黑的导电性能都好，且具有较高的化学稳定性。其与上述塑料添加剂也具有协同效应。这些协同作用效果不仅使本发明的塑料板材具有较低的表面电阻值，而且使其表面电阻值稳定不变，从而延长了塑料的使用寿命。

    本发明的抗静电改性塑料板材，按配方比例混合后，先经塑料高速捏合机捏合均匀，其出锅温度在110℃。再经炼塑机，炼塑拉片。最后在平板硫化机上，以160-180℃温度下，模压成型。该板材的制成品，经煤炭科学研究院上海分院测试其性能完全达到MT113-85国家标准。该板材的其他性能指标均达到GB4454-84的标准。该板材尤其用于煤矿井下，制做成坑道风门，具有抗静电，抗燃烧，耐腐蚀，抗老化的优点。

    本发明几个实施例如下：

    抗静电塑料板材配方例1例2例3对比PVC树脂粉100g100g100g100g邻苯二甲酸二辛酯04g9g8g三盐基硫酸铅3g4g3g0二盐基硬脂酸铅2g1.5g2g0硬脂酸钡0.8g0.6g1g0硬脂酸铅0.5g0.8g1g0CPE（36％）增韧剂3g2g2.5g3gACR加工改性剂1g3g4.5g2g

    乙炔炭黑22.5g10g8g0325目以上石墨粉014g16g0

    测试结果：（按常规密炼塑料工艺进行模压成型片再测试）

    上表面电阻值下表面电阻值2.5×1072.5×1073×1073.6×1052×1073.8×1053×10133×1012无焰燃烧时间洒精灯（S）0.960.740.912.31