本發明涉及塑料管道加工技術領域，特別涉及一種礦用聚乙烯管材及其制備方法。
背景技術：
聚乙烯管因質輕、耐腐蝕、耐老化、易安裝等特點在礦井中使用越來越廣泛，在礦井中主要應用于壓風、排水、通風、抽漿、排放瓦斯等。塑料管材上聚集的靜電對礦井危害較大，以抽放瓦斯管為例，在抽放過程中，管道中流動的物質主要是瓦斯主體，但夾雜一定數量的粉塵，這些帶有固體粉塵的氣流，在塑料管道中以一定的速度流動時，氣體和固體粉塵將與管壁發生頻繁的摩擦和碰撞，從而產生強烈的靜電，伴有火花放電現象，其放電火花的能量足以點燃瓦斯，容易引起火災或瓦斯爆炸，造成礦井事故，但通用聚乙烯(pe)管材抗靜電和阻燃性能達不到行業要求，因此需要特殊的礦井用阻燃抗靜電聚乙烯專用管道。
聚乙烯(pe)管材的阻燃改性一般有向塑料中添加阻燃劑、向塑料中共混入具有高阻燃性的樹脂以及在塑料制品表面層化阻燃材料等幾種方法。另一方面，為了改進聚乙烯(pe)管材的抗靜電性，通常采用添加抗靜電劑的辦法即可達到要求，但若要賦予其導電性，則需要加入炭黑類材料或金屬類材料等導電物質。本研究采用抗靜電劑與炭黑共同添加的方法來改進pe的抗靜電性，同時添加阻燃劑來改進其阻燃性能。
但是，由于導電炭黑的高結構性，當它添加入聚合物中時，炭黑粒子間極易團聚，很難分散開來，從而影響聚合物基體中導電網絡的形成，達不到良好的抗靜電效果。
技術實現要素：
本發明提供了一種礦用聚乙烯管材及其制備方法，解決現有的礦用聚乙烯管材添加抗靜電劑后達不到良好的抗靜電效果的問題。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：
一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯90～110份，接枝聚乙烯8～12份，導電炭黑8～12份，阻燃劑25～35份，三元乙丙膠8～12份，納米碳酸鈣15～20份，偶聯劑0.5～1.5份，抗氧劑2～5份。
其中，優選地，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
其中，優選地，所述偶聯劑為硅烷類偶聯劑。
其中，優選地，所述抗氧劑為抗氧劑ca。
一礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至80～90℃，攪拌15～20min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型得到礦用聚乙烯管材。
其中，優選地，所述步驟(3)擠出成型的溫度為160～200℃。
本發明有益效果：
本發明中導電炭黑先用偶聯劑、阻燃劑和納米碳酸鈣分散開來，有效地解決了導電炭黑易團聚的問題，使本發明中礦用聚乙烯管材具備優良的抗靜電性能。并且，降低了昂貴導電碳黑的使用量，在導電碳黑的用量達到3.9％時就能達到mt181-88《煤礦井下用塑料管安全性能檢測規范》的抗靜電性能的要求。
并且，本發明在乙烯管材添加有中空玻璃微珠、滑石粉和三元乙丙膠均有效地改進礦用聚乙烯管材的性能。具體參數如下：熔融指數：0.7～0.9g/10min、缺口沖擊強度：50～60kj/m2、拉伸強度：25～35mpa、斷裂伸長率：450～550％、彎曲強度：10～15mpa。
具體實施方式
下面將結合本發明具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，所描述的實例僅僅是本發明的部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員，在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
實施例1
本實施例提供一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯100份，接枝聚乙烯10份，導電炭黑10份，阻燃劑30份，三元乙丙膠10份，納米碳酸鈣18份，硅烷類偶聯劑1.0份，抗氧劑ca4份。
其中，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
上述礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至85℃，攪拌18min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型，擠出成型的溫度為180℃，得到礦用聚乙烯管材。
本實施例制得的礦用聚乙烯管材具體參數如下：表面電阻：6.4×105、熔融指數：0.8g/10min、缺口沖擊強度：54kj/m2、拉伸強度：32mpa、斷裂伸長率：530％、彎曲強度：13mpa。
實施例2
本實施例提供一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯90份，接枝聚乙烯12份，導電炭黑8份，阻燃劑35份，三元乙丙膠8份，納米碳酸鈣20份，硅烷類偶聯劑0.5份，抗氧劑ca5份。
其中，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
上述礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至80℃，攪拌20min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型，擠出成型的溫度為160℃，得到礦用聚乙烯管材。
本實施例制得的礦用聚乙烯管材具體參數如下：表面電阻：6.2×105、熔融指數：0.7g/10min、缺口沖擊強度：58kj/m2、拉伸強度：28mpa、斷裂伸長率：460％、彎曲強度：11mpa。
實施例3
本實施例提供一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯110份，接枝聚乙烯8份，導電炭黑12份，阻燃劑25份，三元乙丙膠12份，納米碳酸鈣15份，硅烷類偶聯劑1.5份，抗氧劑ca2份。
其中，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
上述礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至90℃，攪拌15min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型，擠出成型的溫度為200℃，得到礦用聚乙烯管材。
本實施例制得的礦用聚乙烯管材具體參數如下：表面電阻：6.0×105、熔融指數：0.85g/10min、缺口沖擊強度：52kj/m2、拉伸強度：32mpa、斷裂伸長率：510％、彎曲強度：11mpa。
實施例4
本實施例提供一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯110份，接枝聚乙烯12份，導電炭黑8份，阻燃劑35份，三元乙丙膠12份，納米碳酸鈣20份，硅烷類偶聯劑1.5份，抗氧劑ca5份。
其中，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
上述礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至82℃，攪拌18min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型，擠出成型的溫度為190℃，得到礦用聚乙烯管材。
本實施例制得的礦用聚乙烯管材具體參數如下：表面電阻：6.1×105、熔融指數：0.8g/10min、缺口沖擊強度：55kj/m2、拉伸強度：27mpa、斷裂伸長率：470％、彎曲強度：13mpa。
實施例5
本實施例提供一種礦用聚乙烯管材，是由下述重量份的原料制備而成：聚乙烯95份，接枝聚乙烯11份，導電炭黑9份，阻燃劑32份，三元乙丙膠11份，納米碳酸鈣18份，硅烷類偶聯劑1.2份，抗氧劑ca3份。
其中，所述阻燃劑為重量比為3～4:1的十溴聯苯醚和三溴化銻。
上述礦用聚乙烯管材的制備方法，包括以下步驟：
(1)將導電炭黑、納米碳酸鈣、接枝聚乙烯和偶聯劑加入高速混合機中，加熱至88℃，攪拌16min，得混合物料；
(2)將聚乙烯、三元乙丙膠、阻燃劑、和抗氧劑加入混合機中，混合均勻，然后加入步驟(1)所得的混合物料，混勻后出料；
(3)擠出成型，擠出成型的溫度為170℃，得到礦用聚乙烯管材。
本實施例制得的礦用聚乙烯管材具體參數如下：表面電阻：6.2×105、熔融指數：0.85g/10min、缺口沖擊強度：52kj/m2、拉伸強度：33mpa、斷裂伸長率：530％、彎曲強度：13mpa。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。