聚乙烯吸音挡煤板的制备方法与流程

本发明涉及聚乙烯挡煤板材料领域，具体而言，涉及一种聚乙烯吸音挡煤板的制备方法。

背景技术：

1、随着现代采煤技术的不断进步和创新，煤矿作业正在经历从传统的人力开采方式向现代化的机械化作业转变，甚至迈向自动化的未来。在广袤的煤矿内部，蕴藏着丰富的煤炭资源，然而在薄煤层矿区中常常存在硫化铁结核，其极高的硬度给采煤工作带来了巨大挑战。传统的采煤机截齿难以切割硫化铁结核，因此爆破落煤工艺被广泛采用。在这一工艺中，出煤工序需要耗费大量人力和时间，目前常用的处理方法是利用刮板输送机进行煤炭的出运。而位于刮板输送机靠近采空区侧溜槽的护管架上安装的挡煤板则扮演着至关重要的角色，其功能在于阻挡爆破落煤冲向采空区的方向，确保煤炭被回收到刮板运输机内，避免资源的挥霍，实现煤炭的自动化挡装。

2、当前，对挡煤板的性能要求日益提高。采用爆破落煤方式的施工现场需要挡煤板能够承受来自爆破活动的巨大冲击力，具备出色的抗冲击性能，以避免产生形变。同时，在自动化输送过程中，挡煤板需要经受长时间的摩擦磨损，降低更换频率，提高生产效率和安全性。因此，挡煤板需要具备卓越的抗弯曲、耐磨损、耐冲击、耐水解、耐酸碱腐蚀、耐油性等多重性能，以延长挡煤板的使用寿命。目前，高分子聚乙烯材料是主要应用于制造挡煤板的材料，但其耐磨性能有待提升、水解条件下的力学性能下降较快、强度依然有提升的空间，因此需要对聚乙烯基体进行有效改进，以提高挡煤板的长期使用性能。总之，研发一种具备高强度、耐磨性、抗静电和吸音的聚乙烯挡煤板对于煤矿行业的发展至关重要。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种聚乙烯吸音挡煤板的制备方法，以解决现有技术中的聚乙烯挡煤板性能差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种聚乙烯吸音挡煤板的制备方法，上述制备方法包括：将交联剂修饰的石墨烯、耐磨剂、加工助剂、微珠和聚乙烯混合成型，得到上述聚乙烯吸音挡煤板。

3、进一步地，上述交联剂修饰的石墨烯的制备方法如下：将石墨烯分散液与交联剂混合，得到待交联混合液；对上述待交联混合液进行微波辐照官能化处理，得到上述交联剂修饰的石墨烯。

4、进一步地，上述石墨烯分散液的制备方法包括：将石墨粉末、分散剂和超纯水混合，得到石墨混合悬液；上述石墨混合悬液经液相剪切剥离，得到上述石墨烯分散液。

5、进一步地，上述交联剂的浓度为0.05～2mol/l。

6、进一步地，上述交联剂选自如下任意一种或多种：聚醚酰亚胺mw＝104～105da、多氨基聚烯丙基胺mw＝103～104da、聚多巴胺mw＝103～104da、聚氨酯亚胺mw＝103～105da、三羟甲基氨基甲烷、交联聚苯乙烯-二乙烯苯磺酸或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

7、进一步地，上述石墨烯分散液与上述交联剂的摩尔比为100：1～40：3。

8、进一步地，进行上述微波辐照官能化处理的仪器为微波反应釜，反应温度为90～100℃，反应时间为5～25min。

9、进一步地，上述交联剂修饰的石墨烯的含水量为5％～7％；优选地，上述交联剂修饰的石墨烯通过喷雾干燥或真空冷冻干燥后的含水量为0.5％～0.7％；更优选地，上述喷雾干燥的温度为120～200℃，上述交联剂修饰的石墨烯的进液速度为1～20ml/min；更优选地，上述真空冷冻干燥的温度为-20～-5℃，时间为8～48h，气压为80～200pa。

10、进一步地，上述石墨选自如下任意一种或多种：微晶石墨、热膨胀石墨或高定向热解石墨；优选地，上述石墨在上述石墨混合悬液中的质量浓度为0.5～1％。

11、进一步地，上述分散剂选自如下任意一种或多种：n-甲基吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、牛黄脱氧胆酸钠、二甲基甲酰胺、乙醇、邻二氯苯或泊洛沙姆；优选地，上述石墨和上述分散剂的质量比为80：1～100：1。

12、进一步地，进行上述液相剪切剥离使用的仪器选自如下任意一种或多种：纳米珠磨机、棒销式砂磨机、涡轮式砂磨机或2000bar高压均质机；优选地，搅拌处理时间为30～60min，研磨转速为800～1000r/min，研磨时间为1.2～5h；优选地，上述石墨烯分散液包括一层或多层石墨烯层，上述石墨烯层的平均层数为10～20层，上述石墨烯分散液中上述石墨烯的质量浓度为2～8％。

13、进一步地，上述耐磨剂选自如下任意一种或多种：聚四氟乙烯mw＝103～104da、超高分子量聚氨酯mw＝104～105da、二硫化钼、聚硅氧烷mw＝103～104da、玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。

14、进一步地，上述加工助剂选自如下任意一种或多种：二盐基亚磷酸铅、甲基锡、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

15、进一步地，上述微珠为有机微珠或无机微珠；上述有机微珠选自杂化有机硅微珠；上述无机微珠选自如下任意一种或多种：920det40d25型微珠、du2201l型微珠或中空玻璃微珠。

16、进一步地，上述聚乙烯的分子量为10000～1000000。

17、进一步地，上述交联剂修饰的石墨烯与上述耐磨剂的质量比为12：1～2：1；上述耐磨剂和上述聚乙烯的质量比为1：100～10：100；上述加工助剂与上述聚乙烯的质量比为1：1200～1：100；上述微珠与上述聚乙烯的质量比为1：100～12：100。

18、进一步地，上述混合成型的方式包括：注塑成型、混合造粒后模压成型或挤出共混成型；优选地，进行上述注塑成型使用的仪器为注塑机，上述注塑机的注射压力为60～160bar，料筒温度为130～220℃，熔化温度180～250℃，模具温度为20～100℃，注塑板材厚度为10～500mm；

19、优选地，进行上述模压成型使用的仪器为板材模压机，上述板材模压机的上、下模温度为160～190℃，压力为1～10mpa，时间为10～30min，模压板材厚度为5～550mm；优选地，进行上述挤出共混成型使用的仪器为板材挤出机，上述板材挤出机的螺杆转速为5～30r/min，压缩段温度为80～150℃，均化段温度为150～200℃，口模温度为190～220℃，挤出板材厚度为2～500mm。

20、进一步地，成型结束后，上述制备方法还包括对上述聚乙烯吸音挡煤板进行辐照处理，得到辐照后的聚乙烯吸音挡煤板；优选地，进行上述辐照的辐照源选自如下任意一种或多种：高能电子束或co60；优选地，上述辐照的辐照剂量为20～110kgy；辐照速率为0.5～1.0kgy/h；辐照后交联密度为100～550mol/m3。

21、应用本发明的技术方案，通过将交联剂修饰的石墨烯、耐磨剂、加工助剂、微珠和聚乙烯混合后注塑成型并在辐照条件下交联，得到聚乙烯吸音挡煤板。本发明解决了现有技术中聚乙烯吸音挡煤板力学性能差的问题，应用本发明的方案制得的挡煤板力学性能强，耐磨性强、具有抗静电和吸音性能，在煤矿工业的应用展现出广阔前景，为高性能聚乙烯吸音挡煤板材料的设计和制造提供了新的思路和方法，对于煤矿工业的发展具有深远的意义。