CN103724750B - 一种耐磨管材专用料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于化工工业，矿山矿粉输送，粮食及饲料输送等行业的改性超高分子量聚乙烯耐磨管材专用料，属于高分子加工领域，该耐磨管材专用料是由如下重量份数配比的原料制成，超高分子量聚乙烯树脂50-70份、着色剂10份、增强剂10-30份、抗氧剂3-5份、润滑剂10-30份、偶联剂1-5份；制备方法是将上述配比的原料准确称量依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15——20min，将混合好的混合物料加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。本发明耐磨管材专用料耐磨损、抗老化性能好、自润滑、不粘附、卫生无毒、消音效果好。

Description

一种耐磨管材专用料
技术领域
本发明涉及一种应用于化工工业，矿山矿粉输送，粮食及饲料输送等行业的改性超高分子量聚乙烯耐磨管材专用料，属于高分子加工领域。
背景技术
如今随着我国经济与科技的大发展，使用管材的行业也越来越多，如石化、炼油、核电、火电等行业都有使用。由于管材用途的多样性和输送介质的特殊性，这就要求管材要有更高更好的性能，如：耐磨、耐腐等。而几乎所有行业的介质输送都离不开耐磨管道，耐磨管道的用处非常广泛，在许多企业和工程中广泛应用，受到广大用户的欢迎。
超高分子量聚乙烯是一种线性结构的热塑性工程塑料，其结构与高密度聚乙烯基本相似，其黏均分子量在150万以上，重均分子量在300万以上，正是由于超高分子量聚乙烯的分子量高，赋予了超高分子量聚乙烯具有极高的耐环境应力，极强的耐磨性能，极高的耐冲击性能，优异的自润滑性，电绝缘性和耐候性，同时超高分子量聚乙烯同时具有无毒等特点，被誉为21世纪最有潜力的高分子材料。由于超高分子量聚乙烯在熔融时为橡胶状的高粘弹性体，和普通聚乙烯等一般热塑性塑料截然不同，给加工带来困难，主要表现为以下几个方面：熔体粘度极高，不成粘流态，加工流动性极差，超高分子量聚乙烯的流动速率几乎为零，粘度高达10Pa·s，在常规螺杆挤出机上加工时，很难沿螺槽推进，陷入不能挤出的状态；临界剪切速率低，熔体易破裂；成型温度范围窄，易氧化降解。本发明根据塑料加工的原理及超高分子量聚乙烯自身的特性进行改性，发明一种易于加工，性能优良的耐磨管材专用料。
发明内容
本发明的目的是要提供一种耐磨损、抗老化性能好、自润滑、不粘附、卫生无毒、消音、易于加工的改性超高分子量聚乙烯耐磨管材专用料，该专用料广泛应用于化工工业，矿山矿粉输送，粮食及饲料输送等行业。
本发明的目的是这样实现的，该耐磨管材专用料是由如下重量份数配比的原料制成：
超高分子量聚乙烯树脂：50-70份；
着色剂：10份；
增强剂：10-30份；
抗氧剂：3-5份；
润滑剂：10-30份；
偶联剂：1-5份。
将上述配比的原料准确称量依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15—20min，将混合好的混合物料加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
所述的超高分子量聚乙烯树脂的黏均分子量范围在200万—400万之间。
所述的着色剂是一种炭黑母料，该炭黑母料是由以下重量份数的原料制成：线性聚乙烯树脂50—70份，炭黑30—50份，纳米碳酸钙2—5份，酞酸酯偶联剂0.1—0.5份，聚乙烯低分子蜡3—5份；制备方法是：首先将聚乙烯低分子蜡和酞酸酯偶联剂充分混合，将纳米碳酸钙和炭黑及10份线性聚乙烯在高速混合机高速搅拌下，混合5分钟后，雾化喷入已充分混合的聚乙烯低分子蜡和酞酸酯偶联剂的混合物中，混合5—15分钟，最后将剩下的40—60份线性低密度聚乙烯树脂加入到高速混合机内混合15—20分钟，将充分混合的混合物料经双螺杆挤出机塑化挤出制得炭黑母料颗粒。
所述的增强剂是一种增强母料，由白云母粉、二硫化钼和空心玻璃微珠制成，其中白云母粉选用800目、1000目或1250目中的一种，优选1000目的白云母粉，二硫化钼选用粒子直径在0.1—0.5μm之间，优选粒子直径在0.3μm，空心玻璃微珠选用1000目或1250目中的一种。增强母料制备方法是：将白云母、二硫化钼和空心玻璃微珠按照2:3:4的重量配比混合搅拌15—20分钟后得到混合料取出备用，取高密度聚乙烯40—60份，上述白云母、二硫化钼和空心玻璃微珠的混合料35—55份，聚乙烯低分子蜡5—10份加入到高速混合机里常温混合20—30分钟，然后将上述混合好的物料加入到双螺杆挤出机内挤出制备增强母料。
所述的抗氧剂选用的是双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯。
所述的润滑剂由以下重量配比的原料制成：
偏二氟乙稀与六氟乙烯共聚物5—20份；
分子量为1000－10000的低分子量聚乙烯40—60份；
聚乙二醇5—10份；
丙烯酸酯20—40份；
制备方法是：将上述比例的偏二氟乙稀和六氟乙烯共聚物、低分子量聚乙烯、聚乙二醇和丙烯酸酯加入到高速混合机内密封，在70—90℃温度下高速混合30—60分钟，冷却出料，制得润滑剂。
所述的偶联剂选用的是异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯，其用量1-5份。
本发明具有以下优点和积极效果：本发明的耐磨管材专用料具有良好的物理性能及加工性能。通过在超高分子量聚乙烯中添加适量的润滑剂提高了超高分子量聚乙烯的加工流变性，降低了超高分子量聚乙烯的熔体黏度。提高了耐磨管材生产效率。
具体实施方式
着色剂（炭黑母料）制备：
称取线性聚乙烯树脂60㎏，炭黑40㎏，纳米碳酸钙5㎏，酞酸酯偶联剂0.3㎏，聚乙烯低分子蜡3㎏，首先将聚乙烯低分子蜡和酞酸酯偶联剂充分混合，将纳米碳酸钙和炭黑及6㎏线性聚乙烯在高速混合机高速搅拌下，混合5分钟后，雾化喷入已经充分混合的聚乙烯蜡和酞酸酯偶联剂的混合物，混合5—15分钟，最后将剩下的54㎏线性聚乙烯树脂加入到高速混合机内混合15—20分钟，将充分混合的混合物经双螺杆挤出机塑化挤出制得炭黑母料。
增强剂（增强母料）制备：
称取1000目白云母20kg，0.5μm二硫化钼30kg，1000目空心玻璃微珠40kg，将上述三种物质常温下在高速混合机混合20分钟，然后将上述混合好的混合物取出，备用。
称取高密度聚乙烯50kg、聚乙烯低分子蜡5kg与上述白云母、二硫化钼和空心玻璃微珠的混合物45kg加入高速混合机内混合25分钟，然后将混合好的物料加入到双螺杆挤出机内塑化挤出制得增强母料。
所述双螺杆挤出机各段温度设定为：一区：165℃，二区：170℃；三区：175℃；四区：175℃；五区：185℃。
润滑剂制备：
称取偏二氟乙稀和六氟乙烯共聚物5kg、分子量为10000的低分子量聚乙烯30kg、聚乙二醇5kg、丙烯酸酯15kg，将上述原料依次加入高速搅拌机内、密封，在70—90℃温度下高速混合30—60分钟，冷却出料，制得润滑剂。
实施例1
称取超高分子量聚乙烯树脂70kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂30kg、润滑剂10kg、抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例2
称取超高分子量聚乙烯树脂80kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂20kg、润滑剂10kg、抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例3
称取超高分子量聚乙烯树脂90kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂10kg、润滑剂10kg、抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例4
称取超高分子量聚乙烯树脂70kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂30kg、润滑剂20kg、抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例5
称取超高分子量聚乙烯树脂80kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂20kg、润滑剂20kg抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例6
称取超高分子量聚乙烯树脂90kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂10kg、润滑剂20kg抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例7
称取超高分子量聚乙烯树脂70kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂30kg、润滑剂10kg抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例8
称取超高分子量聚乙烯树脂80kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂20kg、润滑剂30kg抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例9
称取超高分子量聚乙烯树脂90kg，上述制得的着色剂10kg、增强剂10kg、润滑剂30kg抗氧剂【双（2,4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯】3kg、偶联剂【异丙基（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯】5kg。将上述原料依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15min，将混合好的混合物加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒。
实施例1－实施例9耐磨管材专用料性能测试数据

Claims (1)

1.一种耐磨管材专用料，其特征在于：该耐磨管材专用料是由如下重量份数配比的原料制成：
超高分子量聚乙烯树脂：50-70份、
着色剂：10份、
增强剂：10-30份、
抗氧剂：3-5份、
润滑剂：10-30份、
偶联剂：1-5份、
所述的超高分子量聚乙烯树脂的粘均分子量范围在200万—400万之间，
所述的着色剂是一种炭黑母料，
所述的增强剂是一种增强母料，
所述的抗氧剂选用的是双(2,4—二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，
所述的偶联剂选用的是异丙基(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯；
将上述配比的原料准确称量依次加入高速搅拌机内，搅拌转速为120转/min，温度设定为80℃，混合15——20min，将混合好的混合物料加入单螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却切拉，制得耐磨管材专用料颗粒；
①所述炭黑母料是由以下重量份数的原料制成：线性聚乙烯树脂50—70份，炭黑30—50份，纳米碳酸钙2—5份，酞酸酯偶联剂0.1—0.5份，聚乙烯低分子蜡3—5份；制备方法是：首先将聚乙烯低分子蜡和酞酸酯偶联剂充分混合，将纳米碳酸钙和炭黑及10份线性聚乙烯在高速混合机高速搅拌下，混合5分钟后，雾化喷入已充分混合的聚乙烯低分子蜡和酞酸酯偶联剂的混合物中，混合5—15分钟，最后将剩下的40—60份线性低密度聚乙烯树脂加入到高速混合机内混合15—20分钟，将充分混合的混合物料经双螺杆挤出机塑化挤出制得炭黑母料颗粒；
②所述增强母料由白云母粉、二硫化钼和空心玻璃微珠制成，其中白云母粉选用800目、1000目或1250目中的一种，二硫化钼选用粒子直径在0.1—0.5μm之间，空心玻璃微珠选用1000目或1250目中的一种；增强母料制备方法是：将白云母、二硫化钼和空心玻璃微珠按照2:3:4的重量配比混合搅拌15—20分钟后得到混合料取出备用，取高密度聚乙烯40—60份，上述白云母、二硫化钼和空心玻璃微珠的混合料35—55份，聚乙烯低分子蜡5—10份加入到高速混合机里常温混合20—30分钟，然后将上述混合好的物料加入到双螺杆挤出机内挤出制备增强母料；
③所述润滑剂由以下重量配比的原料制成：
偏二氟乙稀与六氟乙烯共聚物5—20份；
分子量为1000－10000的低分子量聚乙烯40—60份；
聚乙二醇5—10份；
丙烯酸酯20—40份；
制备方法是：将上述比例的偏二氟乙稀和六氟乙烯共聚物、低分子量聚乙烯、聚乙二醇和丙烯酸酯加入到高速混合机内密封，在70—90℃温度下高速混合30—60分钟，冷却出料，制得润滑剂。
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