CN104387649B - 一种防缩孔厚壁pe管件专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高厚壁PE管件缩孔性能的方法以及一种具有防缩孔厚壁PE管件专用料。所述方法为相对于每100份重量份的PE100管用聚乙烯树脂原料中，添加3~5份针状碳酸钙晶须，10~15份乙丙橡胶，3~5份纳米碳酸钙；所述针状碳酸钙晶须的长径比≥30，平均直径≤1μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为10~50nm。利用该方法制备的厚壁PE管件专用料制备厚壁PE制件时，能够避免在注塑脱模冷却后产生的内部缩孔，提高了产品的质量。

Description

一种防缩孔厚壁PE管件专用料及其制备方法
技术领域
本发明属于PE管专用料技术领域。更具体地，涉及一种防缩孔厚壁PE管件专用料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，建筑、日常生活和工业生产等领域对大型厚壁注塑制品的需求不断增加。对于厚壁注塑件来说，由于壁厚比较大，表面温度和芯层温度差异大，冷却时间较长，制件表层先冷却固化，芯层在后期冷却收缩会拉扯表层，导致表层下陷形成缩痕；如果表层有足够强度抵抗收缩力，则会在制件内部形成缩孔。厚壁制件内部缩孔问题一直是困扰广大工程技术人员的难题。
聚乙烯是一种高结晶聚合物，收缩率大。在某些PE管材注塑件中，由于其特殊的结构，某些部位的壁厚相对较大，尤其是大口径的管材配件。这些厚壁注塑件成品内部往往产生较大的缩孔，对于实际使用中需承压的管件来说，就会产生较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术的不足，提供一种提高厚壁PE管件缩孔性能的方法。该方法能极有效地改善厚壁PE关键的缩孔性能。
本发明的另一目的在于提供一种防缩孔厚壁PE管件专用料。
本发明的另一目的在于提供所述防缩孔厚壁PE管件专用料的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种提高厚壁PE管件缩孔性能的方法，相对于每100份重量份的PE100管用聚乙烯树脂原料中，添加3~5份针状碳酸钙晶须，10~15份乙丙橡胶，3~5份纳米碳酸钙；所述针状碳酸钙晶须的长径比≥30，平均直径≤1 μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为10~50nm。
针状晶须具有微观一维线状结构，与主题乙烯分子结合，能显著提高强度；乙丙橡胶能降低主体中乙烯分子间的作用力，降低结晶度，提高韧性。纳米碳酸钙能使主体分子形成多个晶核，使生成的晶粒变小。发明人反复实验发现，以上三者共同配合，能够显著提高厚壁PE管件缩孔性能，利用该方法制备的厚壁PE管无缩孔现象发生。
优选地，所述针状碳酸钙晶须及纳米碳酸钙均先用硅烷偶联剂进行表面处理再使用。经硅烷偶联剂处理后，能提高针状碳酸钙晶须和纳米碳酸钙在体系中的相容性能，使分散更均匀。
一种防缩孔厚壁PE管件专用料，由如下按重量分数计算的组分组成：PE100管用聚乙烯树脂100份，晶须3~5份、乙丙橡胶10~15份，纳米碳酸钙3~5份，增容剂0.5~1份，硅烷偶联剂0~0.5份，色母0~1.5份；
增容剂的加入，可以使主体乙烯分子与其它助剂更均匀分散混合。
所述针状碳酸钙晶须的长径比≥30，平均直径≤1 μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为10~50nm。
优选地，所述硅烷偶联剂的添加量为0.2~0.5份。
优选地，所述色母的添加量为1~1.5份。
优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝低分子量聚乙烯。
所述防缩孔厚壁PE管件专用料的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将针状碳酸钙晶须和纳米碳酸钙高速混合溶于乙醇中，升温至80℃加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后过滤干燥，得到粉料；
S2. 将S1得到的粉料与PE100树脂、乙丙橡胶、增容剂、色母在高速搅拌机中混合，将混合料经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，即得防缩孔厚壁PE管件专用料。
优选地，S1.中，所述搅拌的时间为2.5~3.5小时。
优选地，本发明中，所述针状碳酸钙晶须的长径比为30~150，平均直径0.01~1 μm。
本发明中，所述PE100管用树脂是制作厚壁PE管件的常用原料，其具有高承压、高强度的优点。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开一种提高厚壁PE管件缩孔性能的方法，利用该方法制备的厚壁PE管件专用料制备厚壁PE制件时，能够避免在注塑脱模冷却后产生的内部缩孔，提高了产品的质量。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例及对比例中， PE管件用料的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将针状碳酸钙晶须和纳米碳酸钙高速混合溶于乙醇中，升温至80℃加入硅烷偶联剂，搅拌3小时后过滤干燥，得到粉料；
S2. 将S1得到的粉料与PE100树脂、乙丙橡胶、增容剂、色母在高速搅拌机中混合，将混合料经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒。
实施例及对比例中，所述碳酸钙晶须为针状碳酸钙晶须，其中，针状碳酸钙晶须A长径比为45，平均直径0.5μm。针状碳酸钙晶须B长径比为100，平均直径0.04μm。所述纳米碳酸钙A的平均粒径为20nm。所述纳米碳酸钙B的平均粒径为45nm。增容剂为马来酸酐接枝低分子量聚乙烯。
实施例1
按如下配方制备防缩孔厚壁PE管件专用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须A 3kg、乙丙橡胶10kg，纳米碳酸钙A 3kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
实施例2
按如下配方制备防缩孔厚壁PE管件专用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须A 5kg、乙丙橡胶15kg，纳米碳酸钙A 5kg，增容剂1kg，硅烷偶联剂0.5kg，色母1.5kg。
实施例3
按如下配方制备防缩孔厚壁PE管件专用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须B 3kg、乙丙橡胶12kg，纳米碳酸钙B 4kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
实施例4
按如下配方制备防缩孔厚壁PE管件专用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须B 5kg、乙丙橡胶10kg，纳米碳酸钙B 5kg，增容剂1kg，硅烷偶联剂0.5kg，色母1.5kg。
对比例1
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg、乙丙橡胶10kg，纳米碳酸钙A 3kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
对比例2
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须A 3kg、纳米碳酸钙A 3kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
对比例3
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须A 3kg、乙丙橡胶10kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
对比例4
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg，碳酸钙晶须A 3kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
对比例5
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg、乙丙橡胶10kg，增容剂0.5kg，硅烷偶联剂0.2kg，色母1kg。
对比例6
按如下配方制备厚壁PE管件用料：
PE100树脂100 kg，色母1kg。
收缩性能测试：
将所有实施例及对比例所制备的PE用料通过单螺杆挤出机注塑尺寸为160mm×90mm×90mm的管件成型温度210℃, 注射压力100 MPa, 保压压力90MPa。冷却后的管件在车床上进行多层切割，对剖面进行观察，记录缩孔的大小，分级，0为无缩孔，1为小缩孔，2为中到小缩孔，3为中到大缩孔，4为大缩孔。结果如表1所示。
表1
使用料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
剖面结果 0 0 0 0 1 2 2 2 3 4
从实施例1~4可以看出，采用本发明所述的方法，可以显著提高厚壁PE100管的收缩性能，避免了脱模冷却时管内部出现的缩孔。从对比例1~5可以看出，当缺少了本发明中针状碳酸酐晶须、纳米碳酸钙、乙丙橡胶中任意一种，虽然收缩性能虽然比PE100原料要有所提高，使缩孔的孔径变小，但不能完全达到无缩孔的效果。

Claims (4)

1.一种提高厚壁PE管件缩孔性能的方法，其特征在于，相对于每100份重量份的PE100管用聚乙烯树脂原料中，添加3~5份针状碳酸钙晶须，10~15份乙丙橡胶，3~5份纳米碳酸钙；增容剂0.5~1份，硅烷偶联剂0.2~0.5份，色母1~1.5份；
所述针状碳酸钙晶须的长径比为30~150，平均直径0.01~1 μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为10~50nm；
所述针状碳酸钙晶须及纳米碳酸钙均先用硅烷偶联剂进行表面处理再使用；
所述增容剂为马来酸酐接枝低分子量聚乙烯；
所述提高厚壁PE管件缩孔性能为提高厚壁PE100管的收缩性能，避免脱模冷却时管内部出现缩孔。
2.一种防缩孔厚壁PE管件专用料，其特征在于，由如下按重量分数计算的组分组成：PE100管用聚乙烯树脂100份，晶须3~5份、乙丙橡胶10~15份，纳米碳酸钙3~5份，增容剂0.5~1份，硅烷偶联剂0.2~0.5份，色母1~1.5份；
所述针状碳酸钙晶须的长径比为30~150，平均直径0.01~1 μm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为10~50nm；
所述针状碳酸钙晶须及纳米碳酸钙均先用硅烷偶联剂进行表面处理再使用；
所述增容剂为马来酸酐接枝低分子量聚乙烯。
3.权利要求2所述防缩孔厚壁PE管件专用料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 将针状碳酸钙晶须和纳米碳酸钙高速混合溶于乙醇中，升温至80℃加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后过滤干燥，得到粉料；
S2. 将S1得到的粉料与PE100树脂、乙丙橡胶、增容剂、色母在高速搅拌机中混合，将混合料经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，即得防缩孔厚壁PE管件专用料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1.中，所述搅拌的时间为2.5~3.5小时。
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