CN104448465B - 一种非开挖定向钻法施工用pe给水管及其制备方法 - Google Patents

一种非开挖定向钻法施工用pe给水管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种PE组合物及其制备方法和应用，所述组合物由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯75～85、茂金属线性低密度聚乙烯10～20、复合填料8～15；所述复合填料由下述重量份的原料组成：硫酸钙晶须35～45、硅烷偶联剂0.5～3、石蜡1～3、滑石粉25～35、超细白炭黑35～45、马来酸酐接枝聚乙烯3～5。本发明的PE组合物制备得到的管材拉伸屈服强度高、刚性好、冲击强度和环刚度性能优异，适用于非开挖定向钻法施工。

Description

一种非开挖定向钻法施工用PE给水管及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料管材技术领域，具体涉及一种非开挖定向钻法施工用PE给水管及其制备方法。
背景技术
传统的管道开挖修复或更新方法对城市交通、环境及商业活动造成的影响显而易见，特别是长期封路施工造成的交通阻塞越来越难为市民所接受。非开挖施工方式，如犁入法、定向钻法、无沙床填埋、衬管法、U型法、爆管法，大大降低了道路开挖量，甚至可以完全不开挖，这使得修复工程的工期短，施工安全，可以有效克服开挖修复带来的问题，在对周围环境影响最小的情况下完成给水管道的修复及置换，在社会和环境成本方面，非开挖方法具有明显的优越性。
现有技术中甚少涉及非开挖定向钻法施工专用的PE管材，而常规的PE管材的拉伸性能、刚性、冲击强度及环刚度不足，采用非开挖定向钻法施工时，容易出现破裂等现象。因此，开发一种非开挖定向钻法施工专用PE管材，具有很大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PE组合物；该PE组合物制备的管材拉伸屈服强度高、刚性好、冲击强度和环刚度性能优异，适用于非开挖定向钻法施工。
本发明的另一目的在于提供上述PE组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述PE组合物的应用。
本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种PE组合物，所述PE组合物由以下按重量份数计算的原料组成：
高密度聚乙烯75～85；
茂金属线性低密度聚乙烯10～20；
复合填料8～15；
其中，所述复合填料由以下按重量份数计算的原料组成：
硫酸钙晶须35～45；
硅烷偶联剂0.5～3；
石蜡1～3；
滑石粉25～35；
超细白炭黑35～45；
马来酸酐接枝聚乙烯3～5。
所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.2～0.3g/10min，氧化诱导时间（210°）＞50min，优选地，所述高密度聚乙烯为聚乙烯P6006N。
所述茂金属线性低密度聚乙烯的密度0.917g／cm3，熔体流动速率1.0g/10min，熔点为119℃，优选地，所述茂金属线性低密度聚乙烯为mLLDPE（EXCEED1018CA），生产厂家为ExxonMobil化学公司。
本发明中，硫酸钙晶须、滑石粉及超细白炭黑，均是市售的用于改性PE管的常规无机填料。
发明人意外发现，当三者以合理的比例下混合，能够显著改善PE组合物的拉伸屈服强度、刚性、冲击强度和环刚度；如果采用其它的无机填料或其它比例，则无法达到显著改善上述性能的效果。
优选地，所述超细白炭黑的平均粒径为10~50nm。
优选地，所述复合填料的制备方法如下：
将所述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80～120℃下搅拌30～40分钟，冷却至常温，造粒，平均粒径为2～4μm。
上述PE组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
将高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8～12分钟，升高温度为110～130℃，搅拌至温度为40～50℃，熔融挤出，冷却、成型，即得所述PE组合物。
所述的PE组合物在作为非开挖定向钻法施工用管材中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的PE组合物在拉伸屈服强度高、刚性好、冲击强度和环刚度性能优异，尤其制作的管材特别适用于非开挖定向钻法施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
实施例中，所述HDPE为聚乙烯P6006N，MLLDPE为ExxonMobil化学公司的EXCEED1018CA，所用超细白炭黑的平均粒径为12nm。
其余组分均为常规市售产品。
实施例1
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）80份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）10份、复合填料10份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
硫酸钙晶须35份、硅烷偶联剂0.5份、石蜡1份、滑石粉25份、超细白炭黑35份、马来酸酐接枝聚乙烯3.5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80℃下搅拌35分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8分钟，升高温度为110℃，搅拌至温度为40℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
实施例2
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）75份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）15份、复合填料8份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
硫酸钙晶须40份、硅烷偶联剂1.5份、石蜡1.5份、滑石粉30份、超细白炭黑40份、马来酸酐接枝聚乙烯3份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在100℃下搅拌30分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为10分钟，升高温度为120℃，搅拌至温度为45℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
实施例3
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）85份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）20份、复合填料15份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
硫酸钙晶须45份、硅烷偶联剂3份、石蜡3份、滑石粉35份、超细白炭黑45份、马来酸酐接枝聚乙烯5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在120℃下搅拌40分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为12分钟，升高温度为130℃，搅拌至温度为50℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
对照例1
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）80份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）10份、复合填料10份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
硫酸钙晶须35份、硅烷偶联剂0.5份、石蜡1份、滑石粉25份、二氧化钛35份、马来酸酐接枝聚乙烯3.5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80℃下搅拌35分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8分钟，升高温度为110℃，搅拌至温度为40℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
对照例2
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）80份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）10份、复合填料10份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
氧化铝35份、硅烷偶联剂0.5份、石蜡1份、滑石粉25份、超细白炭黑35份、马来酸酐接枝聚乙烯3.5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80℃下搅拌35分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8分钟，升高温度为110℃，搅拌至温度为40℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
对照例3
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）80份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）10份、复合填料10份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
氧化镁晶须35份、硅烷偶联剂0.5份、石蜡1份、蒙脱土25份、超细白炭黑35份、马来酸酐接枝聚乙烯3.5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80℃下搅拌35分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8分钟，升高温度为110℃，搅拌至温度为40℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
对照例4
一种PE组合物，它由下述重量份的原料组成的：
HDPE（聚乙烯P6006N）80份、MLLDPE（茂金属线性低密度聚乙烯）10份、复合填料10份；
所述的复合填料是由下述重量份的原料组成的：
硫酸钙晶须20份、硅烷偶联剂0.5份、石蜡1份、滑石粉15份、超细白炭黑35份、马来酸酐接枝聚乙烯3.5份；
所述复合填料按照如下制备方法制备所得：
将上述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80℃下搅拌35分钟，冷却至常温，球磨充分，制成平均粒径在2~4um的复合材料。
所述PE组合物按照如下步骤制备所得：
将聚乙烯P6006N、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，混炼时间为8分钟，升高温度为110℃，搅拌至温度为40℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。
把实施例1～3及对照例1～4所述PE组合物制备成PE给水管，其性能如表1所示
表1
。
由表1可知，本发明通过选择高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯以及复合填料三种组分以及调节各组分的含量制备得的PE组合物制成管材时拉伸屈服强度高、刚性好、冲击强度和环刚度性能优异，适用于非开挖定向钻法施工；相比之下，各对照例制备得到的管材的拉伸屈服强度、刚性、冲击强度以及环刚度性能均显著不及本发明所述配方。

Claims (2)

1.一种PE组合物，其特征在于，所述PE组合物由以下按重量份数计算的原料组成：
高密度聚乙烯75～85；
茂金属线性低密度聚乙烯10～20；
复合填料8～15；
其中，所述复合填料由以下按重量份数计算的原料组成：
其中，所述超细白炭黑的平均粒径为10～50nm，所述高密度聚乙烯为聚乙烯P6006N；
所述复合填料的制备方法如下：
将所述超细白炭黑在100℃下烘10h，然后和马来酸酐接枝聚乙烯混合搅拌，冷却后与硫酸钙晶须、硅烷偶联剂、石蜡、滑石粉混合，在80～120℃下搅拌30～40分钟，冷却至常温，造粒，平均粒径为2～4μm；
上述PE组合物的制备方法，具体包括如下步骤：将高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、复合填料混合，进行高速捏合混炼，升高温度为110～130℃，混炼时间为8～12分钟，然后放入冷混机搅拌至温度为40～50℃，熔融挤出，冷却、成型，即得所述PE组合物。
2.权利要求1中所述的PE组合物在作为非开挖定向钻法施工用管材中的应用。
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