CN104448466B - 一种增强hdpe双壁波纹管及其制备方法 - Google Patents

一种增强hdpe双壁波纹管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种增强HDPE双壁波纹管及其制备方法，所述增强HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：高密度聚乙烯 100份、木粉40～60份、钛酸酯偶联剂1～3份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7～9份、其中，所述木粉的目数为80～110；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为（50:50)～(60:40)；本发明制备得到的增强HDPE双壁波纹管具有较好的低温冲击韧性、刚性好、环刚度高、抗蠕变能力优异，同时具有较低的成本，具有广阔的应用前景。

Description

一种增强HDPE双壁波纹管及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料管材技术领域，具体涉及一种增强HDPE双壁波纹管及其制备方法。
背景技术
随着我国国民经济持续稳定的高速增长，为城镇基础设施建设提供了良好的宏观环境和广阔空间。随着我国对于环境保护的日益重视，从中央到地方各级政府出台了一系列节水、治污保护环境的政策法规。供水、节水、排水及污水治理将成为今后城市市政建设的重点，这为大口径塑料管的推广应用提供了市场发展空间。由于结构壁管可以节省原料，降低成本，因此结构壁管已经成为大口径排水排污管道的主流产品。我国用于排水和排污管道的U-PVC双壁波纹管有刚度好，价格低等优点；但是也有低温冲击性能差的缺点，特别在北方冬季施工时非常容易破损。而HDPE双壁波纹管在低温韧性上有明显的优势，但由于PE材料特性，其刚性较水泥管差，管材的环刚度和抗蠕变能力较PVC波纹管差，在长期使用过程中，容易受重力变形，影响产品使用寿命。
现有技术中很少涉及同时具有低温韧性、刚性、环刚度以及抗蠕变能力均较好的增强HDPE双壁波纹管材；因此，开发一种增强HDPE双壁波纹管材，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，提供一种增强HDPE双壁波纹管及其制备方法，该增强HDPE双壁波纹管具有较好的低温冲击韧性、刚性好、环刚度高、抗蠕变能力优异，同时具有较低的成本，具有广阔的应用前景。
本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
高密度聚乙烯100份；
木粉40～60份；
钛酸酯偶联剂1～3份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7～9份；
其中，所述木粉的目数为80～110目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为（50:50)～(65:35)。
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线，即采用两级组合脉冲气流进行干燥，具体过程为:在120～180℃烘干1～3小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60～70℃，在800～1100转/分速度下搅拌分散5～7分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与高密度聚乙烯混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
在本发明中，由于木粉干燥具有产量大但干燥温度不能太高的特点，干燥温度过高容易起火，采用传统的干燥设备很难满足大生产的要求。因此本发明中的木粉干燥采用专用的干燥生产线，即采用两级组合脉冲气流干燥。在干燥时，湿木粉通过加料器连续地进入第一级脉冲气流干燥器下端的干燥管中。在干燥管内，木粉被高速热空气冲散并向上移动，物料与气流充分地接触，水分被快速蒸发。木粉通过干燥管后被旋风分离器收集，再进入第二级脉冲气流干燥器，再次进行干燥，有效地延长了物料的干燥时间并取得了很好的效果。
发明人在实验过程中发现，木粉的目数对管材的低温韧性、刚性、环刚度以及抗蠕变能力影响较大；木粉目数较小，表面粗糙度高，结构疏松，由于高密度聚乙烯为非极性，而木粉为极性，两者的相容性差，高密度聚乙烯熔体不易向木粉中渗透，木粉周围容易形成空洞缺陷；而当木粉目数过大时，粒径小，木粉易团聚，这些缺陷形成应力集中，在较小的作用下，容易断裂。当选用80～100目的木粉，粒径适中，与高密度聚乙烯相容性好，此时制备得到的HDPE双壁波纹管的冲击强度和弯曲强度最好。
进一步优选地，所述木粉的目数为100目。
发明人还发现苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）的比值对管材同样具有较大的影响。适当的S/B的比值有利于改善管材的低温韧性、刚性、环刚度以及抗蠕变能力。发明人发现随着苯乙烯与丁二烯之比S/B的增加，管材的拉伸强度和硬度增加，但曲挠性和弹性降低；反之，曲挠性和弹性提高，但拉伸强度和硬度降低。综合考虑，当苯乙烯与丁二烯之比为（50:50)～(65:35)时制备得到的管材的综合性能最好，进一步优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60:40。
优选地，所述高密度聚乙烯为聚乙烯PN049。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备得到的HDPE双壁波纹管不仅在低温韧性上有明显的优势，同时通过调节配方中SBS的含量及选择SBS中特定的苯乙烯与丁二烯的比例范围（S/B），以及木粉目数的选择等制备得到的HDPE双壁波纹管的刚性好、环刚度高、抗蠕变能力强，在长期使用过程中，不会因重力变形，从而延长产品的使用寿命；同时生产成本低，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数为100目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40。
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
实施例2
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉50份；
钛酸酯偶联剂2份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物8份；
其中，所述木粉的目数为80目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为55:45；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在160℃烘干2小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至65℃，在1000转/分速度下搅拌分散6分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
实施例3
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉60份；
钛酸酯偶联剂3份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物9份；
其中，所述木粉的目数为110目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为58:42；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在180℃烘干3小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至70℃，在1100转/分速度下搅拌分散7分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例1
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉20份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数为100目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40。
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例2
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数20目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例3
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数为300目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例4
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数为100目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为40:60；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例5
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数100目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为69:31；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60℃，在800转/分速度下搅拌分散5分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与聚乙烯PN049混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
对照例6
一种增强HDPE双壁波纹管，所述HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
聚乙烯PN049100份；
木粉40份；
钛酸酯偶联剂1份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份；
其中，所述木粉的目数100目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40；
所述HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
所述木粉采用专用烘干生产线在120℃烘干1小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与聚乙烯PN049搅拌均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得产品。
实施例1～3及对照例1～6制备所得到的增强HDPE双壁波纹管的性能如表1所示：
由表1可知，本发明通过选择高密度聚乙烯、木粉、钛酸酯偶联剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物四种组分以及调节各组分的含量而制备得到的增强HDPE双壁波纹管材不仅具有良好的低温冲击韧性，同时通过对SBS中S/B比值范围的选择使得制备得到的HDPE双壁波纹管的刚性好、环刚度高、抗蠕变能力强，在长期使用过程中，不会因重力变形，从而延长产品的使用寿命；同时生产成本低，具有广阔的应用前景。相比之下，各对照例制备得到的管材的刚性、环刚度以及抗蠕变能力均显著不及本发明。

Claims (3)

1.一种增强HDPE双壁波纹管,其特征在于，所述增强HDPE双壁波纹管的配方由下述重量份的原料组成：
其中，所述木粉的目数为80～110目；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为(50:50)～(60:40)；所述高密度聚乙烯为聚乙烯PN049；
所述增强HDPE双壁波纹管的制备方法包括如下步骤：
将所述木粉采用两级组合脉冲气流干燥，在120～180℃烘干1～3小时，使其水分低于300mg/kg，冷却至常温后与钛酸酯偶联剂混合，加热至60～70℃，在800～1100转/分速度下搅拌分散5～7分钟，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌均匀后自动冷却；然后将上述混合料与高密度聚乙烯混合均匀，然后输送至挤出机，塑化挤出、模具成型即得增强HDPE双壁波纹管。
2.根据权利要求1所述的增强HDPE双壁波纹管，其特征在于，所述木粉的目数为100目。
3.根据权利要求1所述的增强HDPE双壁波纹管，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯之比为60：40。
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