CN104479194A - 一种耐磨pe组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐磨pe组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨PE组合物，所述耐磨PE组合物包括以下按重量份数计的组分组成：高密度聚乙烯100份，纳米二硫化钼5~15份，硅烷偶联剂0.1~0.3份和乙烯-辛烯共聚物5~10份；本发明提供的耐磨PE组合物制成的耐磨PE管具有超高的耐磨性，能与超高分子量聚乙烯管耐磨性能效果相当，并克服了超高分子量聚乙烯难加工的缺点；本发明还公开了上述耐磨PE管的制备方法和应用，所述制备方法材料成本低，制备方法简单，适合大范围推广使用。

Description

一种耐磨PE组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及PE管材技术领域，更具体地，涉及一种耐磨PE组合物及其制备方法和应用。
背景技术
目前我国城镇建设与能源开发不断加速推进，为塑料管带来了巨大市场需求。但是，人们在应用塑料管的过程中发现，普通塑料管由于本身的材质原因，造成在施工安装或使用过程中具有一些不足之处。如PP-R，其材料本身脆性比较大，在运输及安装过程中容易发生断裂。对于PE管，其韧性比PP-R管好，但其管材表面硬度低，耐磨性差，在施工过程中容易产生表面划伤从而产生管道局部破坏和渗漏的可能；此外还限制了其在矿工，化工等需要运输固体介质等领域的应用。
目前，超高分子量聚乙烯管是一种具有高耐磨性的管道，但是其原料价格相比普通聚乙烯高三倍以上，而且其融体粘度很大，成型加工难度大，效率慢，大大提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中耐磨PE管的不足，提供一种新的耐磨PE组合物。
本发明的另一个目的在于提供所述的耐磨PE组合物的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供所述的耐磨PE组合物的应用。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种耐磨PE组合物，包括以下按重量份数计的组分组成：
高密度聚乙烯100份；
纳米二硫化钼5~15份；
硅烷偶联剂0.1~0.3份；
乙烯-辛烯共聚物5~10份。
优选地，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率在190℃/2.16Kg试验条件下为0.1~0.3g/10min。
优选地，所述纳米二硫化钼的平均粒径为50~100 nm。
优选地，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
包括如下步骤：
S1：将0.1~0.3份硅烷偶联剂溶解于入乙醇中，将5~15份纳米二硫化钼加入上述溶液后进行超声分散，升温至80℃保持1小时，过滤并烘干后即得到改性的纳米二硫化钼；
S2：将S1中所得改性纳米二硫化钼、100份高密度聚乙烯、5~10份乙烯-辛烯共聚物在高速搅拌机内均匀混合10min，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，得到复合料粒，熔融挤出的温度控制在210~220℃。
根据本发明所述的耐磨PE组合物制成的耐磨PE管的制备方法，包括以下步骤：
S1：将0.1~0.3份硅烷偶联剂溶解于入乙醇中，将5~15份纳米二硫化钼加入上述溶液后进行超声分散，升温至80℃保持1小时，过滤并烘干后即得到改性的纳米二硫化钼；
S2：将S1中所得改性纳米二硫化钼、100份高密度聚乙烯、5~10份乙烯-辛烯共聚物在高速搅拌机内均匀混合10min，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，得到复合料粒，熔融挤出的温度控制在210~220℃；
S3：将S2步骤中所得复合料粒用单螺杆挤出机经模具挤出成型，得到所述耐磨PE管，挤出成型的温度控制在190~210℃。
优选地，所述纳米二硫化钼的平均粒径为50~100 nm，所述纳米二硫化钼粒度在50 nm~100 nm时，通过电子显微镜观察其在PE管中的分散性最好，大于100 nm的颗粒分散不均匀，小于50 nm的颗粒形成团聚。
优选地，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH791)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷（KH560）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种或多种。
本申请人通过多次试验发现，添加乙烯-辛烯共聚物对纳米二硫化钼在PE基体中的均匀分散性有一定的辅助作用，并且通过添加一定重量份数比范围内的纳米二硫化钼和乙烯-辛烯共聚物可以显著增强PE组合物的耐磨性能。
在不影响本发明所述耐磨PE组合物耐磨性能的前提下，还可以添加各种其他助剂，例如加工助剂、分散剂、填料等，并且根据实际情况使用。
根据对本发明提供的耐磨PE组合物制成的耐磨PE管进行耐磨性能测试后发现，其耐磨性能与超高分子量聚乙烯制成的PE管相当，还能克服超高分子量聚乙烯不易加工的弱点，所述制备方法材料成本低，方法简单，适合大范围推广使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的耐磨PE组合物制备的PE管的耐磨性能与超高分子量聚乙烯制成的PE管相当，并克服了超高分子量聚乙烯料难加工的缺点，制备方法简单且材料低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明耐磨PE组合物及其制备方法和应用做进一步说明。需要说明的是下述实施例仅仅用于说明本发明，而并不限制本申请要求保护的范围。
如无特别说明，本发明中提及的“份”都以重量份数计；
所有本发明提供的实施例中，提供的原材料均可从市面采购获得，主要原料信息如下：
 纳米二硫化钼：购自上海在邦化工，粒度在50 nm~100 nm。
POE：购自LG化学 LG170，管材级。
实施例中，熔体流动速率的检测条件/标准为：190℃/2.16Kg，参考ASTM D1238标准；
硬度按GB/T230.2标准进行测试；
摩擦系数按GT/T 10006-88标准进行测试；
冲击强度按GT/T1843-2008标准进行测试。
实施例1
按表1实施例1的重量份数，准确称取原料，将0.1份KH550溶解于入乙醇中，将5份粒度为50nm的纳米二硫化钼加入上述溶液后进行超声分散，然后升温至80℃保持1小时，过滤并烘干后即得到改性纳米二硫化钼；将上述所得改性纳米二硫化钼、100份高密度聚乙烯（购自韩国SK公司）、5份乙烯-辛烯共聚物在高速搅拌机内均匀混合10min，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，得到复合料粒，熔融挤出的温度控制在210~220℃；将上述所得复合料粒用单螺杆挤出机经模具挤出成型，得到耐磨PE管，挤出成型的温度控制在190~210℃。
表1
实施例2
按表1实施例2重量份数称取原料，制备方法与实施例1相同。
实施例3
按表1实施例3重量份数称取原料，其中高密度聚乙烯购自中国石油吉林石化公司，制备方法与实施例1相同。
对比例1
按表1对比例1重量份数称取原料，制备方法与实施例1相同。
对比例2
按表1对比例2重量份数称取原料，制备方法与实施例1相同。
对比例3
按表1对比例3重量份数称取原料，制备方法与实施例1相同。
对比例4
采用超高分子量聚乙烯制成的管材与本实施例1、2和3所得的耐磨PE管作为对比试验，进行耐磨性能比较。
表2为根据本发明提供的耐磨PE管和对比例中制成的PE管进行性能测试后的结果，通过比较后可以明显看出，按照本发明提供的耐磨PE管耐磨性能与超高分子量聚乙烯制成的管材相当，并且通过调控一定重量数比的纳米二硫化钼和乙烯-辛烯共聚物可以显著增强PE管的耐磨性能，单一添加纳米二硫化钼或乙烯-辛烯共聚物或其他二硫化钼组分制备而成的PE管耐磨性能不佳。
 表2  性能测试结果

Claims (7)

1.一种耐磨PE组合物，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分组成：
高密度聚乙烯100份；
纳米二硫化钼5~15份；
硅烷偶联剂0.1~0.3份；
乙烯-辛烯共聚物5~10份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率在190℃/2.16Kg试验条件下为0.1~0.3g/10min。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述纳米二硫化钼的平均粒径为50~100 nm。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为
N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
5. 权利要求1至4中任意一项权利要求所述的组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将0.1~0.3份硅烷偶联剂溶解于入乙醇中，将5~15份纳米二硫化钼加入上述溶液后进行超声分散，升温至80℃保持1小时，过滤并烘干后即得到改性的纳米二硫化钼；
S2：将S1中所得改性纳米二硫化钼、100份高密度聚乙烯、5~10份乙烯-辛烯共聚物在高速搅拌机内均匀混合10min，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，得到复合料粒，熔融挤出的温度控制在210~220℃。
6.  权利要求1至4中任意一项权利要求所述的组合物在制备耐磨PE管中的应用。
7.  权利要求1至4中任意一项权利要求所述组合物制成的耐磨PE管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将0.1~0.3份硅烷偶联剂溶解于入乙醇中，将5~15份纳米二硫化钼加入上述溶液后进行超声分散，升温至80℃保持1小时，过滤并烘干后即得到改性的纳米二硫化钼；
S2：将S1中所得改性纳米二硫化钼、100份高密度聚乙烯、5~10份乙烯-辛烯共聚物在高速搅拌机内均匀混合10min，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，得到复合料粒，熔融挤出的温度控制在210~220℃；
S3：将S2步骤中所得复合料粒用单螺杆挤出机经模具挤出成型，得到所述耐磨PE管，挤出成型的温度控制在190~210℃。
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