CN105017670A - 一种聚苯乙烯管材的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚苯乙烯管材的成型工艺，包括：（1）对聚苯乙烯再生料进行清洗、干燥和均化；（2）分别将聚苯乙烯再生料和HDPE料进行破碎，并与增韧剂一同混合搅拌；（3）依次加入EBS、抗氧剂和硬脂酸混合，并再次搅拌；（4）加入经表面活化后的填料，并继续搅拌；（5）使混合料以熔融的状态挤出，得到管材料；（6）将管材料挤压进入到管道模具中；（7）令管材料在管道模具中冷却，然后脱模成型出聚苯乙烯管材。本发明工艺合理、操作便捷，大幅提升了聚苯乙烯管材的综合力学性能（刚性、柔性、韧性），并且有效降低了管材制作的成本，满足绿色塑料管材“健康、安全、环保”的要求，因此，本发明适于推广应用。

Description

一种聚苯乙烯管材的成型工艺

技术领域

 本发明涉及一种聚苯乙烯管材的成型工艺。

背景技术

在市政工程、建筑业、农业、工业等行业需求不断加大的刺激下，塑料管道行业得到了高速的发展。目前，我国塑料管材使用最多的领域主要是城市建设给排水系统，在我国，近几年以聚乙烯管（PE）、聚丙烯管（PP）、聚丁烯管（PB）、聚苯乙烯管（PS）及铝塑复合管（PAP）等为主的给排水管材销售量提升较快。2003年国内该领域的塑料管材消费量已达30万吨，而且已经形成了管材专用料、管材加工、市政工程应用一条完整的产业链，许多塑料管材生产厂家也开始倾向市政工程。

而随着科技的不断发展和进步，以及人们生活水平的逐步提高，“绿色环保”和“健康安全”成为现代人最为关键的两大主题。因此，被称为绿色管材的塑料管道越来越受到追求健康和时尚生活的现代都市人的关注。然而，由于当前的塑料管材成型技术尚有所欠缺，其所制作出来的塑料管材（例如聚苯乙烯管材），不论是刚性、柔性和稳定性，都还处于一个较低的水平，并且成型工艺复杂、成本高，因而还难以满足真正实际的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯管材的成型工艺，主要解决现有的聚苯乙烯管材成型工艺存在工艺复杂，且管材刚性、柔性和稳定性较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚苯乙烯管材的成型工艺，包括以下步骤：

（1）对聚苯乙烯再生料进行清洗，除去聚苯乙烯再生料中含有的其他非聚苯乙烯料、金属和弹性体，然后进行干燥和均化；

（2）分别将聚苯乙烯再生料和HDPE料进行破碎，并与增韧剂一同放入到高混机中混合搅拌；

（3）搅拌1～2min后，依次加入EBS、抗氧剂和硬脂酸混合，并再次搅拌1～2min；

（4）加入经表面活化后的填料，并继续搅拌2～4min，然后将搅拌后得到的混合料放入到挤出机中；所述的聚苯乙烯再生料、HDPE料、增韧剂、EBS、抗氧剂、硬脂酸和表面活化后的填料的份数比依次为80～90∶2～4∶3～5∶0.2～0.5∶0.2～0.5∶0.2～0.5∶4.4～9.5；

（5）于190～220℃的挤出温度下，使混合料以熔融的状态挤出到保温储料缸中，得到管材料；

（6）利用液压系统将保温储料缸中的管材料挤压进入到管道模具中；

（7）令管材料在管道模具中冷却，然后脱模成型出聚苯乙烯管材。

作为优选，所述增韧剂为SBS或SEBS。

进一步地，所述步骤（4）中，填料表面活化的具体过程为：在高混机内同时加入填料和2%的钛酸酯偶联剂，然后在80℃的条件下，转动12～15min；所述的甜料和钛酸酯偶联剂的份数比为4～6∶0.4～3.5。

作为优选，所述填料为滑石粉；或者，所述填料由硅灰石与滑石粉按份数比为1∶2混合得到。

再进一步地，所述步骤（5）中，在将混合料挤出到保温储料缸之前，还采用筛网对混合料进行过滤，且第一次过滤用的筛网规格为60×60目，第二次过滤用的筛网规格为60×80目。

更进一步地，所述步骤（7）中，管材料在管道模具中成型后，先对管道模具表面和模芯表面进行冷却，然后在脱模后，将聚苯乙烯管材放入冷却水中冷却，同时，利用相同大小的管材模芯对聚苯乙烯管材进行定型和支撑。

作为优选，所述挤出机为双阶挤出机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明将回收的聚苯乙烯再生料进行清洗和破碎，并通过适当的原料混合比例和混料顺序，将各种物料进行了混合，从而保证了物料共混的效果，使进入到挤出机的管材料，助剂、填料等都能均匀包覆于聚苯乙烯再生料的表面，进而实现对聚苯乙烯材料的改性，使其在冷却成型出聚苯乙烯管后，不仅能够符合健康、安全、绿色和环保的主题，而且相比一般的塑料管材来说，具备了更加优异的刚性、韧性和柔性，耐用度和实用性大幅增强。本发明很好地简化了聚苯乙烯管材的成型工艺，降低了聚苯乙烯管材的制作成本。

（2）本发明中的填料采用滑石粉，并在制备聚苯乙烯管材专用料时，利用2%的钛酸酯偶联剂将其进行表面活化处理，由于滑石粉成分是水合硅酸镁，有局部堆积现象，直接添加会影响聚苯乙烯管材的综合力学性能，因此，采用偶联剂进行处理，偶联剂分子结构中含有与滑石粉起化学作用的基因，又含有能与高分子聚合物相互作用的长键部分，从而在填料与树脂间产生了相衔接的纽带作用，增加了两个的亲和力，提高了滑石粉的分散度（手指接触有滑腻的感觉），进而既能改善提高聚苯乙烯管材的综合力学性能，还能降低管材制作的成本。

（3）本发明中的填料亦可由硅灰石与滑石粉按照1∶2的份数比混合得到，而在与偶联剂混合并经表面活化后，其刚性和柔性均比单一的填料更强。

（4）本发明中的增韧剂采用SBS或SEBS，SBS是苯乙烯、丁二烯、苯乙烯嵌段而成的共聚物，具有橡胶与塑料的优点，耐寒性、挠曲性、弹性、耐热性优良；而SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，具有较好的紫外线稳定性、抗氧性和热稳定性。因此，选用SBS或SEBS作为增韧剂，在以适当的比例与其他组分混合后，可以使管材料具备优良的韧性和稳定性。

（5）虽然再生料经过清洗，但清洗只是表面干净，料纯度提高，再生料里面包裹的杂质还难以完全去除，因此，本发明在混合料挤出前，还采用了不同目数的筛网进行了两次过滤，过滤可以充分除去混合料熔融后所包含的杂质，进而保证后续成型出来的管材因无杂质而呈现表面光滑、无凹凸麻点的特点，大幅提升了管材的成型质量。

（6）本发明在成型脱模出管材后，为避免后续因管道模具多次成型而导致冷却困难，本发明在管材料成型后，先对管道模具表面和模芯表面进行冷却，然后在脱模后，利用相同大小的管材模芯对聚苯乙烯管材于冷却水槽中进行定型和支撑。如此便可防止由于聚苯乙烯管材内胶的流动而导致管材变形，从而后续管道的密封以及管道与管道之间的焊接提供方便。

（7）本发明设计合理、工艺简洁、易于操作，其在回收聚苯乙烯再生料，并经过改性后，结合设计的管材成型工艺，大幅提升了聚苯乙烯管材的综合力学性能（刚性、柔性、韧性），并且很好地满足了“绿色、安全、健康”主题要求，因此，本发明具有广泛的市场应用前景，非常适合大规模推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明提供了一种新型的制作聚苯乙烯管材的工艺，其采用的原料有聚苯乙烯再生破碎料、增韧剂、HDPE（高密度聚乙烯）破碎料、填料、EBS（乙撑双硬脂酰胺）、抗氧剂、偶联剂、硬脂酸。各种组分的份数比如下：

聚苯乙烯再生破碎料：80～90

增韧剂：2～4

HDPE破碎料：3～5

填料：4～6

EBS：0.2～0.5

抗氧剂：0.2～0.5

偶联剂：0.4～3.5

硬脂酸：0.2～0.5。

上述组分中，增韧剂可选用SBS或SEBS；填料可以是滑石粉，也可以是硅灰石与滑石粉按份数比为1∶2混合得到。

所述的偶联剂优选采用钛酸酯偶联剂（其中的钛酸酯添加比例为2%）；而抗氧剂则优选采用抗氧剂1010。

依照上述原料，下面介绍本发明的工艺流程，主要有以下步骤：

（1）将聚苯乙烯再生料回收，并对其进行清洗，除去聚苯乙烯再生料中含有的其他非聚苯乙烯料、金属和弹性体，然后进行干燥和均化；本发明根据聚苯乙烯原料的比重调整合适的清洗溶液，除去再生原料中含有的其他非聚苯乙烯料，金属，弹性体，保持再生料的高纯度、干净度和干燥度；

（2）分别将聚苯乙烯再生料和HDPE料进行破碎，并与增韧剂一同放入到高混机中混合搅拌；

（3）搅拌1～2min后，依次加入EBS、抗氧剂和硬脂酸混合，并再次搅拌1～2min；

（4）加入经表面活化后的填料，并继续搅拌2～4min，然后将搅拌后得到的混合料放入到挤出机中；该步骤中，填料表面活化的具体过程为：在高混机内同时加入填料和2%的钛酸酯偶联剂，然后在80℃的条件下，转动12～15min；

（5）于190～220℃的挤出温度下，使混合料以熔融的状态挤出到保温储料缸中，得到管材料；该步骤中，为进一步保证聚苯乙烯管材专用料的纯度，在将混合料挤出到保温储料缸之前，还采用筛网对混合料进行过滤，且第一次过滤用的筛网规格为60×60目，第二次过滤用的筛网规格为60×80目，为此，本实施例中的挤出机优选采用了双阶挤出机；

（6）利用现有的液压系统将保温储料缸中的管材料挤压进入到管道模具中（挤入速度和压力可根据实际情况确定）；

（7）令管材料在管道模具中冷却，然后便可脱模成型出聚苯乙烯管材。

（8）循环上述步骤（1）～（7），并且在循环多次后，为避免后续因管道模具多次成型而导致冷却困难，管材料在管道模具中成型后，先对管道模具表面和模芯表面进行冷却，然后在脱模后，将聚苯乙烯管材放入冷却水中冷却，同时，利用相同大小的管材模芯对聚苯乙烯管材进行定型和支撑。

下面以两个实例来说明本发明的优势。

实例一

本实例所采用的各种原料，其份数比分别为：聚苯乙烯再生破碎料：90份、SBS：2份、HDPE破碎料：3份、滑石粉：4份、EBS：0.2份、抗氧剂：0.2份、偶联剂：0.4份、硬脂酸：0.2份。

实例二

本实例所采用的各种原料，其份数比分别为：聚苯乙烯再生破碎料：80份、SEBS：4份、HDPE破碎料：5份、硅灰石：2份、滑石粉：4份、EBS：0.5份、抗氧剂：0.5份、偶联剂：3.5份、硬脂酸：0.5份。

表1为分别利用实例一、实例二的组分得到的专用料制成的管材，与PP管材和普通聚苯乙烯管材的性能对比，对比参数同样有环刚度、变形量、落锤冲击TIP。

表1

由表1可以看出，利用本发明实例一、实例二相比PP管材和普通的聚苯乙烯管才来说，在各项技术参数上均有明显的优势，并且随着聚苯乙烯破碎料的增加，本发明所制成的聚苯乙烯管材，无论刚性（环刚度）、柔性（变形量）和落锤冲击的TIP值均得到了明显的优化。同时，采用硅灰石和滑石粉组成的混合填料在刚性和柔性方面比单一的填料更强。

本发明通过对聚苯乙烯材料进行改性，并将其结合到本发明设计的成型工艺，从而制备出了一种新型的聚苯乙烯管材，该种聚苯乙烯管材，不仅综合力学性能强，而且有效降低了管材制作的成本，因此，本发明相比现有技术来说，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对聚苯乙烯再生料进行清洗，除去聚苯乙烯再生料中含有的其他非聚苯乙烯料、金属和弹性体，然后进行干燥和均化；

（2）分别将聚苯乙烯再生料和HDPE料进行破碎，并与增韧剂一同放入到高混机中混合搅拌；

（3）搅拌1～2min后，依次加入EBS、抗氧剂和硬脂酸混合，并再次搅拌1～2min；

（4）加入经表面活化后的填料，并继续搅拌2～4min，然后将搅拌后得到的混合料放入到挤出机中；所述的聚苯乙烯再生料、HDPE料、增韧剂、EBS、抗氧剂、硬脂酸和表面活化后的填料的份数比依次为80～90∶2～4∶3～5∶0.2～0.5∶0.2～0.5∶0.2～0.5∶4.4～9.5；

（5）于190～220℃的挤出温度下，使混合料以熔融的状态挤出到保温储料缸中，得到管材料；

（6）利用液压系统将保温储料缸中的管材料挤压进入到管道模具中；

（7）令管材料在管道模具中冷却，然后脱模成型出聚苯乙烯管材。

2.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述增韧剂为SBS或SEBS。

3.根据权利要求2所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述步骤（4）中，填料表面活化的具体过程为：在高混机内同时加入填料和2%的钛酸酯偶联剂，然后在80℃的条件下，转动12～15min；所述的甜料和钛酸酯偶联剂的份数比为4～6∶0.4～3.5。

4.根据权利要求3所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述填料为滑石粉；或者，所述填料由硅灰石与滑石粉按份数比为1∶2混合得到。

5.根据权利要求4所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述步骤（5）中，在将混合料挤出到保温储料缸之前，还采用筛网对混合料进行过滤，且第一次过滤用的筛网规格为60×60目，第二次过滤用的筛网规格为60×80目。

6.根据权利要求5所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述步骤（7）中，管材料在管道模具中成型后，先对管道模具表面和模芯表面进行冷却，然后在脱模后，将聚苯乙烯管材放入冷却水中冷却，同时，利用相同大小的管材模芯对聚苯乙烯管材进行定型和支撑。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种聚苯乙烯管材的成型工艺，其特征在于，所述挤出机为双阶挤出机。