CN105153523A

CN105153523A - 一种利用滑石粉改性废旧hdpe制备的双壁波纹管专用母粒及其制备方法

Info

Publication number: CN105153523A
Application number: CN201510678524.0A
Authority: CN
Inventors: 刘瑞铭; 刘畅; 赵华玲; 陈伟; 王志伟
Original assignee: Kunming Iron & Steel Holding Co Ltd
Current assignee: Kunming Iron & Steel Holding Co Ltd
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明公开了一种利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒及其制备方法。所述专用母粒由以下重量份的原料组成：复合粉体30~40份、复合表面改性剂0.8~1.2份、废旧HDPE塑料44~49份、乙烯—辛烯接枝马来酸酐15~20份。将复合粉体在110~130℃下以1000~2000r/min搅拌5~8min使其干燥；将复合表面改性剂与复合粉体在120~170℃下以1500~2000r/min搅拌8~10min使其活化；将废旧HDPE塑料与乙烯—辛烯接枝马来酸酐与前述物料混合，在130~190℃下以1500~2000r/min搅拌10~15min共混改性；所得预混料在150~180℃下以20~40r/min搅拌5~10min，再挤出造粒即可。所述专用母粒性能优异，生产工艺简单，经济环保。

Description

一种利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒及其制备方法

技术领域

本发明属于双壁波纹管专用母粒制备技术领域，具体涉及一种利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒及其制备方法。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展，废旧塑料的回收再利用作为一项节约能源、保护环境的措施，普遍受到重视。目前，国内外主要采用填埋和焚烧等方法来处理废弃塑料，采用回收再利用的较少，而且国内废旧塑料的回收利用技术水平也比较落后。地埋HDPE双壁波纹管主要应用于大型排污，排气，地铁，隧道，矿井等通风及农田低压灌溉等领域，对管材承受内压力能力要求不大，但要求其抗外压的能力较高。目前国内多与高密度聚乙烯（HDPE）和硬质聚氯乙烯（PVC-U）为主要原料，但采用新HDPE新树脂，成本较高；采用废旧HDPE塑料，管材的物理性能差，管材比较脆。

中国专利CN102964662A公开了一种利用LLDPE改性废旧HDPE再生塑料制备的双壁波纹管及其方法，为解决管材的物理性能差，管材比较脆等问题，需用部分全新的LLDPE进行改性，造成材料成本上升，环刚度降低。用该专利生产的管道因环刚度低，抗外压能力差，往往会因外压负载过大而造成管材压曲变形，给很多大中城市应用塑料地下排水管道带来一定的限制。

滑石粉分子式为Mg₃〔Si₄O₁₀〕（OH）₂，无色透明或白色，易作色，属单斜晶系，晶体呈片材或菱形的片状，价廉。莫氏硬度1，在已知矿物中滑石粉的硬度最小，对塑料加工设备的使用寿命有利。用于塑料制品中作为增强、改性的功能填料，能显著提高产品的刚度、冲击强度、弯曲模量和热稳定性。但未经处理的滑石粉与聚乙烯树脂相容性差，当无机粉体含量较高时，其与材料基体的分散性变差，导致材料的加工性能和力学性能变差，难以满足应用要求。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒；第二目的在于提供所述双壁波纹管专用母粒的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的：所述利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒由以下重量份的原料组成：

复合粉体30~40份、复合表面改性剂0.8~1.2份、废旧HDPE塑料44~49份、乙烯—辛烯接枝马来酸酐15~20份；

其中，所述复合粉体由滑石粉与氧化钙复配而成，其质量百分比为滑石粉：氧化钙=90~95%:5~10%；所述复合表面改性剂由亚油酸与马来酸酐复配而成，其质量百分比为亚油酸：马来酸酐=35~50%:50~65%。

本发明的第二目的是这样实现的：所述双壁波纹管专用母粒的制备方法包括干燥、活化、改性及造粒工序，具体包括：

A、干燥：按配方比例称取滑石粉与氧化钙，送入搅拌机在110~130℃下，以1000~2000r/min的速度搅拌5~8min，使复合粉体缓慢干燥；

B、活化：按配方比例称取亚油酸与马来酸酐，复配成复合表面改性剂，送入搅拌机在120~170℃下，以1500~2000r/min的速度搅拌8~10min，使复合粉体表面活化；

C、改性：按配方比例称取废旧HDPE塑料与乙烯—辛烯接枝马来酸酐，一并送入搅拌机在130~190℃下，以1500~2000r/min的速度搅拌10~15min，使所有物料共混改性，得到预混料；

D、造粒：将预混料送入密炼机在150~180℃下，以20~40r/min的速度搅拌5~10min，使预混料进一步熔融共混，再挤出造粒即可。

本发明所述利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒及其制备方法与现有技术相比具有以下显著的进步：

通过对复合粉体的原料组成和配比进行优化，利用添加的氧化钙组分吸收复合粉体中的水分变成氢氧化钙，与传统工艺中利用废旧HDPE生产的双壁波纹管相比，无需再添加消泡剂进行除湿。

通过调整配方中的滑石粉用量，不仅提高了双壁波纹管的刚性、表面硬度、耐蠕变性、电绝缘性，还提高了产品的冲击强度，赋予了共混体系优良的表面性能。同时，使得生产成本大幅度降低。

配方中通过添加适量乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH），使管材的力学性能明显提高，制备出的双壁波纹管不仅强度高，且柔性好，彻底解决了传统工艺中采用废旧HDPE再生塑料生产双壁波纹管管材强度低，脆性大的问题。

采用本发明所述方法制备的双壁波纹管专用母粒，可直接应用于制造HDPE双壁波纹管，无需在后续工序中再添置烘干设备，混料设备，生产方法更简单，工艺流程更紧凑。

本发明采用废旧HDPE塑料作载体滑石粉填充改性制备HDPE双壁波纹管专用母粒，工艺简单，使用方便，实现了废旧资源的回收利用，解决了传统工艺中滑石粉填充时产生的粉尘污染，又能得到性能优良的产品。

采用本发明所述方法制备的专用母粒生产的双壁波纹管符合GB/T19472.1-2004（聚乙烯双壁波纹管材）的指标要求，并且能使管材的环刚度增加10%以上。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒由以下重量份的原料组成：

所述复合粉体中滑石粉：氧化钙的质量百分比优选为90%：10%。

所述滑石粉粒径的目数≥1250目，粒径的分布范围≤目数均值±20%，二氧化硅的含量为57~60%，白度≥88%。

所述氧化钙粒径的目数为800~1250目，白度≥88%。

所述复合表面改性剂中亚油酸：马来酸酐的质量百分比优选为50%：50%。

所述HDPE塑料需进行清洗、分拣，在140~160℃脱水后，破碎成粒径5~20目的碎粒。

所述乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH）为上海坤震材料科技有限公司生产。

所述乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH）的接枝率为0.8~1%，密度为0.87g/m³，熔融指数1.2g/10min。

本发明所述双壁波纹管专用母粒的制备方法包括干燥、活化、改性及造粒工序，具体包括：

所述复合粉体经缓慢干燥后，含水率需≤0.5%。

所述挤出造粒采用同向平行双螺杆或单螺杆造粒机。优选同向平行双螺杆造粒机。

实施例1

双壁波纹管专用母粒原料组成：

复合粉体30份，复合粉体中滑石粉：氧化钙的质量百分比为95%：5%，滑石粉粒径为1250目，粒径的分布范围为目数均值±20%，二氧化硅的含量为57%，白度为88%；氧化钙粒径为800目，白度为88%，需密封包装。复合表面改性剂1份，复合表面改性剂中亚油酸：马来酸酐的质量百分比为35%：65%。经清洗、分拣，在150℃脱水后，破碎成粒径5~10目的废旧HDPE塑料碎粒49份。接枝率为0.8%，密度为0.87g/m³，熔融指数1.2g/10min的乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH）15份，上海坤震材料科技有限公司生产。

双壁波纹管专用母粒制备：

按配方比例称取滑石粉与氧化钙，送入搅拌机在110℃下，以1500r/min的速度搅拌8min，使复合粉体中的水分和易挥发物缓慢释放，逐渐排除，并干燥至含水率≤0.5%。按配方比例称取亚油酸与马来酸酐，复配成复合表面改性剂，送入搅拌机在130℃下，以1700r/min的速度搅拌8min，使复合粉体表面充分活化。按配方比例称取废旧HDPE塑料碎粒与乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH），一并送入搅拌机在150℃下，以1800r/min的速度搅拌15min，使所有物料共混改性，得到预混料。将预混料送入密炼机在150℃下，以40r/min的速度搅拌5min，使预混料进一步熔融共混，再经同向平行双螺杆造粒机挤出造粒即可。

实施例2

双壁波纹管专用母粒原料组成：

复合粉体35份，复合粉体中滑石粉：氧化钙的质量百分比为92%：8%，滑石粉粒径为1600目，粒径的分布范围为目数均值±15%，二氧化硅的含量为58%，白度为89%；氧化钙粒径为1250目，白度为89%，需密封包装。复合表面改性剂0.8份，复合表面改性剂中亚油酸：马来酸酐的质量百分比为40%：60%。经清洗、分拣，在160℃脱水后，破碎成粒径10~15目的废旧HDPE塑料碎粒47份。接枝率为0.9%，密度为0.87g/m³，熔融指数1.2g/10min的乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH）18份，上海坤震材料科技有限公司生产。

双壁波纹管专用母粒制备：

按配方比例称取滑石粉与氧化钙，送入搅拌机在120℃下，以1000r/min的速度搅拌6min，使复合粉体中的水分和易挥发物缓慢释放，逐渐排除，并干燥至含水率≤0.5%。按配方比例称取亚油酸与马来酸酐，复配成复合表面改性剂，送入搅拌机在120℃下，以1400r/min的速度搅拌9min，使复合粉体表面充分活化。按配方比例称取废旧HDPE塑料碎粒与乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH），一并送入搅拌机在130℃下，以1500r/min的速度搅拌10min，使所有物料共混改性，得到预混料。将预混料送入密炼机在160℃下，以30r/min的速度搅拌8min，使预混料进一步熔融共混，再经单螺杆造粒机挤出造粒即可。

实施例3

双壁波纹管专用母粒原料组成：

复合粉体40份，复合粉体中滑石粉：氧化钙的质量百分比为90%：10%，滑石粉粒径为2000目，粒径的分布范围为目数均值±10%，二氧化硅的含量为60%，白度为90%；氧化钙粒径为1000目，白度为90%，需密封包装。复合表面改性剂1.2份，复合表面改性剂中亚油酸：马来酸酐的质量百分比为50%：50%。经清洗、分拣，在140℃脱水后，破碎成粒径15~20目的废旧HDPE塑料碎粒44份。接枝率为1%，密度为0.87g/m³，熔融指数1.2g/10min的乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH）20份，上海坤震材料科技有限公司生产。

双壁波纹管专用母粒制备：

按配方比例称取滑石粉与氧化钙，送入搅拌机在130℃下，以2000r/min的速度搅拌5min，使复合粉体中的水分和易挥发物缓慢释放，逐渐排除，并干燥至含水率≤0.4%。按配方比例称取亚油酸与马来酸酐，复配成复合表面改性剂，送入搅拌机在170℃下，以2000r/min的速度搅拌10min，使复合粉体表面充分活化。按配方比例称取废旧HDPE塑料碎粒与乙烯—辛烯接枝马来酸酐（POE—g—MAH），一并送入搅拌机在190℃下，以2000r/min的速度搅拌12min，使所有物料共混改性，得到预混料。将预混料送入密炼机在180℃下，以20r/min的速度搅拌10min，使预混料进一步熔融共混，再经同向平行双螺杆造粒机挤出造粒即可。

实施例4

采用本发明所述专用母粒制备的双壁波纹管的性能检测按下列标准进行：环刚度按照GB/T9647标准、冲击性能按照GB/T14152标准、环柔性按照ISO13968标准、蠕变比率按照GB/T18042标准检测。采用本发明所述专用母粒制备的双壁波纹管（DN/IDSN8），其主要技术指标与GB/T19472.1-2004（聚乙烯双壁波纹管材）相比，结果见下表所示。

由上述实验结果可知：以实施例1~实施例3中制备的专用母粒生产的双壁波纹管与GB/T19472.1-2004（聚乙烯双壁波纹管材）中的性能指标相比，在添加大量滑石粉的情况下，产品的质量指标仍控制在相关标准内，甚至使管材的环刚度增加10%以上。

Claims

1.一种利用滑石粉改性废旧HDPE制备的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述双壁波纹管专用母粒由以下重量份的原料组成：

2.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述复合粉体中滑石粉：氧化钙的质量百分比为90%：10%。

3.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述滑石粉粒径的目数≥1250目，粒径的分布范围≤目数均值±20%，二氧化硅的含量为57~60%，白度≥88%。

4.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述氧化钙粒径的目数为800~1250目，白度≥88%。

5.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述复合表面改性剂中亚油酸：马来酸酐的质量百分比为50%：50%。

6.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述HDPE塑料需进行清洗、分拣，在140~160℃脱水后，破碎成粒径5~20目的碎粒。

7.根据权利要求1所述的双壁波纹管专用母粒，其特征在于所述乙烯—辛烯接枝马来酸酐的接枝率为0.8~1%，密度为0.87g/m³，熔融指数1.2g/10min。

8.一种权利要求1~7任一项所述的双壁波纹管专用母粒的制备方法，其特征在于包括干燥、活化、改性及造粒工序，具体包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述复合粉体经缓慢干燥后，含水率需≤0.5%。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述挤出造粒采用同向平行双螺杆造粒机。