CN105440546A - 一种耐热高阻燃聚乙烯管材 - Google Patents

一种耐热高阻燃聚乙烯管材 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料包括：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯、尼龙、聚苯醚、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、柠檬酸三乙酯、异戊二烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙二醇十六烷基醚、过氧化叔丁醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵、四氧化三铁、硫酸钡、氢氧化铝、硅酸钙晶须、玻璃纤维、聚四氟乙烯、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂；所述阻燃剂由2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、聚二甲基硅氧烷、双酚A-双(二苯基磷酸酯)、季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和六甲基二硅氮烷组成。本发明提出的耐热高阻燃聚乙烯管材，其强度高，抗压性好，耐热性和阻燃性能优异，且易于加工，尺寸稳定性好。

Description

一种耐热高阻燃聚乙烯管材
技术领域
本发明涉及管材技术领域，尤其涉及一种耐热高阻燃聚乙烯管材。
背景技术
聚乙烯具有较高的强度，能承受一定的应变；具有良好的柔韧性和耐低温性；对酸性和碱性物质具有优越的抗腐蚀性；重量轻，易加工成型，且便于安装，目前已被广泛应用于城市供水、排水、城市燃气供应以及农用灌溉等领域。随着社会的发展，人们对聚乙烯材料的性能提出了更高的要求，单纯的聚乙烯材料已不能完全满足社会的需要，往往需要通过物理或者化学方法进行改性来提高其性能。但是聚乙烯属于非极性聚合物，与无机物、极性高分子相容性弱，现有的聚乙烯管材其耐热性和耐老化性仍不是很理想，在使用的过程中不能长期暴露于空气中，另外，聚乙烯作为高分子材料，存在易燃烧，阻燃性能欠佳的缺陷，从而限制了聚乙烯管材的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其强度高，抗压性好，耐热性和阻燃性能优异，且易于加工，尺寸稳定性好。
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯50-80份、尼龙10-25份、聚苯醚5-15份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物3-10份、柠檬酸三乙酯2-8份、异戊二烯2-5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8-2份、聚乙二醇十六烷基醚0.5-1.5份、过氧化叔丁醇0.2-1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5-1.5份、四氧化三铁2-10份、硫酸钡3-12份、氢氧化铝1-5份、硅酸钙晶须2-5份、玻璃纤维3-10份、聚四氟乙烯2-8份、阻燃剂2-5份、润滑剂0.2-1份、抗氧剂0.5-1份；
其中，所述阻燃剂按重量份由3-8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、1-5份聚二甲基硅氧烷、2-10份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、3-10份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和1-5份六甲基二硅氮烷组成。
优选地，其原料中，乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯、尼龙、聚苯醚的重量比为58-70：16-21：8-13。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯63-66份、尼龙18-20份、聚苯醚10-12份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.5-6份、柠檬酸三乙酯5.3-6份、异戊二烯3-3.8份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-1.5份、聚乙二醇十六烷基醚0.9-1.3份、过氧化叔丁醇0.5-0.9份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1-1.3份、四氧化三铁5.3-6份、硫酸钡7-10份、氢氧化铝2.9-3.5份、硅酸钙晶须3.2-4份、玻璃纤维6.5-7份、聚四氟乙烯4.8-5.3份、阻燃剂3.5-4份、润滑剂0.5-1份、抗氧剂0.6-0.9份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯65份、尼龙19份、聚苯醚11份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.8份、柠檬酸三乙酯5.7份、异戊二烯3.2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份、聚乙二醇十六烷基醚1份、过氧化叔丁醇0.8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.2份、四氧化三铁5.7份、硫酸钡8.5份、氢氧化铝3份、硅酸钙晶须3.6份、玻璃纤维6.7份、聚四氟乙烯5份、阻燃剂3.8份、润滑剂0.6份、抗氧剂0.8份。
优选地，所述阻燃剂按重量份由6.5-7份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、2.8-3.5份聚二甲基硅氧烷、5.8-6.5份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.5-7份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和2.8-3.5份六甲基二硅氮烷组成。
优选地，所述阻燃剂按重量份由6.8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、3份聚二甲基硅氧烷、6份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.8份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和3.2份六甲基二硅氮烷组成。
优选地，所述玻璃纤维的长度为1-3.5mm，直径为15-25μm。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DNP、抗氧剂CA、抗氧剂2246、抗氧剂168中的一种或者多种的混合物。
本发明中，以乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯为主料，配合添加了尼龙、聚苯醚对其改性，在乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的增容作用下，乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯、尼龙、聚苯醚具有很好的相容性，显著提高了管材的强度，同时赋予管材优异的耐热性、耐腐蚀性、耐水性和耐磨性；柠檬酸三乙酯、异戊二烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙二醇十六烷基醚加入体系中，与体系的相容性好，改善了因尼龙、聚苯醚的加入引起的流动性降低，加工困难的缺陷；乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯中，其分子中接枝了乙烯基硅烷，在交联的过程中可水解为硅醇，能与体系中的羟基和γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解产生的Si-O-H进行缩合，在过氧化叔丁醇的辅助下，使聚乙烯分子产生了交联，提高了体系的交联密度，改善了管材的力学性能；四氧化三铁、硫酸钡、氢氧化铝均匀分散于体系中，改善了管材的耐热性和耐腐蚀性；硅酸钙晶须和玻璃纤维加入体系中，在γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚二甲基二烯丙基氯化铵的作用下，与基体具有良好的界面粘结性能，且在基体中形成了三维的交叉结构，大幅度提高了管材的力学性能和耐长期蠕变性能，防止了因四氧化三铁、硫酸钡和氢氧化铝的加入引起的强度降低的缺陷，改善了管材的综合性能；同时氢氧化铝与阻燃剂配合后，具有协同作用，显著提高了管材的阻燃性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯50份、尼龙25份、聚苯醚5份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物10份、柠檬酸三乙酯2份、异戊二烯5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8份、聚乙二醇十六烷基醚1.5份、过氧化叔丁醇0.2份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5份、四氧化三铁2份、硫酸钡12份、氢氧化铝1份、硅酸钙晶须5份、玻璃纤维3份、聚四氟乙烯8份、阻燃剂5份、硬脂酸钙1份、抗氧剂1份；
其中，所述阻燃剂按重量份由3份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、1份聚二甲基硅氧烷、2份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、10份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和1份六甲基二硅氮烷组成。
实施例2
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯80份、尼龙10份、聚苯醚15份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物3份、柠檬酸三乙酯8份、异戊二烯2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份、聚乙二醇十六烷基醚0.5份、过氧化叔丁醇1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份、四氧化三铁10份、硫酸钡3份、氢氧化铝5份、硅酸钙晶须2份、玻璃纤维10份、聚四氟乙烯2份、阻燃剂2份、硬脂酸锌0.05份、乙撑双硬脂酰胺0.15份、抗氧剂CA0.1份、抗氧剂22460.3份、抗氧剂1680.1份；
其中，所述阻燃剂按重量份由8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、5份聚二甲基硅氧烷、10份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、3份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和5份六甲基二硅氮烷组成。
实施例3
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯63份、尼龙20份、聚苯醚10份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物6份、柠檬酸三乙酯5.3份、异戊二烯3.8份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、聚乙二醇十六烷基醚1.3份、过氧化叔丁醇0.5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.3份、四氧化三铁5.3份、硫酸钡10份、氢氧化铝2.9份、硅酸钙晶须4份、玻璃纤维6.5份、聚四氟乙烯5.3份、阻燃剂3.5份、硬脂酸钙0.2份、硬脂酸锌0.3份、乙撑双硬脂酰胺0.2份、季戊四醇硬脂酸酯0.3份、抗氧剂10100.1份、抗氧剂DNP0.2份、抗氧剂CA0.2份、抗氧剂22460.1份；
其中，所述阻燃剂按重量份由6.5份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、2.8份聚二甲基硅氧烷、5.8份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、7份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和2.8份六甲基二硅氮烷组成。
实施例4
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯66份、尼龙18份、聚苯醚12份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.5份、柠檬酸三乙酯6份、异戊二烯3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、聚乙二醇十六烷基醚0.9份、过氧化叔丁醇0.9份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1份、四氧化三铁6份、硫酸钡7份、氢氧化铝3.5份、硅酸钙晶须3.2份、玻璃纤维7份、聚四氟乙烯4.8份、阻燃剂4份、乙撑双硬脂酰胺0.5份、抗氧剂10100.6份、抗氧剂DNP0.3份；
其中，所述阻燃剂按重量份由7份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、3.5份聚二甲基硅氧烷、6.5份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.5份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和3.5份六甲基二硅氮烷组成。
实施例5
本发明提出的一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯65份、尼龙19份、聚苯醚11份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.8份、柠檬酸三乙酯5.7份、异戊二烯3.2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份、聚乙二醇十六烷基醚1份、过氧化叔丁醇0.8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.2份、四氧化三铁5.7份、硫酸钡8.5份、氢氧化铝3份、硅酸钙晶须3.6份、玻璃纤维6.7份、聚四氟乙烯5份、阻燃剂3.8份、硬脂酸钙0.1份、硬脂酸锌0.5份、抗氧剂CA0.8份；
其中，所述阻燃剂按重量份由6.8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、3份聚二甲基硅氧烷、6份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.8份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和3.2份六甲基二硅氮烷组成；
所述玻璃纤维的长度为1-3.5mm，直径为15-25μm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯50-80份、尼龙10-25份、聚苯醚5-15份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物3-10份、柠檬酸三乙酯2-8份、异戊二烯2-5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8-2份、聚乙二醇十六烷基醚0.5-1.5份、过氧化叔丁醇0.2-1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5-1.5份、四氧化三铁2-10份、硫酸钡3-12份、氢氧化铝1-5份、硅酸钙晶须2-5份、玻璃纤维3-10份、聚四氟乙烯2-8份、阻燃剂2-5份、润滑剂0.2-1份、抗氧剂0.5-1份；
其中，所述阻燃剂按重量份由3-8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、1-5份聚二甲基硅氧烷、2-10份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、3-10份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和1-5份六甲基二硅氮烷组成。
2.根据权利要求1所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，其原料中，乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯、尼龙、聚苯醚的重量比为58-70：16-21：8-13。
3.根据权利要求1或2所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯63-66份、尼龙18-20份、聚苯醚10-12份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.5-6份、柠檬酸三乙酯5.3-6份、异戊二烯3-3.8份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-1.5份、聚乙二醇十六烷基醚0.9-1.3份、过氧化叔丁醇0.5-0.9份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1-1.3份、四氧化三铁5.3-6份、硫酸钡7-10份、氢氧化铝2.9-3.5份、硅酸钙晶须3.2-4份、玻璃纤维6.5-7份、聚四氟乙烯4.8-5.3份、阻燃剂3.5-4份、润滑剂0.5-1份、抗氧剂0.6-0.9份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯65份、尼龙19份、聚苯醚11份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.8份、柠檬酸三乙酯5.7份、异戊二烯3.2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份、聚乙二醇十六烷基醚1份、过氧化叔丁醇0.8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.2份、四氧化三铁5.7份、硫酸钡8.5份、氢氧化铝3份、硅酸钙晶须3.6份、玻璃纤维6.7份、聚四氟乙烯5份、阻燃剂3.8份、润滑剂0.6份、抗氧剂0.8份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，所述阻燃剂按重量份由6.5-7份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、2.8-3.5份聚二甲基硅氧烷、5.8-6.5份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.5-7份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和2.8-3.5份六甲基二硅氮烷组成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，所述阻燃剂按重量份由6.8份2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、3份聚二甲基硅氧烷、6份双酚A-双(二苯基磷酸酯)、6.8份季戊四醇螺环磷酸苯酚酯和3.2份六甲基二硅氮烷组成。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为1-3.5mm，直径为15-25μm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者多种的混合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述耐热高阻燃聚乙烯管材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DNP、抗氧剂CA、抗氧剂2246、抗氧剂168中的一种或者多种的混合物。
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