CN105623053A - 一种新型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法。经过以下步骤制备而成：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中开炼；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中混炼；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将上述混合物和耐热聚乙烯、鱼藤酮、月桂醇硫酸钠、十二烷基磺丙基甜菜碱、2,6-二叔丁基对甲酚、抗氧剂1076、微晶石蜡、硬脂酸锌、柠檬酸在高速分散机中分散；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型。本发明的新型耐热聚乙烯管道材料具有很好的耐热性能，同时其抗冲击性、韧性和弹性都很好，力学性能佳，绿色环保、可回收。

Description

一种新型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种新型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法。
背景技术
在我国北方，冬天的天气较为寒冷，暖气是人们生活必备条件之一，也随着我国经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，地面辐射供暖在北方地区的应用呈高速发展的趋势。目前在建筑业中，用于热水暖气管道的塑料管材主要是交联聚乙烯管材、无规共聚聚丙烯管材以及铝塑复合管材等，而暖气所用塑料管材仍以交联聚乙烯管材为主。但是近年来也出现了一种新型冷、热水用塑料管材：耐热聚乙烯管材。耐热聚乙烯是采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种非交联聚乙烯，采用乙烯与α-烯烃共聚的方法，通过控制支链的数量和分布得到独特的分子结构，从而提高聚乙烯的耐热性。这种管材具有力学性能好、使用寿命长、可回收再利用、耐高温等优点，具有广阔的发展应用前景。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种新型耐热聚乙烯管道材料，具有良好的冲击性、韧性和弹性，力学性能佳，同时具有很好的耐热性能，绿色环保，可回收。
技术方案：一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯50-70份、聚醚醚酮10-20份、氯丁橡胶2-5份、鱼藤酮0.1-0.2份、月桂醇硫酸钠1-2份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.2-0.5份、三正辛基氧膦2-5份、2,6-二叔丁基对甲酚0.2-0.4份、抗氧剂10760.1-0.2份、剑麻纤维5-10份、巯基丙酸季戊四醇酯0.1-0.2份、甲壳胺0.2-0.5份、微晶石蜡1-2份、硬脂酸锌0.5-1份、柠檬酸0.1-0.2份。
进一步优选的，所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯55-65份、聚醚醚酮12-18份、氯丁橡胶3-4份、鱼藤酮0.12-0.18份、月桂醇硫酸钠1.3-1.8份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.3-0.4份、三正辛基氧膦3-4份、2,6-二叔丁基对甲酚0.25-0.35份、抗氧剂10760.11-0.17份、剑麻纤维6-9份、巯基丙酸季戊四醇酯0.12-0.16份、甲壳胺0.3-0.4份、微晶石蜡1.2-1.7份、硬脂酸锌0.6-0.9份、柠檬酸0.11-0.15份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度110-130℃下进行开炼5-8分钟；
（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度170-190℃下混炼20-40分钟；
（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；
（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速6000-9000rpm下分散2-5分钟；
（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速90-110r/min，全区温度为180-200℃。
进一步优选的，步骤（1）中温度为115-125℃，时间为6-7分钟。
进一步优选的，步骤（2）中温度为175-185℃，时间为25-35分钟。
进一步优选的，步骤（4）中转速为7000-8000rpm，分散时间为3-4分钟。
进一步优选的，步骤（5）中螺杆转速为95-105r/min，全区温度为185-195℃。
有益效果：本发明的新型耐热聚乙烯管道材料具有很高的冲击强度，最高可达64.9KJ/m2，同时拉升强度和弯曲强度也分别高达33.1MPa和22.71MPa，具有良好的力学性能；另外其热变形温度也高达99.5℃，在温度90℃时也可正常工作，耐热性能佳。
具体实施方式
实施例1
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯55份、聚醚醚酮12份、氯丁橡胶3份、鱼藤酮0.12份、月桂醇硫酸钠1.3份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.3份、三正辛基氧膦3份、2,6-二叔丁基对甲酚0.25份、抗氧剂10760.11份、剑麻纤维6份、巯基丙酸季戊四醇酯0.12份、甲壳胺0.3份、微晶石蜡1.2份、硬脂酸锌0.6份、柠檬酸0.11份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度115℃下进行开炼6分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度175℃下混炼25分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速7000rpm下分散3分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速95r/min，全区温度为185℃。
实施例2
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯60份、聚醚醚酮15份、氯丁橡胶3.5份、鱼藤酮0.15份、月桂醇硫酸钠1.5份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.35份、三正辛基氧膦3.5份、2,6-二叔丁基对甲酚0.3份、抗氧剂10760.15份、剑麻纤维7.5份、巯基丙酸季戊四醇酯0.15份、甲壳胺0.35份、微晶石蜡1-2份、硬脂酸锌0.75份、柠檬酸0.15份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度120℃下进行开炼6.5分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度180℃下混炼30分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速7500rpm下分散3.5分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速100r/min，全区温度为190℃。
实施例3
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯50份、聚醚醚酮10份、氯丁橡胶2份、鱼藤酮0.1份、月桂醇硫酸钠1份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.2份、三正辛基氧膦2份、2,6-二叔丁基对甲酚0.2份、抗氧剂10760.1份、剑麻纤维5份、巯基丙酸季戊四醇酯0.1份、甲壳胺0.2份、微晶石蜡1份、硬脂酸锌0.5份、柠檬酸0.1份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度110℃下进行开炼5分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度170℃下混炼20分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速6000rpm下分散2分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速90r/min，全区温度为180℃。
实施例4
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯70份、聚醚醚酮20份、氯丁橡胶5份、鱼藤酮.2份、月桂醇硫酸钠2份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.5份、三正辛基氧膦5份、2,6-二叔丁基对甲酚0.4份、抗氧剂10760.2份、剑麻纤维10份、巯基丙酸季戊四醇酯0.2份、甲壳胺0.5份、微晶石蜡2份、硬脂酸锌1份、柠檬酸0.2份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度130℃下进行开炼8分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度190℃下混炼40分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速9000rpm下分散5分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速110r/min，全区温度为200℃。
实施例5
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯65份、聚醚醚酮18份、氯丁橡胶4份、鱼藤酮0.18份、月桂醇硫酸钠1.8份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.4份、三正辛基氧膦4份、2,6-二叔丁基对甲酚0.35份、抗氧剂10760.17份、剑麻纤维9份、巯基丙酸季戊四醇酯0.16份、甲壳胺0.4份、微晶石蜡1.7份、硬脂酸锌0.9份、柠檬酸0.15份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度125℃下进行开炼7分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度185℃下混炼35分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速8000rpm下分散4分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速105r/min，全区温度为195℃。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含鱼藤酮和十二烷基磺丙基甜菜碱。具体地说是：
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯65份、聚醚醚酮18份、氯丁橡胶4份、月桂醇硫酸钠1.8份、三正辛基氧膦4份、2,6-二叔丁基对甲酚0.35份、抗氧剂10760.17份、剑麻纤维9份、巯基丙酸季戊四醇酯0.16份、甲壳胺0.4份、微晶石蜡1.7份、硬脂酸锌0.9份、柠檬酸0.15份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度125℃下进行开炼7分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度185℃下混炼35分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速8000rpm下分散4分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速105r/min，全区温度为195℃。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有甲壳胺和微晶石蜡。具体地说是：
一种新型耐热聚乙烯管道材料，以重量份计包括：耐热聚乙烯65份、聚醚醚酮18份、氯丁橡胶4份、鱼藤酮0.18份、月桂醇硫酸钠1.8份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.4份、三正辛基氧膦4份、2,6-二叔丁基对甲酚0.35份、抗氧剂10760.17份、剑麻纤维9份、巯基丙酸季戊四醇酯0.16份、硬脂酸锌0.9份、柠檬酸0.15份。
上述新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度125℃下进行开炼7分钟；（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度185℃下混炼35分钟；（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速8000rpm下分散4分钟；（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速105r/min，全区温度为195℃。
将各实施例与对比例作对比，对比结果如下表所示，最佳实施例为实施例5，其冲击强度可高达64.9KJ/m2，同时拉升强度和弯曲强度也分别高达33.1MPa和22.71MPa，具有良好的力学性能；另外其热变形温度也高达99.5℃，在温度90℃时也可正常工作，耐热性能佳。
表1新型耐热聚乙烯管道材料的性能指标
产品名称 冲击强度（KJ/m2） 拉伸强度(MPa) 热变形温度（℃） 弯曲强度（MPa）
实施例1 64.2 32.5 99.3 22.61
实施例2 64.4 32.7 99.4 22.67
实施例3 64.0 32.3 99.2 22.57
实施例4 64.6 32.9 99.4 22.64
实施例5 64.9 33.1 99.5 22.71
对比例1 58.6 31.1 95.9 22.68
对比例2 64.7 28.2 92.3 19.37

Claims (7)

1.一种新型耐热聚乙烯管道材料，其特征在于：以重量份计包括：耐热聚乙烯50-70份、聚醚醚酮10-20份、氯丁橡胶2-5份、鱼藤酮0.1-0.2份、月桂醇硫酸钠1-2份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.2-0.5份、三正辛基氧膦2-5份、2,6-二叔丁基对甲酚0.2-0.4份、抗氧剂10760.1-0.2份、剑麻纤维5-10份、巯基丙酸季戊四醇酯0.1-0.2份、甲壳胺0.2-0.5份、微晶石蜡1-2份、硬脂酸锌0.5-1份、柠檬酸0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料，其特征在于：以重量份计包括：耐热聚乙烯55-65份、聚醚醚酮12-18份、氯丁橡胶3-4份、鱼藤酮0.12-0.18份、月桂醇硫酸钠1.3-1.8份、十二烷基磺丙基甜菜碱0.3-0.4份、三正辛基氧膦3-4份、2,6-二叔丁基对甲酚0.25-0.35份、抗氧剂10760.11-0.17份、剑麻纤维6-9份、巯基丙酸季戊四醇酯0.12-0.16份、甲壳胺0.3-0.4份、微晶石蜡1.2-1.7份、硬脂酸锌0.6-0.9份、柠檬酸0.11-0.15份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将剑麻纤维和三正辛基氧膦混合均匀后加入开炼机中在温度110-130℃下进行开炼5-8分钟；
（2）将聚醚醚酮、氯丁橡胶、巯基丙酸季戊四醇酯和甲壳胺混合均匀，加入开炼机中在温度170-190℃下混炼20-40分钟；
（3）将上述混炼物用粉碎机进行粉碎和干燥；
（4）将所有组分混合物，在高速分散机中在转速6000-9000rpm下分散2-5分钟；
（5）将混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速90-110r/min，全区温度为180-200℃。
4.根据权利要求3所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中温度为115-125℃，时间为6-7分钟。
5.根据权利要求3所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中温度为175-185℃，时间为25-35分钟。
6.根据权利要求3所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中转速为7000-8000rpm，分散时间为3-4分钟。
7.根据权利要求3所述的一种新型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中螺杆转速为95-105r/min，全区温度为185-195℃。
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