CN105968485A - 一种掺杂超细玻璃微珠的pe填充母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯60‑70、有机改性超细玻璃微珠4‑6、硅钙镁(SCM)晶须4‑6、乙撑双硬脂酰胺2‑4，硬脂酸锌1‑2、炭黑5‑10、硬脂酸1‑2、紫外线吸收剂UV327 0.2‑0.4，抗氧剂1076 0.2‑0.4、抗氧剂626 0.2‑0.4、对苯二酚0.1‑0.3、云母粉10‑15，增强剂10‑15。采用常规双螺杆挤出机进行挤出造粒。添加本发明的母料加工出的波纹管具有抗冲击强度强、环刚度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高温性能好等优点。

Description

一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及波纹管填充母料领域，具体涉及一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展和城市建设，大口径塑料排水管道替代传统水泥管道，需求日益强劲。但是1 米以上大口径塑料管道的环刚度是亟待解决的难题。为满足工程对管道环刚度的要求，厂家一般采用内衬钢板或者加厚管壁的办法解决，这种办法成本高，工艺复杂。
硅钙镁(简称SCM )晶须是一种新型结构的硅酸盐材料, 呈一维单晶体结构, 直径为0. 2 ～ 0. 8μm, 长度为20 ～ 60 μm, 具有极高的力学性能, 其拉伸强度高达1. 2GPa, 拉伸弹性模量高达32 GPa, 用作塑料的填料具有明显的增强和增刚作用。目前被广泛用作排水管、污水管、地下电缆管、农业排灌管的高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管是一种外壁呈波纹状、内壁光滑的新颖管材, 与同规格同强度的其它类管材相比具有用料省、刚性高、弯曲性优良, 以及高抗冲、高抗压等特点, 已在相当范围内取代了传统的钢管、铸铁管、水泥管、石棉管和普通塑料管。但是, 目前困扰大口径双壁波纹管的最大问题是环刚度低。现在国产双壁波纹管的最大内径为710 mm, 有关设备厂家正在大力开发口径1 600mm的生产线, 这对管材材料的性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料及其制备方法。本发明的填充母料添加到制备波纹管的原料中，加工出的波纹管具有落锤冲击强度高、环刚度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高温性能好等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯60-70、有机改性超细玻璃微珠4-6、硅钙镁(SCM)晶须4-6、乙撑双硬脂酰胺2-4，硬脂酸锌1-2、炭黑5-10 、硬脂酸1-2、紫外线吸收剂UV327 0.2-0.4，抗氧剂1076 0.2-0.4、抗氧剂6260.2-0.4、对苯二酚0.1-0.3、云母粉10-15，增强剂10-15，
所述的有机改性超细玻璃微珠的制备方法：先用乙醇溶液稀释钛酸酯偶联剂TMC-TTS,再调节该溶液p H值至 3.8左右,然后将已干燥好的超细玻璃微珠，加入至高速混合机中,边搅拌边加入钛酸酯偶联剂TMC-TTS的乙醇溶液,充分搅拌处理后取出,再在 90℃左右干燥 3 h ,得到有机化改性的超细玻璃微珠；
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 10-15、无碱玻纤20-30、超细滑石粉20-30、ABS高胶粉10-12、石蜡4-6、氧化石墨烯10-15、硅烷偶联剂0.8-1.0、硬脂酸1-2、弹性体POE 10-15；
所述增强剂的制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯65、有机改性超细玻璃微珠5、硅钙镁(SCM)晶须5、乙撑双硬脂酰胺3，硬脂酸锌1.5、炭黑7、硬脂酸1.5、紫外线吸收剂UV327 0.3，抗氧剂1076 0.3、抗氧剂6260.2、对苯二酚0.2、云母粉13、增强剂14，
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2) 将低密度聚乙烯、有机改性超细玻璃微珠、硅钙镁(SCM)晶须、石蜡、硬脂酸锌、炭黑，先加入到高速捏合机中，高速捏合20-25min,然后将硬脂酸、紫外线吸收剂UV327、抗氧剂、云母粉、增强剂等余下组份加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料输送到双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机机筒温度：165 ～ 180℃,机头温度 180 ～ 185℃,螺杆转速300-350 r /min，主机转速为200～280r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：所述的硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
有益效果：
本发明的填充母料，在配方中添加有硅钙镁(SCM)晶须，硅钙镁(SCM)晶须与聚乙烯复合能提高波纹管的环刚度，超细玻璃微珠的掺入使得添加该母料的复合PE材料的弹性模量和冲击强度均有提高，复合抗氧剂的添加增加了波纹管的抗氧化性，自制增强剂的加入，大大提高了塑料的拉伸强度、挠曲强度和弹性模量，同时还可以提高热变形温度、尺寸稳定性，减低了大口径波纹管的生产加工成本。添加本发明的母料加工出的波纹管具有环刚度高、落锤冲击强度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高温性能好等优点。
本申请采用ABS高胶粉、硅烷偶联剂对氧化石墨烯改性，增加氧化石墨烯与塑料材料的相容性，起到增强作用，其中在造粒时，氧化石墨烯受到高温作用，也相当于改性，增加了其分散性，提高了与塑料复合稳定性。
具体实施方式
一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，由下列重量（kg）的组分原料制成：低密度聚乙烯65、有机改性超细玻璃微珠5、硅钙镁(SCM)晶须5、乙撑双硬脂酰胺3，硬脂酸锌1.5、炭黑7、硬脂酸1.5、紫外线吸收剂UV327 0.3，抗氧剂1076 0.3、抗氧剂626 0.2、对苯二酚0.2、云母粉13、增强剂14，
其中，有机改性超细玻璃微珠的制备方法如下：先用乙醇溶液稀释钛酸酯偶联剂TMC-TTS,再调节该溶液p H值至 3.8左右,然后将已干燥好的超细玻璃微珠，加入至高速混合机中,边搅拌边加入钛酸酯偶联剂TMC-TTS的乙醇溶液,充分搅拌处理后取出,再在 90℃左右干燥 3 h ,得到有机化改性的超细玻璃微珠；
增强剂由下列重量（kg）的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2)将低密度聚乙烯、有机改性超细玻璃微珠、硅钙镁(SCM)晶须、石蜡、硬脂酸锌、炭黑，先加入到高速捏合机中，高速捏合20-25min,然后将硬脂酸、紫外线吸收剂UV327、抗氧剂、云母粉、增强剂等余下组份加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料输送到双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机机筒温度：165 ～ 180℃,机头温度 180 ～ 185℃,螺杆转速300-350 r /min，主机转速为200～280r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
增强剂的制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
其中，硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
在HDPE双壁波纹管内、外层配方中加入本发明的填充母料30份制得厚度为3.5mm、内径为600 mm的双壁波纹管, 并对其综合性能进行了测试, 其结果如表1所示。
表1 HDPE/ 填充母料双壁波纹管的综合性能
项　目 技术指标 测定值
环刚度/kPa ≥8 11.6
扁平试验 压至外径变形40%, 无破裂 无破裂
液压试验 无渗漏、不破裂 无渗漏、不破裂
蠕变率/% ≤4 20.35
“米重” /kg· m-1 20.7
由表1可以看出，将本发明的填充母料与HDPE共混, 能提高双壁波纹管的环刚度，HDPE双壁波纹管的蠕变率低，“米重”小。

Claims (4)

1.一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯60-70、有机改性超细玻璃微珠4-6、硅钙镁(SCM)晶须4-6、乙撑双硬脂酰胺2-4，硬脂酸锌1-2、炭黑5-10 、硬脂酸1-2、紫外线吸收剂UV327 0.2-0.4，抗氧剂1076 0.2-0.4、抗氧剂626 0.2-0.4、对苯二酚0.1-0.3、云母粉10-15，增强剂10-15，
所述的有机改性超细玻璃微珠的制备方法：先用乙醇溶液稀释钛酸酯偶联剂TMC-TTS,再调节该溶液p H值至 3.8左右,然后将已干燥好的超细玻璃微珠，加入至高速混合机中,边搅拌边加入钛酸酯偶联剂TMC-TTS的乙醇溶液,充分搅拌处理后取出,再在 90℃左右干燥 3 h ,得到有机化改性的超细玻璃微珠；
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 10-15、无碱玻纤20-30、超细滑石粉20-30、ABS高胶粉10-12、石蜡4-6、氧化石墨烯10-15、硅烷偶联剂0.8-1.0、硬脂酸1-2、弹性体POE 10-15；
所述增强剂的制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯65、有机改性超细玻璃微珠5、硅钙镁(SCM)晶须5、乙撑双硬脂酰胺3，硬脂酸锌1.5、炭黑7、硬脂酸1.5、紫外线吸收剂UV327 0.3，抗氧剂1076 0.3、抗氧剂626 0.2、对苯二酚0.2、云母粉13、增强剂14，
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
3.如权利要求1所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2) 将低密度聚乙烯、有机改性超细玻璃微珠、硅钙镁(SCM)晶须、石蜡、硬脂酸锌、炭黑，先加入到高速捏合机中，高速捏合20-25min,然后将硬脂酸、紫外线吸收剂UV327、抗氧剂、云母粉、增强剂等余下组份加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料输送到双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机机筒温度：165 ～ 180℃,机头温度 180 ～ 185℃,螺杆转速300-350 r /min，主机转速为200～280r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
4.根据权利要求1所述的一种掺杂超细玻璃微珠的PE填充母料，其特征在于：所述的硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
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