CN106117701A - 一种易于焊接的高密度聚乙烯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚乙烯制备技术领域，具体涉及一种易于焊接的高密度聚乙烯材料。包括主料、辅料和助剂；按重量份数计，主料包括高密度聚乙烯65‑75份、低密度聚乙烯20‑25份、POE 5‑8份，硅酸铝3‑5份和氧化锌6‑9份；辅料包括无规聚丙烯10‑15份、PMMA粉末5‑7份、硅酸铝钠1‑2份、炭黑3‑5份和二氧化硅2‑3份；助剂3‑8份。该材料不仅能够降低目前的焊接工艺的操作难度，而且能够满足聚乙烯的超声波焊接工艺。

Description

一种易于焊接的高密度聚乙烯材料
技术领域
本发明涉及聚乙烯制备技术领域，具体涉及一种易于焊接的高密度聚乙烯材料。
背景技术
高密度聚乙烯缠绕结构壁管材是目前国内外都已经普遍使用的雨、污排水管，该类管材由于采用了不同的结构壁设计形式，具备节约原材料、高环刚度、长使用年限、质量稳定可靠、连接方便、密闭性好等优势，因此具有强大的市场潜力。
聚乙烯缠绕结构壁管材之间的连接通常是采用焊接的方式进行的，目前的聚乙烯缠绕结构壁管材所用的原料在焊接过程中会出现受热不均匀焊接效果不好的问题，导致的结果就是焊接后的端口会存在质量问题。同时，目前的聚乙烯焊接对于时间的把握较高，对焊接的技术要求较高，如果掌握不好时间，就会影响到焊接效果，焊接工艺的高要求也提高了结构壁管的施工调节和施工难度。
此外，传统的焊接都是热熔焊接，随着技术的进步，超声波焊接也逐渐应用于市场。超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜。如果将超声波焊接用于高密度聚乙烯缠绕结构壁管材，将会得到质量较好的焊接效果，但是对于目前的聚乙烯，却不适用于超声波焊接，在部分材料进行超声波焊接时，存在焊接时间较长、焊接要求较高的局限性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，这种聚乙烯材料不仅在应用于目前的普通焊接方式时，能够更容易地在电热丝加热条件下熔化以便于热熔结合，并且能够提高熔化前的软化起点温度，从而够降低焊接的技术难度，另一方面，以满足超声波焊接条件。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，包括主料、辅料和助剂；按重量份数计，主料包括高密度聚乙烯65-75份、低密度聚乙烯20-25份、POE 5-8份，硅酸铝3-5份和氧化锌6-9份；辅料包括无规聚丙烯10-15份、PMMA粉末5-7份、硅酸铝钠1-2份、炭黑3-5份和二氧化硅2-3份；助剂3-8份。
作为优选，按重量份数计，主料包括高密度聚乙烯72-75份、低密度聚乙烯20-22份、POE 5-6份、硅酸铝3-3.5份和氧化锌6-7份。
作为优选，按重量份数计，辅料包括无规聚丙烯10-12份、PMMA粉末5-6份、硅酸铝钠1.5份、炭黑3-5份和二氧化硅2-3份。
作为优选，所述助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。
作为优选，还包括复配交联剂5-8份，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯1.3-2份、甲基丙烯酸月桂酯1.5-2.5份、硅烷2-3和二丁基锡二月桂酸酯0.2-0.5份。
作为优选，还包括氯化聚乙烯5-8份。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1通过提高熔化前的软化起点温度，降低材料由软化到熔化温度间隔过长对焊接带来的负面影响，从而够降低焊接的技术难度，2提高材料的结晶均匀性，避免传统的焊接时，由于温度的分布不均，导致焊接处的聚乙烯材料性能降低，3一定程度上降低聚乙烯的结晶度，满足超声波焊接条件，在结晶度降低的同时，降低了焊接处与周围材料的性能差异性，从而提高焊接处与周围材料的结合度，提高焊接的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，包括主料、辅料和助剂；具体配比如下：
主料包括高密度聚乙烯65千克、低密度聚乙烯25千克、POE 5千克、硅酸铝5千克和氧化锌6千克；
辅料包括无规聚丙烯15千克、PMMA粉末5千克、硅酸铝钠2千克、炭黑3千克和二氧化硅3千克；助剂3千克。
复配交联剂6.7千克，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯2千克、甲基丙烯酸月桂酯1.5千克、硅烷3和二丁基锡二月桂酸酯0.2千克。
助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。助剂的加入按照普通聚乙烯的配方加入，
氯化聚乙烯8千克。
采用挤出机或其他共混设备分别将主料和辅料挤出共混，
主料：采用螺杆挤出机挤出共混，首先将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、POE和粉末状的硅酸铝和氧化锌混合均匀，然后送入加料斗，挤出机的前段温度控制为181℃，中段温度控制为175℃，后段温度控制在186℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
辅料：采用螺杆挤出机挤出共混，将无规聚丙烯、PMMA粉末、硅酸铝钠、炭黑和二氧化硅及助剂搅拌均匀后加入挤出机中，挤出机的前段温度控制为230℃，中段温度控制为226℃，后段温度控制在235℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
主料和辅料的共混：将上述制备的主料、辅料、复配交联剂以及氯化聚乙烯采用挤出机挤出共混或直接挤出成型，首先将各组分搅拌混合均匀，然后，加入挤出机进行挤出共混，挤出工艺温度为185℃，中段熔体温度控制为225℃，后段螺杆速度为熔体温度控制为228℃，挤出机的转速控制为38转/分钟，挤出压力为22MPa，如果挤出成型，采用大螺杆小模口。
对于共混的工艺参数，需要严格控制。
实施例2：
一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，包括主料、辅料和助剂；具体配比如下：
主料包括高密度聚乙烯75千克、低密度聚乙烯20千克、POE 8千克、硅酸铝3千克和氧化锌9千克；
辅料包括无规聚丙烯10千克、PMMA粉末7千克、硅酸铝钠1千克、炭黑5千克和二氧化硅2千克；助剂8千克。
复配交联剂6.3千克，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯1.3千克、甲基丙烯酸月桂酯2.5千克、硅烷2和二丁基锡二月桂酸酯0.5千克。
助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。助剂的加入按照普通聚乙烯的配方加入，
氯化聚乙烯8千克。
采用挤出机或其他共混设备分别将主料和辅料挤出共混，
主料：采用螺杆挤出机挤出共混，首先将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、POE和粉末状的硅酸铝和氧化锌混合均匀，然后送入加料斗，挤出机的前段温度控制为178℃，中段温度控制为176℃，后段温度控制在185℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
辅料：采用螺杆挤出机挤出共混，将无规聚丙烯、PMMA粉末、硅酸铝钠、炭黑和二氧化硅及助剂搅拌均匀后加入挤出机中，挤出机的前段温度控制为238℃，中段温度控制为224℃，后段温度控制在237℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
主料和辅料的共混：将上述制备的主料、辅料、复配交联剂以及氯化聚乙烯采用挤出机挤出共混或直接挤出成型，首先将各组分搅拌混合均匀，然后，加入挤出机进行挤出共混，挤出工艺温度为180℃，中段熔体温度控制为228℃，后段螺杆速度为熔体温度控制为215℃，挤出机的转速控制为45转/分钟，挤出压力为18MPa，如果挤出成型，采用大螺杆小模口。
对于共混的工艺参数，需要严格控制。
实施例3：
一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，包括主料、辅料和助剂；具体配比如下：
主料包括高密度聚乙烯72千克、低密度聚乙烯22千克、POE 6千克、硅酸铝3.5千克和氧化锌7千克。
辅料包括无规聚丙烯11千克、PMMA粉末6千克、硅酸铝钠1.5千克、炭黑4千克和二氧化硅3千克。
复配交联剂5千克，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯1.3千克、甲基丙烯酸月桂酯1.5千克、硅烷2和二丁基锡二月桂酸酯0.2千克。
助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。助剂的加入按照普通聚乙烯的配方加入，
氯化聚乙烯6千克。
采用挤出机或其他共混设备分别将主料和辅料挤出共混，
主料：采用螺杆挤出机挤出共混，首先将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、POE和粉末状的硅酸铝和氧化锌混合均匀，然后送入加料斗，挤出机的前段温度控制为180℃，中段温度控制为176℃，后段温度控制在185℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
辅料：采用螺杆挤出机挤出共混，将无规聚丙烯、PMMA粉末、硅酸铝钠、炭黑和二氧化硅及助剂搅拌均匀后加入挤出机中，挤出机的前段温度控制为235℃，中段温度控制为225℃，后段温度控制在236℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
主料和辅料的共混：将上述制备的主料、辅料、复配交联剂以及氯化聚乙烯采用挤出机挤出共混或直接挤出成型，首先将各组分搅拌混合均匀，然后，加入挤出机进行挤出共混，挤出工艺温度为182℃，中段熔体温度控制为226℃，后段螺杆速度为熔体温度控制为220℃，挤出机的转速控制为40转/分钟，挤出压力为20MPa，如果挤出成型，采用大螺杆小模口。
对于共混的工艺参数，需要严格控制。
实施例4：
一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，包括主料、辅料和助剂；具体配比如下：
主料包括高密度聚乙烯74千克、低密度聚乙烯21千克、POE 5.5千克、硅酸铝3.2千克和氧化锌6.5千克。
辅料包括无规聚丙烯10千克、PMMA粉末5.5千克、硅酸铝钠1.5千克、炭黑5千克和二氧化硅2.5千克。
复配交联剂8千克，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯2千克、甲基丙烯酸月桂酯2.5千克、硅烷3和二丁基锡二月桂酸酯0.5千克。
助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。助剂的加入按照普通聚乙烯的配方加入。
氯化聚乙烯7千克。
采用挤出机或其他共混设备分别将主料和辅料挤出共混，
主料：采用螺杆挤出机挤出共混，首先将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、POE和粉末状的硅酸铝和氧化锌混合均匀，然后送入加料斗，挤出机的前段温度控制为178-179℃，中段温度控制为176℃，后段温度控制在185℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
辅料：采用螺杆挤出机挤出共混，将无规聚丙烯、PMMA粉末、硅酸铝钠、炭黑和二氧化硅及助剂搅拌均匀后加入挤出机中，挤出机的前段温度控制为236℃，中段温度控制为226℃，后段温度控制在236℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
主料和辅料的共混：将上述制备的主料、辅料、复配交联剂以及氯化聚乙烯采用挤出机挤出共混或直接挤出成型，首先将各组分搅拌混合均匀，然后，加入挤出机进行挤出共混，挤出工艺温度为182℃，中段熔体温度控制为226℃，后段螺杆速度为熔体温度控制为218℃，挤出机的转速控制为38转/分钟，挤出压力为22MPa，如果挤出成型，采用大螺杆小模口。
对于共混的工艺参数，需要严格控制。

Claims (7)

1.一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，包括主料、辅料和助剂；按重量份数计，主料包括高密度聚乙烯65-75份、低密度聚乙烯20-25份、POE 5-8份、硅酸铝3-5份和氧化锌6-9份；辅料包括无规聚丙烯10-15份、PMMA粉末5-7份、硅酸铝钠1-2份、炭黑3-5份和二氧化硅2-3份；助剂3-8份。
2.根据权利要求1所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，按重量份数计，主料包括高密度聚乙烯72-75份、低密度聚乙烯20-22份、POE 5-6份、硅酸铝3-3.5份和氧化锌6-7份。
3.根据权利要求1或2所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，按重量份数计，辅料包括无规聚丙烯10-12份、PMMA粉末5-6份、硅酸铝钠1.5份、炭黑3-5份和二氧化硅2-3份。
4.根据权利要求1或2所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，所述助剂为抗氧剂、增塑剂或抗菌剂。
5.根据权利要求1或2所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，还包括复配交联剂5-8份，复配交联剂为乙二醇丙烯酸酯1.3-2份、甲基丙烯酸月桂酯1.5-2.5份、硅烷2-3和二丁基锡二月桂酸酯0.2-0.5份。
6.根据权利要求1或2所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，还包括氯化聚乙烯5-8份。
7.根据权利要求1-6所述的一种易于焊接的高密度聚乙烯材料，其特征在于，采用挤出机或其他共混设备分别将主料和辅料挤出共混，具体制备步骤如下：
主料共混：采用螺杆挤出机挤出共混，首先将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、POE和粉末状的硅酸铝和氧化锌混合均匀，然后送入加料斗，挤出机的前段温度控制为178-181℃，中段温度控制为175-176℃，后段温度控制在185-186℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
辅料共混：采用螺杆挤出机挤出共混，将无规聚丙烯、PMMA粉末、硅酸铝钠、炭黑和二氧化硅及助剂搅拌均匀后加入挤出机中，挤出机的前段温度控制为230-238℃，中段温度控制为224-226℃，后段温度控制在235-237℃，最后挤出切粒或直接进入后续的共混挤出；
主料和辅料的共混：将上述制备的主料共混物、辅料共混物、复配交联剂以及氯化聚乙烯采用挤出机挤出共混或直接挤出成型，首先将各组分搅拌混合均匀，然后，加入挤出机进行挤出共混，挤出工艺温度为180-185℃，中段熔体温度控制为225-228℃，后段螺杆速度为熔体温度控制为215-228℃，挤出机的转速控制为38-45转/分钟，挤出压力为18-22MPa，如果挤出成型，采用大螺杆小模口。
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