CN107057153A - 一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料及其制备方法。所述的穿线管复合材料配比如下：再生聚乙烯基体树脂80~100份，胶粉10~20份，相容剂1~10份，交联剂0.1~1份，助交联剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~1份，炭黑母粒1~6份，表面改性无机纳米粉体3~5份。本发明使用再生聚乙烯和胶粉，提高了资源利用率。本发明选用偶联剂改性的无机纳米粉体，其疏水性表面增强了与聚合物基体界面的相容性。而且无机纳米粉体有良好的紫外线吸收作用，相比于有机类抗紫外线剂，持久性好不迁移。胶粉与无机纳米粉体的共同引入，起到了增强增韧的效果，提升了产品的断裂伸长率、耐冲击性能和拉伸强度。

Description

一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于再生塑料利用领域，具体涉及一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料及其制备方法。
背景技术
穿线管全称“建筑用绝缘电工套管”，它是一种防腐蚀、防漏电、穿电线用的管子。穿线管广泛的应用于建筑、通讯、交通等各个行业中。穿线管质量的好坏直接关系到用电的安全性和网络信号的质量。目前市场上大多都在使用再生PE穿线管，PE穿线管具有低温抗冲击性、抗应力开裂性和可挠性。但再生PE由于老化、再次加工等因素，再生聚乙烯分子链发生降解或交联，其韧性、拉伸强度、抗老化性能等均有所降低。本发明通过引入胶粉和无机纳米粉体，达到对再生聚乙烯树脂增强增韧、提高抗紫外线的目的。同时选用再生聚乙烯和胶粉，变废为宝，既降低成本，又有显著的社会效益。
发明内容
本发明的目的是通过无机纳米粉体和胶粉增加再生聚乙烯穿线管复合材料的韧性，并通过添加无机纳米粉体提高复合材料的拉伸强度和抗紫外线性能。
具体工艺步骤如下：
（1）对无机纳米粉体的表面进行改性；
（2）粉体改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备。
无机纳米粉体的表面改性
将一定量的钛酸酯偶联剂添加到无水乙醇中，在室温下搅拌20~40分钟，进行醇解制备溶液A，将溶液A与无机纳米粉体一起加入到高速混合机中，80℃下搅拌10~20分钟，然后将无机纳米粉体烘干，使得粉体含水量低于0.3%，备用。
所述的无机纳米粉体为粒径30~40nm的二氧化钛或者粒径10~80nm的氧化锌中的一种。
所述的钛酸酯偶联剂为南京品宁偶联剂有限公司生产的PN-130、PN-201或PN-401中的一种。
改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备
所述的穿线管复合材料由下述重量配比的原料组成：再生聚乙烯基体树脂80~100份，胶粉10~20份，相容剂1~10份，交联剂0.1~1份，助交联剂剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~1份，炭黑母粒4~6份，表面改性无机纳米粉体3~5份。
所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯树脂40~70份，再生低密度聚乙烯树脂0~30份，再生线性低密度聚乙烯树脂20~30份。
所述的胶粉为三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、顺丁胶中的一种或两种，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PE-g-GMA）、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）中的一种。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）、二亚乙基三胺（DTA）、2,5-二甲基-2,5 二叔丁基过氧化己烷（双25）中的一种或两种以上的混合物。
所述的助交联剂为异氰尿酸三丙稀酯（TGIC）、三烯丙基异腈脲酸酯（TAIC）、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）中的一种或两种的混合物。
所述的润滑剂为PE蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、油酸酰胺、硬脂酸丁酯中的一种。
所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性无机纳米粉体是粒径为30~40nm的二氧化钛或粒径为10~80nm的氧化锌。
其制备工艺如下：
（1）按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的无机纳米粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
（2）将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
（1）原材料选用再生聚乙烯和胶粉，既节约能源，又降低成本。同时胶粉和表面改性的无机纳米粉体作为分散相分布在连续相的聚乙烯基体中，分散相的胶粉粒子和无机纳米粉体粒子对裂纹端点起“钝化”的作用，并使应力分布在粒子周围，吸收大量的冲击能量，抑制裂纹的发展，达到胶粉和无机纳米粉体共同增韧再生聚乙烯的效果；
（2）本发明选用的胶粉为微波辐照活化胶粉，改善胶粉与聚乙烯之间的相容性；
（3）本发明添加的无机纳米粉体表面经钛酸酯偶联剂进行了改性，提高了其与基体的相容性和结合力，达到了提升穿线管复合材料拉伸强度的目的。同时无机纳米粉体，还可以提高穿线管复合材料的抗紫外线能力，相比于有机抗紫外线剂，选用无机纳米粉体，效果持久不迁移。
具体实施方式
实施例1
无机纳米粉体的表面改性
将一定量的钛酸酯偶联剂PN-130添加到无水乙醇中，在室温下搅拌20~40分钟，进行醇解制备溶液A，将溶液A与无机纳米粉体一起加入到高速混合机中，80℃下搅拌10~20分钟，然后将无机纳米粉体烘干，使得粉体含水量低于0.3%，备用。
改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备
按照以下重量配比称取原料（单位：公斤）：再生聚乙烯基体树脂80份，胶粉20份，相容剂8份，交联剂1份，助交联剂剂0.5份，润滑剂0.5份，炭黑母粒5份，表面改性无机纳米粉体3份。
所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯颗粒60份，再生低密度聚乙烯颗粒20份，再生线性低密度聚乙烯颗粒20份。
所述的胶粉为三元乙丙橡胶，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
所述的相容剂为PE-g-MAH，接枝率为1~1.5%。
所述的交联剂为DCP。
所述的助交联剂为TAIC。
所述的润滑剂为PE蜡。
所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性无机纳米粉体为粒径30~40nm的金红石型纳米二氧化钛。
其制备工艺如下：
（1）按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的金红石型纳米二氧化钛粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
（2）将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
实施例2
无机纳米粉体的表面改性
将一定量的钛酸酯偶联剂PN-130添加到无水乙醇中，在室温下搅拌20~40分钟，进行醇解制备溶液A，将溶液A与无机纳米粉体一起加入到高速混合机中，80℃下搅拌10~20分钟，然后将无机纳米粉体烘干，使得粉体含水量低于0.3%，备用。
改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备
按照以下重量配比称取原料（单位：公斤）：再生聚乙烯基体树脂85份，胶粉10份，相容剂8份，交联剂1份，助交联剂剂0.5份，润滑剂0.5份，炭黑母粒5份，表面改性无机纳米粉体3份。
所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯颗粒60份，再生低密度聚乙烯颗粒20份，再生线性低密度聚乙烯颗粒20份。
所述的胶粉为三元乙丙橡胶，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
所述的相容剂为PE-g-MAH，接枝率为1~1.5%。
所述的交联剂为DCP。
所述的助交联剂为TAIC。
所述的润滑剂为PE蜡。
所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性无机纳米粉体为粒径30~40nm的金红石型纳米二氧化钛。
其制备工艺如下：
（1）按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的金红石型纳米二氧化钛粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
（2）将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
实施例3
无机纳米粉体的表面改性
将一定量的钛酸酯偶联剂PN-201添加到无水乙醇中，在室温下搅拌20~40分钟，进行醇解制备溶液A，将溶液A与无机纳米粉体一起加入到高速混合机中，80℃下搅拌10~20分钟，然后将无机纳米粉体烘干，使得粉体含水量低于0.3%，备用。
改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备
按照以下重量配比称取原料（单位：公斤）：再生聚乙烯基体树脂90份，胶粉15份，相容剂8份，交联剂1份，助交联剂剂0.5份，润滑剂0.5份，炭黑母粒5份，表面改性无机纳米粉体5份。
所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯颗粒60份，再生低密度聚乙烯颗粒20份，再生线性低密度聚乙烯颗粒20份。
所述的胶粉为三元乙丙橡胶，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
所述的相容剂为PE-g-MAH，接枝率为1~1.5%。
所述的交联剂为DCP。
所述的助交联剂为TAIC。
所述的润滑剂为硬脂酸钙。
所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性无机纳米粉体为粒径10~80nm的氧化锌。
其制备工艺如下：
（1）按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的纳米氧化锌粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
（2）将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
实施例4
无机纳米粉体的表面改性
将一定量的钛酸酯偶联剂PN-201添加到无水乙醇中，在室温下搅拌20~40分钟，进行醇解制备溶液A，将溶液A与无机纳米粉体一起加入到高速混合机中，80℃下搅拌10~20分钟，然后将无机纳米粉体烘干，使得粉体含水量低于0.3%，备用。
改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料的制备
按照以下重量配比称取原料（单位：公斤）：再生聚乙烯基体树脂95份，胶粉12份，相容剂8份，交联剂1份，助交联剂剂0.5份，润滑剂0.5份，炭黑母粒5份，表面改性无机纳米粉体5份。
所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯颗粒60份，再生低密度聚乙烯颗粒20份，再生线性低密度聚乙烯颗粒20份。
所述的胶粉为三元乙丙橡胶，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
所述的相容剂为PE-g-MAH，接枝率为1~1.5%。
所述的交联剂为DCP。
所述的助交联剂为TAIC。
所述的润滑剂为硬脂酸钙。
所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性无机纳米粉体为粒径10~80nm的氧化锌。
其制备工艺如下：
（1）按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的纳米氧化锌粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
（2）将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
用上述实例的成品制得GB305-16穿线管，测试方法按照JG3050-1998建筑用绝缘电工套管及配件工业标准进行测试，测试结果符合半硬质穿线管的性能要求指标。测试结果如下表所示：
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他相应改变及变形，而所有的这些相应的变化均属于本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，由以下原料按重量配比制备：再生聚乙烯基体树脂80~100份，胶粉10~20份，相容剂1~10份，交联剂0.1~1份，助交联剂剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~1份，炭黑母粒4~6份，表面改性无机纳米粉体3~5份。
2.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的再生聚乙烯基体树脂组成为再生高密度聚乙烯树脂40~70份，再生低密度聚乙烯树脂0~30份，再生线性低密度聚乙烯树脂20~30份。
3.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的胶粉为三元乙丙橡胶胶粉、天然橡胶胶粉、丁苯橡胶胶粉、丁基橡胶胶粉、顺丁胶胶粉中的一种或两种，胶粉经微波辐照活化处理，粒径为80目。
4.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PE-g-GMA）、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）、二亚乙基三胺（DTA）、2,5-二甲基-2,5 二叔丁基过氧化己烷（双25）中的一种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的助交联剂为异氰尿酸三丙稀酯（TGIC）、三烯丙基异腈脲酸酯（TAIC）、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为PE蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、油酸酰胺、硬脂酸丁酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的炭黑母粒为聚乙烯基体，其中炭黑含量40~50%。
9.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，所述的表面改性无机纳米粉体为粒径30~40nm的二氧化钛或粒径为10~80nm的氧化锌。
10.根据权利要求1所述的一种改性胶粉/再生聚乙烯穿线管复合材料，其特征在于，其制备工艺如下：
按照配方中的配比将再生聚乙烯基体树脂、胶粉、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂、炭黑母粒、表面改性的无机纳米粉体放入混料机，以300r/min的转速混合15~20min；
将混合好的物料加入双螺杆挤出机共混造粒，即可得到成品，挤出机的主机转速为20~40Hz，喂料转速为25~35Hz，双螺杆挤出机各区的温度为一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区195℃，五区200℃，六区200℃，七区195℃，八区190℃，九区185℃，机头185℃。
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