CN107325369A - 一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法 - Google Patents

一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明增强型聚乙烯复合管材由以下原料制成：聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂。本发明增强型聚乙烯复合管材表面硬度高，不易被氧化，机械强度高，耐冲击性能好，使得管材在直接接触到尖锐的石块时也不容易开裂，从而增加了管材在应用于非开挖铺设中的安全性，同时也使得管材的使用寿命大大延长。

Description

一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法。
背景技术
目前，随着我国的住宅产业快速发展以及城镇建设和西部大开发的持续开展推进，城市基础设施建设投入持续加大，为塑料管带来巨大的市场需求。然而，人们在应用塑料管的过程中发现，普通塑料管由于本身材料的原因，造成了管材在施工安装和使用过程中具有一些不足之处。例如对于PP-R管道而言，其材料本身脆性比较大，耐磨性能不佳，在运输及安装过程中，易划伤管材表面，影响管材表面外观质量和美观，严重情况下还会影响管材使用过程中的可靠性。又例如对于HDPE管道而言，其韧性虽然远远优于PP-R管道，但它不能用于热水的输送，且管材表面耐磨性差，表面划伤严重的情况下时有发生从而易发生管道局部破坏或渗漏。
聚丙烯塑料管材是常用的热塑性塑料管材，熔体粘度低，质量较轻，化学流动性好，容易成型加工，耐热，耐腐蚀，无毒无臭，耐环境应力开裂性能较好，化学稳定性好，应用范围十分广泛。但是由于聚丙烯材料化学结构中叔碳原子的活泼型，导致聚丙烯塑料易被氧化，机械强度较低，耐冲击性能较差，使用寿命较短。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法，解决了现有技术聚乙烯复合管材易被氧化，机械强度较低，耐冲击性能较差，使用寿命较短的技术问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种增强型聚乙烯复合管材，所述增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯60-90份、丙烯酸酯10-20份、叔丁胺2-5份、纳米碳纤维5-10份、填料15-23份、玻璃微珠5-8份、白油2-5份、乙醇3-8份、抗静电母粒1-3份、阻燃剂0.3-0.7份、抗氧剂1-5份、偶联剂1-3份。
进一步地，所述增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯70-80份、丙烯酸酯13-17份、叔丁胺3-4份、纳米碳纤维6-8份、填料17-21份、玻璃微珠6-8份、白油3-4份、乙醇4-7份、抗静电母粒2-3份、阻燃剂0.4-0.6份、抗氧剂2-4份、偶联剂1-2份。
进一步地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
进一步地，所述玻璃微珠的粒度为100目-200目。
进一步地，所述填料为硬脂酸钙、壳聚糖、纤维素、炭黑中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1130、抗氧剂168中的至少一种。
进一步地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种。
进一步地，所述阻燃剂为十溴联苯醚。
一种增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
进一步地，所述双螺杆挤出机各区的温度为190-220℃，挤出机转速为260-350r/min。
本发明提供一种增强型聚乙烯复合管材及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明增强型聚乙烯复合管材表面硬度高，不易被氧化，机械强度高，耐冲击性能好，使得管材在应用于非开挖铺设过程中不会被砂石或旧管壁的不平处划伤，即使直接接触到尖锐的石块时也不容易开裂，从而增加了管材在应用于非开挖铺设中的安全性，同时也使得管材的使用寿命大大延长；
本发明增强型聚乙烯复合管材原料中添加了阻燃剂，生产的管材具有很强的阻燃性能；管材中添加了抗静电母粒，能够管材降低表面电阻率；本发明增强型聚乙烯复合管材无毒、耐腐蚀、质量轻、易安装、抗高压，通过添加纳米碳纤维、填料、玻璃微珠，使得原料在聚丙烯基体中充分分散，有效地提高了管材的刚性、耐热、耐候、耐磨等性能，同时又保留了管材本身所具备的韧性、耐冲击性；
本发明增强型聚乙烯复合管材的制备方法简单，生产成本低，无需添加特殊设备，经济效益和社会效益显著；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯60份、丙烯酸酯10份、叔丁胺2份、纳米碳纤维5份、填料15份、玻璃微珠5份、白油2份、乙醇3份、抗静电母粒1份、阻燃剂0.3份、抗氧剂1份、偶联剂1份；其中，聚乙烯为高密度聚乙烯；玻璃微珠的粒度为100目；填料为硬脂酸钙；抗氧剂为抗氧剂1010；偶联剂为铝酸酯偶联剂；阻燃剂为十溴联苯醚；
本实施例增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料，其中双螺杆挤出机各区的温度为190℃，挤出机转速为260r/min：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
实施例2：
本实施例增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯90份、丙烯酸酯20份、叔丁胺5份、纳米碳纤维10份、填料23份、玻璃微珠8份、白油5份、乙醇8份、抗静电母粒3份、阻燃剂0.7份、抗氧剂5份、偶联剂3份；其中，聚乙烯为中密度聚乙烯；玻璃微珠的粒度为200目；填料为壳聚糖；抗氧剂为抗氧剂113；偶联剂为钛酸酯偶联剂；阻燃剂为十溴联苯醚；
本实施例增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料，其中双螺杆挤出机各区的温度为220℃，挤出机转速为350r/min：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
实施例3：
本实施例增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯75份、丙烯酸酯15份、叔丁胺3份、纳米碳纤维8份、填料19份、玻璃微珠7份、白油3份、乙醇5份、抗静电母粒2份、阻燃剂0.5份、抗氧剂3份、偶联剂2份；其中，聚乙烯为低密度聚乙烯；玻璃微珠的粒度为150目；填料为硬脂酸钙、壳聚糖、纤维素、炭黑混合而成；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1130、抗氧剂168混合而成；偶联剂为硅烷偶联剂；阻燃剂为十溴联苯醚；
本实施例增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料，其中双螺杆挤出机各区的温度为205℃，挤出机转速为205r/min：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
实施例4：
本实施例增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯70份、丙烯酸酯13份、叔丁胺3份、纳米碳纤维6份、填料17份、玻璃微珠6份、白油3份、乙醇4份、抗静电母粒2份、阻燃剂0.4份、抗氧剂2份、偶联剂1份；其中，聚乙烯为线性低密度聚乙烯；玻璃微珠的粒度为120目；填料为壳聚糖、纤维素、炭黑混合而成；抗氧剂为抗氧剂168；偶联剂为铝硅烷偶联剂；阻燃剂为十溴联苯醚；
本实施例增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料，其中双螺杆挤出机各区的温度为200℃，挤出机转速为280r/min：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
实施例5：
本实施例增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯80份、丙烯酸酯17份、叔丁胺4份、纳米碳纤维8份、填料21份、玻璃微珠8份、白油4份、乙醇7份、抗静电母粒3份、阻燃剂0.6份、抗氧剂4份、偶联剂2份；其中，聚乙烯为线性低密度聚乙烯；玻璃微珠的粒度为180目；填料为硬脂酸钙、壳聚糖、纤维素混合而成；抗氧剂为抗氧剂1010；偶联剂为铝酸酯偶联剂；阻燃剂为十溴联苯醚；
本实施例增强型聚乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料，其中双螺杆挤出机各区的温度为210℃，挤出机转速为330r/min：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
综上所述，本发明增强型聚乙烯复合管材表面硬度高，不易被氧化，机械强度高，耐冲击性能好，使得管材在应用于非开挖铺设过程中不会被砂石或旧管壁的不平处划伤，即使直接接触到尖锐的石块时也不容易开裂，从而增加了管材在应用于非开挖铺设中的安全性，同时也使得管材的使用寿命大大延长；本发明增强型聚乙烯复合管材的制备方法简单，生产成本低，无需添加特殊设备，经济效益和社会效益显著。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种增强型聚乙烯复合管材，其特征在于，所述增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯60-90份、丙烯酸酯10-20份、叔丁胺2-5份、纳米碳纤维5-10份、填料15-23份、玻璃微珠5-8份、白油2-5份、乙醇3-8份、抗静电母粒1-3份、阻燃剂0.3-0.7份、抗氧剂1-5份、偶联剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于，所述增强型聚乙烯复合管材由以下重量份的原料制成：聚丙烯70-80份、丙烯酸酯13-17份、叔丁胺3-4份、纳米碳纤维6-8份、填料17-21份、玻璃微珠6-8份、白油3-4份、乙醇4-7份、抗静电母粒2-3份、阻燃剂0.4-0.6份、抗氧剂2-4份、偶联剂1-2份。
3.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
4.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述玻璃微珠的粒度为100目-200目。
5.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述填料为硬脂酸钙、壳聚糖、纤维素、炭黑中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1130、抗氧剂168中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种。
8.根据权利要求1所述的增强型聚乙烯复合管材，其特征在于：所述阻燃剂为十溴联苯醚。
9.一种如权利要求1-8任一所述增强型聚乙烯复合管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将聚丙烯、丙烯酸酯、叔丁胺、纳米碳纤维、填料、玻璃微珠、白油、乙醇、抗静电母粒、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂投入混合机中混合均匀，得到混合物料；
S3、将步骤S2制得的混合物料加入双螺杆挤出机熔融共混挤出，造粒，得到粒料：
S4、将步骤S3制得的粒料经定型、冷却、牵引得到成品。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机各区的温度为190-220℃，挤出机转速为260-350r/min。
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