CN107828127A - 一种热缩管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管材制作技术领域，尤其是一种热缩管材及其制备方法，经过聚丙烯混合物的制备，添加粉的混合，混合成型制备以及盐浴处理和整个工艺参数以及原料成分的选取和配比控制，使得制备的热缩管材的物理特性得到了进一步的优化，确保热缩管材具有的抗张强度和断裂伸长率外，其还能够使得抗老化能力大幅度的改善，使得抗老化能力增强，在160℃、200h条件下，热空气老化后，抗张强度下降率为2.5～3.4％之间，断裂伸长率变化幅度不大。

Description

一种热缩管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材制作技术领域，尤其是一种热缩管材及其制备方法。
背景技术
热缩材料又称高分子形状记忆材料，是高分子材料与辐射加工技术交叉结合的一种智能型材料。普通高分子材料如聚乙烯、聚氯乙烯等通常是线形结构，经过电子加速器等放射源的辐射作用变成网状结构后，这些材料就会具备独特的“记忆效应”，扩张、冷却定型的材料在受热后可以重新收缩恢复原来的形状。热缩材料的记忆性能可用于制作热收缩管材、膜材和异形材，主要特性是加热收缩包覆在物体外表面，能够起到绝缘、防潮、密封、保护和接续等作用，收缩材料的径向收缩率可达50％-80％。
热缩材料的生产需要历经混配、成型、辐照、扩张、涂胶等一系列工艺而成。热缩材料的基本原理是利用高分子材料的形状记忆效应制成的。聚烯烃基材等高分子材料经辐照发生交联反应，赋予材料不溶的特点。当升温至其熔融温度后结晶消失，此时将材料扩张并迅速冷却至结晶熔点以下，高分子结晶态恢复，形变被“冻结”，此时的材料具有“记忆效应”，即在没有其他外力作用下，再次加热后会收缩到原来形态，因而得到广泛的运用。
可是，现有技术中，关于热缩材料，其由于物理特性较差、老化性能难以得到改善，使得制备的热缩材料的应用范围受到局限性；鉴于此，现有技术中，有研究者针对该缺陷进行研究，使得制备的热缩管材的物理性能较优，老化性能较强；如专利号为201610472339.0的热缩管材及其制备方法，，通过将聚丙烯、改性剂、对苯二胺、磷酸三钙粉、炭黑、氧化铝、氧化锌混合配制后，使得得热缩管的物理特性得到了改善，使得抗张强度≥24MPa，断裂伸长率≥547％。可是，其在温度为160℃、200h条件下，其热空气老化后的抗张强度降低了8.3％左右，断裂伸长率也下降了14％，可见，其抗老化能力依然较差。
鉴于此，本研究者针对上述文献进行进一步的研究，经过对热缩管材的原料组配方进行调整，并对原料成分进行选取，使得制备的热缩材料的抗老化性能大幅度的提高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种热缩管材及其制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为5-8:0.2-0.5混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理20-30min，再加入占聚丙烯质量3.2-4.1％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.1～0.3的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.3-0.7:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为120-130℃加热处理20-30s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为10-20:0.8-1.3混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
优选，所述的海藻酸钠采用海藻酸钾替代。
优选，所述的磷酸盐粉末为磷酸三钙、磷酸三钾中一种或两者任意比混合。
优选，所述的盐浴，采用的盐为亚硫酸钠溶液和/或亚硫酸钾溶液和/或硫化铵溶液。
优选，所述的溶液，其摩尔浓度为1.3～1.6mol/L。
还提供上述的热缩管材制备方法制备的热缩管材。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
经过聚丙烯混合物的制备，添加粉的混合，混合成型制备以及盐浴处理和整个工艺参数以及原料成分的选取和配比控制，使得制备的热缩管材的物理特性得到了进一步的优化，确保热缩管材具有的抗张强度和断裂伸长率外，其还能够使得抗老化能力大幅度的改善，使得抗老化能力增强，在160℃、200h条件下，热空气老化后，抗张强度下降率为2.5～3.4％之间，断裂伸长率变化幅度不大。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
在某些实施例中，热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为5-8:0.2-0.5混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理20-30min，再加入占聚丙烯质量3.2-4.1％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.1～0.3的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.3-0.7:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为120-130℃加热处理20-30s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为10-20:0.8-1.3混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
在某些实施例中，所述的海藻酸钠采用海藻酸钾替代。
在某些实施例中，所述的磷酸盐粉末为磷酸三钙、磷酸三钾中一种或两者任意比混合。
在某些实施例中，所述的盐浴，采用的盐为亚硫酸钠溶液和/或亚硫酸钾溶液和/或硫化铵溶液。
在某些实施例中，所述的溶液，其摩尔浓度为1.3～1.6mol/L。
实施例1
热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为5:0.2混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理20min，再加入占聚丙烯质量3.2％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.1的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.3:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为120℃加热处理20s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为10:0.8混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
所述的磷酸盐粉末为磷酸三钙。
所述的盐浴，采用的盐为摩尔浓度为1.3mol/L亚硫酸钠溶液。
实施例2
热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为8:0.5混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理30min，再加入占聚丙烯质量4.1％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.3的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.7:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为130℃加热处理30s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为20:1.3混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
所述的磷酸盐粉末为磷酸三钾。
所述的盐浴，采用的盐为摩尔浓度为1.6mol/L亚硫酸钾溶液。
实施例3
热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为7:0.3混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理25min，再加入占聚丙烯质量3.6％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.2的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.5:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为125℃加热处理25s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为15:1.1混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
所述的磷酸盐粉末为磷酸三钙、磷酸三钾等质量混合。
所述的盐浴，采用的盐为摩尔浓度为1.4mol/L硫化铵溶液。
实施例4
热缩管材制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为5:0.4混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理27min，再加入占聚丙烯质量3.5％的玻璃纤维与海藻酸钾按照质量比为1:0.3的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.6:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为128℃加热处理24s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为17:0.9混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。所述的磷酸盐粉末为磷酸三钾。所述的盐浴，采用的盐为摩尔浓度为1.4mol/L亚硫酸钠溶液和摩尔浓度为1.5mol/L亚硫酸钾溶液的混合盐液。
检测实施例1-4制备的热缩管材的物理特性，选取的是每个实施例制备的管材1m长的100根，并对物理特性进行检测后，计算其平均数，其结果如下表1所示：
表1
由表1的数据显示，可以得出，本发明创造制备的热缩管材的物理特性较优，抗张强度达到了25.5MPa以上，断裂伸长率达到580％以上。
将上述选取出来的实施例1-4制备的热缩管材进行老化试验处理，将其在160℃，200h条件下，热空气老化处理后，对其物理特性进行重新检测，并计算出每组100根的平均值，结果如下表2所示：
表2
由表2的数据显示，可以看出，本发明创造的抗老化能力较强，其在160℃，200h条件下，其变化率不大，并且不显著。
综上可见，本发明创造经过对原料成分重新选取，并且对制备工艺参数以及步骤调整，使得相比现有技术制备出来的热缩管材的抗老化能力增强，改善了热缩管材的品质。

Claims (6)

1.一种热缩管材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯与对苯二胺以质量比为5-8:0.2-0.5混合，置于真空度为0.035MPa的真空环境中，调整温度为85℃，处理20-30min，再加入占聚丙烯质量3.2-4.1％的玻璃纤维与海藻酸钠按照质量比为1:0.1～0.3的混合物，拌匀，得聚丙烯混合物；
(2)将磷酸盐粉末、氧化铝粉末、氧化锌粉末、硫酸钙粉末按照质量比为1:0.3-0.7:1:3混合，研磨，过100目筛，再采用温度为120-130℃加热处理20-30s，并在加热处理过程中，加入占磷酸盐粉末质量1％的尿素，拌匀，即得添加粉；
(3)将聚丙烯混合物与添加粉按照质量比为10-20:0.8-1.3混合，拌匀，采用紫外线照射3h，置于成型机中，制备成管材，再置于硫化罐中盐浴成型，再将其加热至管材扩张后，再冷却成型，即可。
2.如权利要求1所述的热缩管材制备方法，其特征在于，所述的海藻酸钠采用海藻酸钾替代。
3.如权利要求1所述的热缩管材制备方法，其特征在于，所述的磷酸盐粉末为磷酸三钙、磷酸三钾中一种或两者任意比混合。
4.如权利要求1所述的热缩管材制备方法，其特征在于，所述的盐浴，采用的盐为亚硫酸钠溶液和/或亚硫酸钾溶液和/或硫化铵溶液。
5.如权利要求1所述的热缩管材制备方法，其特征在于，所述的溶液，其摩尔浓度为1.3～1.6mol/L。
6.如权利要求1-5任一项所述的热缩管材制备方法制备的热缩管材。
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