CN108503943A - 一种抗老化塑料管材及其制备方法 - Google Patents

一种抗老化塑料管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材10～20份、高密度聚乙烯15～25份、线性低密度聚乙烯20～30份、聚氯乙烯树脂17～28份、聚丁烯8～15份、改性纤维3～6份、改性纳米碳酸钙4～9份、三氧化二锑2～5份、纳米二氧化钛2～3份、氧化锌1～4份、热稳定剂2～4份、润滑剂1～2份、抗氧化剂2～3份。所述抗老化塑料管材绿色环保，改性纤维、改性纳米碳酸钙、纳米二氧化钛及氧化锌的分散性好，性质稳定，所得管材的抗老化、抗菌性能优良。

Description

一种抗老化塑料管材及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料管材技术领域，具体涉及一种抗老化塑料管材及其制备方法。
背景技术
PE管材是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂管材，由于PE管材具有无毒、无味、无臭、良好的耐寒、耐热性和化学稳定性、较高的刚性和韧性，以及机械性能好、安装方便等诸多优点，被广泛的应用于建筑给、排水，埋地排水管、输气管及电讯工程等领域。
但PE管材露天存放或使用时，在紫外光线的作用下，易发生老化，变色、变脆甚至粉化，从而丧失其力学性能，影响了PE管材的使用，因而需要对PE管材进行改良，使其具有较好的抗老化性能，延长使用年限和扩展使用范围。
发明内容
本发明提供了一种抗老化塑料管材及其制备方法，解决了背景技术中的问题，所述抗老化塑料管材绿色环保，改性纤维、改性纳米碳酸钙、纳米二氧化钛及氧化锌的分散性好，性质稳定，所得管材的抗老化、抗菌性能优良。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材10～20份、高密度聚乙烯15～25份、线性低密度聚乙烯20～30份、聚氯乙烯树脂17～28份、聚丁烯8～15份、改性纤维3～6份、改性纳米碳酸钙4～9份、三氧化二锑2～5份、纳米二氧化钛2～3份、氧化锌1～4份、热稳定剂2～4份、润滑剂1～2份、抗氧化剂2～3份。
优选的，所述的抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材13～18份、高密度聚乙烯19～21份、线性低密度聚乙烯22～27份、聚氯乙烯树脂19～25份、聚丁烯10～14份、改性纤维4～5份、改性纳米碳酸钙6～8份、三氧化二锑3～4份、纳米二氧化钛2.1～2.9份、氧化锌2～3份、热稳定剂2.5～3.5份、润滑剂1.2～1.8份、抗氧化剂2.3～2.6份。
优选的，所述的抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材15份、高密度聚乙烯20份、线性低密度聚乙烯24份、聚氯乙烯树脂23份、聚丁烯13份、改性纤维4.5份、改性纳米碳酸钙7份、三氧化二锑3.6份、纳米二氧化钛2.8份、氧化锌2.3份、热稳定剂2.9份、润滑剂1.7份、抗氧化剂2.4份。
优选的，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于90～100℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌8～10分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌8～10分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至65～75℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种。
优选的，所述热稳定剂为复合铅稳定剂或钙锌稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合20～30分钟，搅拌机的搅拌速度为300～500r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
优选的，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在170～190℃。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明所述抗老化塑料管材绿色环保，改性纤维、改性纳米碳酸钙、纳米二氧化钛及氧化锌的分散性好，性质稳定，所得管材的抗老化、抗菌性能优良，具体如下：
（1）本发明在原料中添加了改性纳米碳酸钙，改性纳米碳酸钙和改性纤维、纳米二氧化钛及氧化锌协同作用，有利于物料分散均匀，增加管材的增韧，使管材的耐低温韧性得到了显著的增强；
（2）本发明在原料中添加了三氧化二锑，所制备的管材具有很高的阻燃性能，其阻燃性能大大提高；同时由于管材的基材中含有超高分子量聚乙烯，使得所制备的管材抗老化性能、耐磨性能、自润滑性能、抗冲击性能和使用寿命均大大提高；
（3）本发明制备塑料管材采用的量化的制备工艺简单、易操作，保证制备的塑料管材的化学性质均一、机械性能良好，极大地改善了氯化聚氯乙烯管材的加工性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材10份、高密度聚乙烯15份、线性低密度聚乙烯20份、聚氯乙烯树脂17份、聚丁烯8份、改性纤维3份、改性纳米碳酸钙4份、三氧化二锑2份、纳米二氧化钛2份、氧化锌1份、热稳定剂2份、润滑剂1份、抗氧化剂2份。
其中，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于90℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌8分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌8分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至65℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
其中，所述润滑剂为硬脂酸。
其中，所述热稳定剂为复合铅稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合20分钟，搅拌机的搅拌速度为300r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
其中，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在170℃。
实施例2
本实施例涉及一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材20份、高密度聚乙烯25份、线性低密度聚乙烯30份、聚氯乙烯树脂28份、聚丁烯15份、改性纤维6份、改性纳米碳酸钙9份、三氧化二锑5份、纳米二氧化钛3份、氧化锌4份、热稳定剂4份、润滑剂2份、抗氧化剂3份。
其中，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于100℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌10分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌10分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至75℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
其中，所述润滑剂为石蜡。
其中，所述热稳定剂为钙锌稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合30分钟，搅拌机的搅拌速度为500r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
其中，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在190℃。
实施例3
本实施例涉及一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材13份、高密度聚乙烯19份、线性低密度聚乙烯22份、聚氯乙烯树脂19份、聚丁烯10份、改性纤维4份、改性纳米碳酸钙6份、三氧化二锑3份、纳米二氧化钛2.1份、氧化锌2份、热稳定剂2.5份、润滑剂1.2份、抗氧化剂2.3份。
其中，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于93℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌9分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌9分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至68℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
其中，所述热稳定剂为复合铅稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合22分钟，搅拌机的搅拌速度为350r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
其中，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在175℃。
实施例4
本实施例涉及一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材18份、高密度聚乙烯21份、线性低密度聚乙烯27份、聚氯乙烯树脂25份、聚丁烯14份、改性纤维5份、改性纳米碳酸钙8份、三氧化二锑4份、纳米二氧化钛2.9份、氧化锌3份、热稳定剂3.5份、润滑剂1.8份、抗氧化剂2.6份。
其中，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于95℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌9分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌9分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至70℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
其中，所述热稳定剂为复合铅稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合25分钟，搅拌机的搅拌速度为400r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
其中，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在180℃。
实施例5
本实施例涉及一种抗老化塑料管材，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材15份、高密度聚乙烯20份、线性低密度聚乙烯24份、聚氯乙烯树脂23份、聚丁烯13份、改性纤维4.5份、改性纳米碳酸钙7份、三氧化二锑3.6份、纳米二氧化钛2.8份、氧化锌2.3份、热稳定剂2.9份、润滑剂1.7份、抗氧化剂2.4份。
其中，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于98℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌9分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌9分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至73℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
其中，所述润滑剂为硬脂酸。
其中，所述热稳定剂为钙锌稳定剂。
一种制备所述抗老化塑料管材的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合28分钟，搅拌机的搅拌速度为450r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
其中，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在185℃。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种抗老化塑料管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材10～20份、高密度聚乙烯15～25份、线性低密度聚乙烯20～30份、聚氯乙烯树脂17～28份、聚丁烯8～15份、改性纤维3～6份、改性纳米碳酸钙4～9份、三氧化二锑2～5份、纳米二氧化钛2～3份、氧化锌1～4份、热稳定剂2～4份、润滑剂1～2份、抗氧化剂2～3份。
2.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材13～18份、高密度聚乙烯19～21份、线性低密度聚乙烯22～27份、聚氯乙烯树脂19～25份、聚丁烯10～14份、改性纤维4～5份、改性纳米碳酸钙6～8份、三氧化二锑3～4份、纳米二氧化钛2.1～2.9份、氧化锌2～3份、热稳定剂2.5～3.5份、润滑剂1.2～1.8份、抗氧化剂2.3～2.6份。
3.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：废旧塑料管材15份、高密度聚乙烯20份、线性低密度聚乙烯24份、聚氯乙烯树脂23份、聚丁烯13份、改性纤维4.5份、改性纳米碳酸钙7份、三氧化二锑3.6份、纳米二氧化钛2.8份、氧化锌2.3份、热稳定剂2.9份、润滑剂1.7份、抗氧化剂2.4份。
4.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材，其特征在于，所述改性纳米级碳酸钙的制备方法如下：
（1）称取以下重量份的原料：纳米级碳酸钙95份、偶联剂5份、润滑剂4份和分散剂3份；
（2）将纳米级碳酸钙放于90～100℃的热烘箱中烘干3小时，冷却至常温，取出后加入高速混合机中搅拌8～10分钟，然后加入称取的偶联剂再搅拌8～10分钟，再依次加入称取的分散剂和润滑剂，加热搅拌至65～75℃，然后转入冷混机中搅拌冷却至≤40℃出料，得到改性纳米级碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材，其特征在于，所述热稳定剂为复合铅稳定剂或钙锌稳定剂。
7.一种制备权利要求1～6任一项所述抗老化塑料管材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取废旧塑料管材、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯、改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，备用；
（2）将废旧塑料管材除杂、清洗干净，然后粉碎成颗粒，和高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯树脂、聚丁烯投入搅拌机中搅拌混合20～30分钟，搅拌机的搅拌速度为300～500r/min，得第一混合物；
（3）向第一混合物中加入润滑剂，然后置于超声波分散机中分散均匀，再依次加入改性纤维、改性纳米碳酸钙、三氧化二锑、纳米二氧化钛、氧化锌、热稳定剂、润滑剂及抗氧化剂，搅拌混合均匀，得混合物；
（4）将步骤（3）所得的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒；
（5）将步骤（4）中所得的颗粒料经双螺杆挤出机挤压成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述抗老化塑料管材。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中挤出机各段的温度在170～190℃。
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