CN108976554A - Hdpe加筋双壁波纹管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了HDPE加筋双壁波纹管，由下述重量份的原料制成：高密度聚乙烯80‑90份、增刚增韧助剂5‑15份、相容剂2‑3份、抗氧剂3‑5份、色母3‑5份；所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、NN‑二甲基丙烯酰胺(DMAM)和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70‑80℃反应10‑12小时、冷却、洗涤、阴干得到。

Description

HDPE加筋双壁波纹管
技术领域
本发明涉及供水用管材技术领域，具体涉及HDPE加筋双壁波纹管。
背景技术
目前国内居民用水供应使用管材通常有铁管、不锈钢管、聚乙烯(PE)管等。其中铁管易生锈，不利于水质清洁；不锈钢管则成本过高不易于推广。以PE为主要原料生产的双壁波纹管：优点是韧性好、抗冲击性能好、耐寒性好。但其最大缺点是：1、材料弹性模量低，产品强度低，用料量多。2、耐高温性能差，尤其是南方夏天在太阳下温度高于30℃以上管材刚度明显变低，接口易变形，难插入，施工困难，易渗漏。
以聚氯乙烯(U-PVC)为主要原料生产的双壁波纹管：其优点是强度大，材料弹性模量高，难燃。但其缺点是：原材料加工时热稳定性差，尤其是大口径管道很难成型，遇高温易分解、流动性差，一般生产只能在口径均小于<2600以下管材，大口径管材很难生产。2、耐寒性差，抗冲击性能差，尤其到冬天脆性大，不易施工。
HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)HDPE加筋双壁波纹管是目前新兴的一种用水管道，具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性，被广泛应用于公路、铁路、绿化、城市给排水以及地下灌溉等给排水领域中，成为传统用水管的换代产品。目前在给水管领域中，高密度聚乙烯与各种助剂的配比用量会直接影响到给水管成品的材料强度、刚度、模量和耐热性等性能，无法得到令人满意的效果。某些配方的聚乙烯混合物更是在提高塑料韧性的同时，材料强度、刚度、模量和耐热性却大幅下降，无法达到同时增强增韧及提高耐热等级的目标。
发明内容
本发明的目的是提供HDPE加筋双壁波纹管，得到的管材具有刚度和强度增加的同时，还能保持热塑性塑料柔韧性和良好的加工性能的特点。
HDPE加筋双壁波纹管，由下述重量份的原料制成：
高密度聚乙烯80-90份、增刚增韧助剂5-15份、相容剂2-3份、抗氧剂3-5份、色母3-5份；
所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、NN-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70-80℃反应10-12小时、冷却、洗涤、阴干得到。
本发明所述的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，是强酸性阳离子交换树脂，型号001*7(732)、001*4(734)。
所述的高密度聚乙烯是PE100级高密度聚乙烯。
所述的增刚增韧助剂为氧化锌或碳酸钙中的一种。
所述的抗氧剂为可发性聚苯乙烯。
所述色母含有碳黑料。
本发明所述HDPE加筋双壁波纹管的制备方法与现有技术相同，优选按照以下步骤进行：
1)将原料按重量比进行配料称重；
2)将上步骤所述配料在高速混料机进行混合和混炼；
3)将上步骤制成的混合物加入双螺杆挤出机和设定的工艺温度进行挤出，高速混料机的热混温度为100-125℃，冷混温度为60℃以下；
其中，高速混料机为SRL型高速冷热混合机组，双螺杆挤出机为SJZ锥形双螺杆挤出机，通用型设备的为65机-95机，其中机筒各段工艺温度为：加料段160-190℃、塑化段180-210℃、均化段190-230℃、挤出机螺杆转速为15-40转/分，挤出机喂料转速为10-40转/分。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明中使用的相容剂是高分子合成材料，是在一种具有电荷功能基的交联体上交缠有带相反电荷功能基的线形体的聚合物，具有两个不同基团，
它是在强酸性阳离子交换树脂(只含有磺酸基-SO3 -H+)的网状结构中互贯缠绕有带相反电荷功能基团(含有氨基-CH2CHCO(CH3)2N+Cl-)的线型聚合物的一种特殊类型的树脂，这种树脂中不仅带有阴阳两种功能基团，而且这两种功能基团在适当的条件下可以相互吸引配对，中和部分电荷，形成内盐键，减弱了对相反电荷的吸着力。其相容原理在于：是通过异性相吸(静电)的作用，把反应物料中带有静电的物质相互吸引，达到紧密相容的目的。现有技术中常常使用聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂，但这样的相容只是简单物理相容，而本发明使用的相容剂是从分子层面加强了吸附作用，从而相容的效果更好，同时，使用的量也可以大幅度降低。
2、本发明制得的HDPE加筋双壁波纹管同时具有较高的管材环刚度，而且，现有技术中，随着增刚增韧助剂含量的逐渐增加，管材的刚度和强度也逐渐增加，但是在某种程度上会失去热塑性塑料柔韧性和良好的加工性能的特性，而本发明随着特制的高分子合成材料的加入，则不会存在这个问题。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
HDPE加筋双壁波纹管，由下述重量份的原料制成：
PE100级高密度聚乙烯80份、碳酸钙15份、相容剂2份、可发性聚苯乙烯5份、色母3份；
所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将强酸性阳离子交换树脂，型号001*7(732)、NN-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70-80℃反应10-12小时、冷却、洗涤、阴干得到。
实施例2
PE100级高密度聚乙烯90份、氧化锌5份、相容剂3份、可发性聚苯乙烯3份、色母5份；
所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将强酸性阳离子交换树脂，型号001*4(734)、NN-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70-80℃反应10-12小时、冷却、洗涤、阴干得到。
实施例3
PE100级高密度聚乙烯85份、氧化锌10份、相容剂3份、可发性聚苯乙烯4份、色母4份；
所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将强酸性阳离子交换树脂，型号001*7(732)、NN-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70-80℃反应10-12小时、冷却、洗涤、阴干得到。
对比例：
PE100级高密度聚乙烯85份、氧化锌10份、相容剂(聚丙烯接枝马来酸酐)3份、可发性聚苯乙烯4份、色母4份。
实验例：
根据GB/T 19472.1-2004《埋地用聚乙烯(PE)结构壁管道系统第1部分：聚乙烯双壁波纹管材》中9.3.1条的规定，产品的出厂检验项目为颜色、外观、规格尺寸(长度、内径、外径、壁厚、承插口长度等)及物理力学性能中的环刚度、环柔性和烘箱试验。
表1：实施例和对比例的管材环刚度对比
表2实施例和对比例的管材环柔性和烘箱试验结果对比
实验表明：本发明制得的HDPE加筋双壁波纹管同时具有较高的管材环刚度，随着增刚增韧助剂含量的逐渐增加，管材的刚度和强度也逐渐增加，相比聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂，本发明随着特制的高分子合成材料的加入，得到的管材不会失去热塑性塑料柔韧性和良好的加工性能的特性。

Claims (5)

1.HDPE加筋双壁波纹管，其特征在于，由下述重量份的原料制成：
高密度聚乙烯80-90份、增刚增韧助剂5-15份、相容剂2-3份、抗氧剂3-5份、色母3-5份；
所述的相容剂为高分子合成材料，是一种由硫磺基团与酰胺基团两个带有相反电荷的官能基合成的高分子聚合物，是将苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、NN-二甲基丙烯酰胺和引发剂过二硫酸钾混合，按照80:20:1的质量比，在恒温容器内，在氮气保护下、70-80℃反应10-12小时、冷却、洗涤、阴干得到；
所述的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，是强酸性阳离子交换树脂，型号001*7、001*4。
2.根据权利要求1所述的HDPE加筋双壁波纹管，其特征在于：所述的高密度聚乙烯是PE100级高密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的HDPE加筋双壁波纹管，其特征在于：所述的增刚增韧助剂为氧化锌或碳酸钙中的一种。
4.根据权利要求1所述的HDPE加筋双壁波纹管，其特征在于：所述的抗氧剂为可发性聚苯乙烯。
5.根据权利要求1所述的HDPE加筋双壁波纹管，其特征在于：所述色母含有碳黑料。
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