CN109181046B - 一种pe波纹管专用的填充母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PE波纹管专用的填充母料及其制备方法，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：载体树脂30～50份、无机粉体40～60份、偶联剂3～6份，润滑剂2～5份、分散剂2～5份、增韧剂4～8份、黑色粉1～3份，其中，所述载体树脂为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯任意比例的混合物，所述无机粉体为由云母粉、滑石粉和重质碳酸钙按质量比为1︰1︰1的比例复配而成的混合物，所述无机粉体的平均粒径为5.5～6.5μm。本发明提供的PE波纹管专用填充母料可以部分或者全部替代PE树脂用于PE波纹管的生产，使用本发明提供的填充母料制备得到的PE波纹管具有环刚度高、冲击性能好、质量轻、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。

Description

一种PE波纹管专用的填充母料及其制备方法

技术领域

本发明涉及波纹管填充母料领域，具体地，涉及一种PE波纹管专用的填充母料及其制备方法。

背景技术

PE双壁波纹管是一种以聚乙烯为原材料，经过挤出和特殊的成型工艺加工而成，内壁光滑，外壁为封闭波纹型的一种新型轻质管材。80年代初在德国首先研制成功，经过多年的发展和完善，已经由单一的品种发展到完整的产品系列。目前在生产工艺和使用技术上已经十分成熟。由于其优异的性能和相对经济的造价，在欧美等发达国家已经得到了极大的推广和应用。在我国，PE双壁波纹管的推广和应用正处在上升势态阶段，广泛应用于市政排水排污，农业灌溉，煤矿通风、化工、通信电缆护套等领域。实践证明，在满足工程应用的强度和刚度要求下，采用双壁波纹管结构可节约原材料30～50%，此外，对比混凝土管、铸铁管、PE双壁波纹管有运输安装方便，降低施工人员劳动强度及降低工程的总投资等优势，且克服了混凝土管，铸铁管等安装难度大、易锈蚀、水流阻力大、滋生细菌、寿命短的缺点，PE双壁波纹管已成为管道领域“以塑代钢”的首选管材。

为了改进PE波纹管的性能，以及降低生产成本，在生产PE波纹管时，都会添加一定量的填充母料。现用量较大的填充母料，主要是以碳酸钙作为无机粉体，聚乙烯作为载体树脂，其中碳酸钙在填充母料中的含量非常的高，载体树脂含量很低，所生产的填充母料，成本比较低，但填充母料的添加量有限，一般不超过40%。如果添加量过多，则会因填充母料的分散性差，产品外观出现粗糙、没光泽；另产品的性能会变的很脆，所生产的产品在搬运、安装、使用的过程中，会出现脆裂的情况。

因此，很有必要研发一种PE波纹管专用的填充母料以改善PE波纹管的产品外观及机械性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PE波纹管专用的填充母料，本发明提供的PE波纹管专用填充母料可以部分或者全部替代PE树脂用于PE波纹管的生产，使用本发明提供的填充母料制备得到的PE波纹管具有环刚度高、冲击性能好、质量轻、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。

本发明的另一目的在于提供上述PE波纹管专用的填充母料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种PE波纹管专用的填充母料，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

载体树脂30～50份、无机粉体40～60份、偶联剂3～6份，润滑剂2～5份、分散剂2～5份、增韧剂4～8份、黑色粉1～3份，

其中，所述载体树脂为高密度聚乙烯何低密度聚乙烯任意比例的混合物，所述无机粉体为由云母粉、滑石粉和重质碳酸钙按质量比为1︰1︰1的比例复配而成的混合物，所述无机粉体的平均粒径为5.5～6.5μm。

碳酸钙作为无机粉体所生产的填充母料，因碳酸钙是球形结构，对提高刚度的作用不多，故要生产高环刚度的PE波纹管，用碳酸钙作无机粉体并不合适。现也有很多生产厂家，开始用滑石粉作为无机粉体，滑石粉是片状结构，虽然对刚度的贡献多，但韧性降低非常的明显。滑石粉的价格较碳酸钙的价格高的比较多，全部用滑石粉，填充母料的成本也相应要高的比较多。本发明的发明人经过众多尝试之后发现，当将云母粉、滑石粉和重质碳酸钙按质量比为1︰1︰1的比例复配后制备得到的填充母料成本较低，将其用于PE波纹管的制备时，制备得到的PE波纹管具有环刚度高、冲击性能好、质量轻、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点，其可以部分或者全部替代PE树脂用于PE波纹管的生产。

在本发明中，碳酸钙、滑石粉、云母粉经过活化处理后，制备得到的填充母料的加工性能更好，材料的刚度高，且可以显著降低生产成本。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯或铝酸酯中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡或棕榈酸中的一种或几种。

优选地，所述分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

优选地，所述增韧剂为聚烯烃弹性体POE和/或EPDM。

优选地，所述黑色粉为普通碳黑。

优选地，所述无机粉体过2000～2500目筛。

本发明同时保护上述填充母料的制备方法，所述方法如下：

S1：将所述无机粉体、偶联剂、润滑剂、分散剂加入到高速混料机中高速混合，然后将剩余各组分加入至高速混料机中，继续高速搅拌直到料温到达115℃，放料冷却；

S2：将S1所得物料在平行双螺杆挤出机上进行挤出造粒，挤出机的各区温度为130～180℃，物料挤出切粒后冷却、干燥即得所述填充母料

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的PE波纹管专用填充母料可以部分或者全部替代PE树脂用于PE波纹管的生产，其添加量可以达到0～100%。该填充母料具有较好的流动性，在生产PE波纹管时，挤出机的扭矩会更低，对设备的磨损会更小，生产所用能耗会更低，并且产品的外观更为光亮。相较于现有技术，使用本发明提供的填充母料制备得到的PE波纹管具有环刚度高、冲击性能好、质量轻、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。在生产PE波纹管时，要达到同等要求刚度的情况下，可将产品的壁厚做的更薄，降低产品的重量，节省生产成本。另外，本发明所提供的填充母料生产方便、添加量大、成本低廉、可大幅降低生产成本。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。以下各实施例中，所述云母粉、滑石粉和重质碳酸钙的平均粒径为5.5～6.5μm；除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。

实施例1

一种PE波纹管专用的填充母料，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

高密度聚乙烯10kg、低密度聚乙烯20kg、云母粉20kg、滑石粉20kg、重质碳酸钙20kg、硅烷类偶联剂2 kg、钛酸酯类偶联剂2 kg、润滑剂硬脂酸 2 kg、润滑剂石蜡2 kg、分散剂聚乙烯蜡2 kg、分散剂氧化聚乙烯蜡1 kg、增韧剂POE 6 kg、碳黑2 kg。

上述填充母料的制备方法，所述方法如下：

S1：将所述无机粉体、偶联剂、润滑剂、分散剂加入到高速混料机中高速混合，然后将剩余各组分加入至高速混料机中，继续高速搅拌直到料温到达115℃，放料冷却；

S2：将S1所得物料在平行双螺杆挤出机上进行挤出造粒，挤出机的各区温度为130～180℃，物料挤出切粒后冷却、干燥即得所述填充母料。

实施例2

一种PE波纹管专用的填充母料，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

高密度聚乙烯15kg、低密度聚乙烯20kg、云母粉15kg、滑石粉15kg、重质碳酸钙15kg、硅烷类偶联剂1kg、钛酸酯类偶联剂2kg、润滑剂硬脂酸1kg、润滑剂石蜡1kg、分散剂聚乙烯蜡1kg、分散剂氧化聚乙烯蜡1kg、增韧剂POE4kg、碳黑2 kg。

制备方法同实施例1。

实施例3

一种PE波纹管专用的填充母料，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

高密度聚乙烯20 kg、低密度聚乙烯30 kg、云母粉18 kg、滑石粉18 kg、重质碳酸钙18 kg、硅烷类偶联剂2 kg、钛酸酯类偶联剂2 kg、润滑剂硬脂酸2 kg、润滑剂石蜡3 kg、分散剂聚乙烯蜡2 kg、分散剂氧化聚乙烯蜡1 kg、增韧剂POE8 kg、碳黑3 kg。

制备方法同实施例1。

实施例4

一种PE波纹管专用的填充母料，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

高密度聚乙烯25 kg、低密度聚乙烯25 kg、云母粉15 kg、滑石粉15 kg、重质碳酸钙15 kg、硅烷类偶联剂2 kg、钛酸酯类偶联剂1 kg、润滑剂硬脂酸2 kg、润滑剂石蜡1 kg、分散剂聚乙烯蜡2 kg、分散剂氧化聚乙烯蜡1 kg、增韧剂POE 4 kg、碳黑1 kg。

制备方法同实施例1。

对比例1

本对比例提供的填充母料不添加云母粉，滑石粉和重质碳酸钙的用量各变为30kg，其它组分、含量及制备方法均与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供的填充母料不添加滑石粉，云母粉和重质碳酸钙的用量各变为30kg，其它组分、含量及制备方法均与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供的填充母料不添加重质碳酸钙，滑石粉和云母粉的用量各变为30kg，其它组分、含量及制备方法均与实施例1相同。

对比例4

本对比例提供的填充母料中，无机粉体的粒径为8.0～10.0μm，其它组分、含量及制备方法均与实施例1相同。

对比例5

本对比例提供的填充母料中，无机粉体的添加量为：云母粉10kg、滑石粉15kg、重质碳酸钙20 kg，其它组分、含量及制备方法均与实施例1相同。

将上述各实施例制备得到的填充母料与基体树脂PE料共混压塑制样，压塑试样的制备方法按GB/T 9352-2008，测试方法如下，测试结果见下表1。

测试方法：

（1）拉伸强度、断裂伸长率：测定方法按GB/T 1040-1992

（2）弯曲模量：测定方法按GB/T 9341-2000

（3）简支梁冲击：测定方法按GB/T 1043.1-2008

表1 各实施例提供的填充母料与PE树脂压塑制样性能检测

将实施例1与对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5制备得到的填充母料加入50份到HDPE双壁波纹管的内、外壁中，生产公称内径为500，内层壁厚为3.0㎜的双壁波纹管。对PE双壁波纹管的综合性能做测试，测试方法如下，测试结果如下表2。

测试方法：

（1）环刚度：按GB/T 9647-2003的规定进行试验

（2）冲击性能：按GB/T 14152-2001的规定进行试验

（3）环柔性：按ISO 13968：1997规定进行试验

（4）蠕变比率：按GB/T 18042-2000规定进行试验

（5）烘箱试验：按GB/T 19472.1-2004规定进行试验

表2 PE双壁波纹管加入填充母料后的综合性能

。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PE波纹管专用的填充母料，其特征在于，所述填充母料由如下质量份数的组分组成：

载体树脂30～50份、无机粉体40～60份、偶联剂3～6份，润滑剂2～5份、分散剂2～5份、增韧剂4～8份、黑色粉1～3份，

其中，所述载体树脂为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯任意比例的混合物，所述无机粉体为由云母粉、滑石粉和重质碳酸钙按质量比为1︰1︰1的比例复配而成的混合物，所述无机粉体的平均粒径为5.5～6.5μm。

2.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯或铝酸酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡或棕榈酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述增韧剂为聚烯烃弹性体POE和/或EPDM。

6.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述黑色粉为普通碳黑。

7.根据权利要求1所述填充母料，其特征在于，所述无机粉体过2000～2500目筛。

8.权利要求1～7任一所述填充母料的制备方法，其特征在于，所述方法如下：

S1：将所述无机粉体、偶联剂、润滑剂、分散剂加入到高速混料机中高速混合，然后将剩余各组分加入至高速混料机中，继续高速搅拌直到料温到达115℃，放料冷却；

S2：将S1所得物料在平行双螺杆挤出机上进行挤出造粒，挤出机的各区温度为130～180℃，物料挤出切粒后冷却、干燥即得所述填充母料。