CN109867851B - 一种耐压抗冲击pe管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐压抗冲击PE管材及其制备方法，属于PE管材技术领域。该耐压抗冲击PE管材，按照重量份数计，由以下组分组成：聚乙烯60～80份，偶联的无机硅土5～30份，热稳定剂2～10份，分散剂0.5～2份，增韧剂0.5～3份，石蜡0.5～5份。本发明还提供一种耐压抗冲击PE管材的制备方法。本发明的PE管材具有良好的耐压抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于PE管材技术领域，具体涉及一种耐压抗冲击PE管材及其制备方法。
背景技术
现在市场上大多管材是PE、PVC、PTFE等高分子材质的，具有不被污水、废水及化学药品腐蚀，不因土壤中腐烂物质而腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道产生任何降解作用，耐老化，使用寿命长。作为管材使用，PTFE材质的管材强度够用，但成本过高，普通的工程塑料PVC材质强度比PE好、成本低，但PVC比较脆，逐渐被市场淘汰，而PE的韧性(抗冲击性)比PVC好，且具有一定的可绕性，同钢管相比，PE具有更好的耐磨性，这意味着PE具有更长的使用寿命和更好的经济性，但PE耐压强度不够，限制了其实际应用范围。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的PE管材耐压强度差的问题，而提供一种耐压抗冲击PE管材及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明首先提供一种耐压抗冲击PE管材，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚乙烯60～80份，偶联的无机硅土5～30份，热稳定剂2～10份，分散剂0.5～2份，增韧剂0.5～3份，石蜡0.5～5份。
优选的是，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯树脂。
优选的是，所述的偶联的无机硅土的制备方法，包括：
将片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水混合研磨，得到偶联的无机硅土；所述的片状硅酸铝钾径厚比为50-100，比表面积为BET 10-20，吸油值为DOP≤50。
优选的是，所述的片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水的质量百分比为80：(1.5-2)：(2.5-2)：16。
优选的是，所述的硅烷偶联剂为KH560、KH560或KH570。
优选的是，所述的分散剂为BYK-110、FS-5118或BYK163。
优选的是，所述的热稳定剂为1010。
优选的是，所述的增韧剂为POE或EPDM。
本发明还提供一种耐压抗冲击PE管材的制备方法，该方法包括：
将聚乙烯、热稳定剂、增韧剂、分散剂、石蜡和偶联的无机硅土放入双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、烘干，再经单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
优选的是，所述的双螺杆挤出机中的挤出温度为168-172℃，单螺杆挤出机中的挤出温度为173-177℃。
本发明的有益效果：
本发明提供一种耐压抗冲击PE管材及其制备方法，该PE管材是以高密度聚乙烯为基体，添加偶联的无机硅土和助剂，形成组合物，该偶联的无机硅土将大厚径比的片层粉体进行偶联剂表面修饰，改善无机片层与树脂基体的分散性、相容性及界面强度，所述的无机片层硅土是一种二维纳米材料片状硅酸铝钾，具有高的厚径比，由于其高的径厚比、低比表面积、及低的吸油值等特点，使得无机片层硅土具有十分优异的分散性及助分散性，在挤出过程之中对物料可以起到润滑作用以降低物料的流动粘度，提高熔体流动速率，使得制品在注塑过程中，填充更饱满，同时高径厚比使得粉体本身具有超高的弹性模量并且可大幅度改善制品收缩率，对于制品的冲击强度和机械性能有大幅度的提高。
具体实施方式
本发明首先提供一种耐压抗冲击PE管材，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚乙烯60～80份，偶联的无机硅土5～30份，热稳定剂2～10份，分散剂0.5～2份，增韧剂0.5～5份，石蜡0.5～5份。
按照本发明，所述的聚乙烯优选为高密度聚乙烯树脂，本发明采用高密度聚乙烯树脂的是由于高密度聚乙烯树脂自身具有较高的抗冲击强度，当以该高密度聚乙烯为基体树脂时，得到的复合材料也会具有良好的抗冲击性能。
按照本发明，所述的偶联的无机硅土的制备方法，包括：
将片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水混合研磨，得到偶联的无机硅土。所述的片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水的质量百分比优选为80：(1.5-2)：(2.5-2)：16。所述的片状硅酸铝钾径厚比为(50-100)；比表面积为(BET 10-50)，吸油值为(DOP≤50)，本发明应严格控制片状硅酸铝钾的参数，当径厚比、比表面积及吸油值过高或过低时，都会降低无机纳米片层硅土的自分散效果和在聚乙烯基体中的分散效果。
按照本发明，所述的研磨是采用本领域通用的手段即可，没有特殊限制，所述的研磨时间优选为6-10h。
按照本发明，所述的硅烷偶联剂优选为KH560、KH560或KH570，所述的分散剂优选为BYK-110、FS-5118或BYK163。
按照本发明，所述的热稳定剂优选为1010，分散剂优选为BYK-110、FS-5118或BYK163，所述的增韧剂优选为POE或EPDM。
本发明还提供一种耐压抗冲击PE管材的制备方法，该方法包括：
将聚乙烯、热稳定剂、增韧剂、分散剂、石蜡和偶联的无机硅土放入双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、烘干，再经单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
按照本发明，所述的双螺杆挤出机中的挤出温度优选为168-172℃，单螺杆挤出机中的挤出温度优选为173-177℃。
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
片状硅酸铝钾(径厚比为80、比表面积为20、吸油值为30)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾80份，分散剂BYK163 2份、硅烷偶联剂KH560 2份，去离子水16份，经高速湿法研磨10h，研磨至无机粉体粒径达500nm，进行喷雾干燥得到偶联的无机硅土(LS-0.5)。
取高密度聚乙烯80份、热稳定剂1010 2.5份、增韧剂POE5份、分散剂BYK163 0.5份、石蜡2份，偶联的无机硅土(LS-0.5)10份，将原料经170℃双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，120℃烘干，再经175℃单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
对所制备的PE管材进行耐压及抗冲击力学性能测试，断裂强度：60MPa，断裂伸长率：350％，冲击强度：65J/m。
实施例2
片状硅酸铝钾(径厚比为80、比表面积为20、吸油值为30)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾80份，分散剂BYK163 2份、硅烷偶联剂KH560 2份，去离子水16份，经高速湿法研磨6h，研磨至无机粉体粒径达2μm，进行喷雾干燥得到偶联的无机硅土(LS-2)。
取高密度聚乙烯80份、热稳定剂1010 2.5份、增韧剂POE5份、分散剂BYK163 0.5份、石蜡2份，偶联的无机硅土(LS-2)10份，将原料经170℃双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，120℃烘干，再经175℃单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
对所制备的PE管材进行耐压及抗冲击力学性能测试，断裂强度：55MPa，断裂伸长率：280％，冲击强度：68J/m。
实施例3
片状硅酸铝钾(径厚比为80、比表面积为20、吸油值为30)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾80份，分散剂BYK163 2份、硅烷偶联剂KH560 2份，去离子水16份，经高速湿法研磨10h，研磨至无机粉体粒径达500nm，进行喷雾干燥得到偶联的无机硅土(LS-0.5)。
取高密度聚乙烯75份、热稳定剂1010 2份、增韧剂POE 5份、分散剂BYK1631份、石蜡2份，偶联的无机硅土(LS-0.5)15份，将原料经170℃双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，120℃烘干，再经175℃单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
对所制备的PE管材进行耐压及抗冲击力学性能测试，断裂强度：68MPa，断裂伸长率：300％，冲击强度：80J/m。
对比例1
取纯高密度聚乙烯90份、热稳定剂1010 2份、增韧剂POE5份、石蜡3份，将原料经170℃双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，120℃烘干，再经175℃单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
对所制备的PE管材进行耐压及抗冲击力学性能测试，断裂强度：50MPa，断裂伸长率：300％，冲击强度：40J/m。
对比例2
取碳酸钙粉末80份，分散剂BYK163 2份、硅烷偶联剂KH560 2份，去离子水16份，经高速湿法研磨10h，研磨至无机粉体粒径达500nm，进行喷雾干燥得到偶联的无机纳米碳酸钙。
将高密度聚乙烯75份、热稳定剂1010 2份、增韧剂POE 5份、分散剂BYK1631份、石蜡2份，上述改性的无机纳米碳酸钙15份，将原料经170℃双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，120℃烘干，再经175℃单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
对所制备的PE管材进行耐压及抗冲击力学性能测试，断裂强度：52MPa，断裂伸长率：150％，冲击强度：47J/m。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚乙烯60～80份，偶联的无机硅土5～30份，热稳定剂2～10份，分散剂0.5～2份，增韧剂0.5～3份，石蜡0.5～5份；
所述的偶联的无机硅土的制备方法，包括：
将片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水混合研磨，得到偶联的无机硅土；所述的片状硅酸铝钾径厚比为50-100，比表面积为BET 10-20，吸油值为DOP≤50；
所述的片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水的质量百分比为80：(1.5-2)：(2.5-2)：16；
所述的研磨时间为6-10h。
2.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH560或KH570。
4.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，所述的分散剂为BYK-110、FS-5118或BYK163。
5.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，所述的热稳定剂为1010。
6.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材，其特征在于，所述的增韧剂为POE或EPDM。
7.根据权利要求1所述的一种耐压抗冲击PE管材的制备方法，其特征在于，该方法包括：
将聚乙烯、热稳定剂、增韧剂、分散剂、石蜡和偶联的无机硅土放入双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒、烘干，再经单螺杆挤出机挤出成型，制得PE管材。
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