CN109880216B - Hdpe双壁波纹管及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种HDPE双壁波纹管及其生产工艺，双壁波纹管包括其包括如下重量份数的组分，HDPE、聚丙烯、滑石粉、抗静电母粒、抗冲击改性母粒、偶联剂、三元乙丙橡胶、碳纳米管、色母料。制备步骤包括：步骤1：按照重量份数称取原料后搅拌混合均匀，得原料混合物；步骤2：原料混合物熔融经双螺杆挤出机挤出后经模具成型，得初产品；步骤3：初产品拉升后按照规格切割，得中间产品；步骤4：中间产品经扩口得双壁波纹管。本发明通过加入聚丙烯、抗冲击改性母粒、三元乙丙橡胶、碳纳米管来克服存在的不足之处，增强波纹管的环刚度和抗蠕变能力。
Description
技术领域
本发明涉及波纹管的技术领域，尤其是涉及一种HDPE双壁波纹管及其生产工艺。
背景技术
目前,市政排污管道有水泥涵管、HDPE双壁波纹管、真空缠绕管等新型管道，水泥管道目前已经逐步被塑料管道所代替，相关市政排污管道现行市场普遍使用HDPE双壁波纹管较多。
HDPE双壁波纹管在低温韧性上有明显的优势，但由于PE材料特性，其刚性较水泥管差，管材的环刚度和抗蠕变能力较PVC管差，在长期使用过程中，容易受重力变形，影响产品的使用寿命。
所以亟需开发一种能够改善PE材料本身存在的环刚度和抗蠕变能力差的波纹管，以适应更广阔的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种HDPE双壁波纹管，其具有环刚度和抗蠕变能力优良的优点。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种HDPE双壁波纹管，包括如下重量份数的组分，HDPE、聚丙烯、滑石粉、抗静电母粒、抗冲击改性母粒、偶联剂、三元乙丙橡胶、碳纳米管、色母料；
所述抗冲击改性母粒包括如下组分：HDPE、LLDPE、PE聚乙烯成核剂WXH-C201、碳酸钙。
通过采用上述技术方案，双壁波纹管组分中的HDPE为高密度聚乙烯，其硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性好，化学稳定性好，对水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低；耐老化性能差，耐环境应力开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用使其性能下降。
为改善上述的问题本申请文件的组分中还包括有聚丙烯和抗冲击改性母粒，聚丙烯刚性好，将聚丙烯和HDPE共混具有较好的综合力学性能，尤其冲击强度的改善得到了增强。
抗冲击改性母粒中加入了LLDPE，LLDPE是线性低密度聚乙烯，其具有很强的韧性，拉伸断裂伸长率较高，且加入的LLDPE能够减小共混物的结晶度，而且进一步的加入PE聚乙烯成核剂WXH-C201能够通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到提高产品表面光泽、拉升强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。
其次加入碳酸钙，一方面能够降低材料的成本，另一方面能够显著提高材料的强度和耐热性。并且在制备时，抗冲击改性母粒的基础组分中含有HDPE，能够实现在制备过程中抗冲击改性母粒与双壁波纹管组分间相互融合时熔融度好。有效避免不同的基料熔点不同，出现在加工时由于熔点的不同而导致的碳化现象，从而影响到产品的使用性能。
本发明进一步设置为：所述抗冲击改性母粒的制备方法包括如下的过程，将HDPE、LLDPE、PE聚乙烯成核剂WXH-C201、碳酸钙混合，依照顺时针、逆时针和上下循环搅拌的顺序交替搅拌，后熔融挤出造粒。
通过采用上述技术方案，制备过程中将组分混合均匀，在实现混合时通过不同的方向的搅拌能够避免碳酸钙等细颗粒组分的聚沉，从而实现制备出的抗冲击改性母粒的性能分布的比较均匀。
本发明进一步设置为：所述抗静电母粒包括如下的组分：HDPE、碳纳米管、硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐。
通过采用上述技术方案，抗静电母粒中加入的碳纳米管一方面能够增强波纹管的强度，另一方面能够与抗静电剂实现良好的交联性。其中硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐能够增加制品表面的导电性，可以使静电迅速泄露。
本发明进一步设置为：所述抗静电母粒的制备方法包括如下的过程：将硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐利用50-60％异丙醇水溶液溶解后均匀喷涂至HDPE和碳纳米管的混合物的表面，40-60℃条件下干燥后即得到抗静电母粒。
通过采用上述技术方案，抗静电母粒在制备的过程中将抗静电剂喷涂在HDPR和碳纳米管的表面，混合的比较均匀，起到的抗静电效果也就比较稳定。
本发明进一步设置为：所述偶联剂选择酞酸酯偶联剂201或酞酸酯偶联剂311。
通过采用上述技术方案，酞酸酯偶联剂201的加入能够改善组分间的加工流变性，实现高填充量，提高机械性能能。同时还能够改善橡胶制品的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率及抗老化性。
酞酸酯偶联剂311能提高复合材料的抗冲击强度、流动性。增强组分中无机填料与有机树脂之间的偶联。
本发明进一步设置为：包括如下重量份数的组分，60-80份HDPE、50-70份聚丙烯、2-5份滑石粉、10-15份抗静电母粒、20-25份抗冲击改性母粒、5-10份偶联剂、5-10份三元乙丙橡胶、2-3份碳纳米管、5-8份色母料；
所述抗静电母粒包括如下重量份数的组分：30-50份HDPE、3-5份碳纳米管、0.5-1份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐；
所述抗冲击改性母粒包括如下重量份数的组分：30-50份HDPE、20-30份LLDPE、0.5-1份PE聚乙烯成核剂WXH-C201、4-10份碳酸钙。
本发明进一步设置为：包括如下重量份数的组分，70-80份HDPE、65-70份聚丙烯、3-5份滑石粉、12-14份抗静电母粒、20-23份抗冲击改性母粒、5-10份偶联剂、5-10份三元乙丙橡胶、2-3份碳纳米管、5-8份色母料；
所述抗静电母粒包括如下重量份数的组分：40-50份HDPE、3-5份碳纳米管、0.5-1份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐；
所述抗冲击改性母粒包括如下重量份数的组分：30-40份HDPE、20-30份LLDPE、0.5-1份PE聚乙烯成核剂WXH-C201、6-8份碳酸钙。
通过采用上述技术方案，将各组分选择在上述的含量范围内，制备出的波纹管的性能优良。
本发明的第二发明目的在于提供一种HDPE双壁波纹管的生产工艺，具有性能优良的特点。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种HDPE双壁波纹管的生产工艺，包括如下的制备步骤：
步骤1：按照重量份数称取原料后搅拌混合均匀，得原料混合物；
步骤2：原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型，得初产品；
步骤3：初产品拉升后按照规格切割，得中间产品；
步骤4：中间产品经扩口得双壁波纹管。
通过采用上述技术方案，经上述的制备过程就能够完成双壁波纹管的制备。
本发明进一步设置为：步骤1中混合时于100-120℃条件下干燥。
通过采用上述技术方案，混合是在加热的条件下进行的，能够将树脂干燥，降低了树脂吸收后对加工性能的不良影响。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.由于HDPE树脂用于生产加工波纹管时存在缺点，所以本申请文件中通过加入聚丙烯、抗冲击改性母粒、三元乙丙橡胶、碳纳米管来克服存在的不足之处，增强波纹管的环刚度和抗蠕变能力；
2.抗冲击改性母粒的组分选择上基料和波纹管的基料一致，在加工时相似相容，避免出现的碳化现象导致的性能受影响情况；
3.抗冲击改性母粒在制备的过程中采用不同方向的混合，实现组分分散均匀，改善了分布不均出现的性能不均一的情况；
4.制备的抗静电母粒能够让抗静电剂分布均匀，改善了分布不均会导致的性能不均匀情况，而且制备的抗静电母粒能够在组分中分布均匀，抗静电的效果比较持久。
具体实施方式
实施例1
HDPE双壁波纹管，包括如下重量份数的组分，120kg HDPE、120kg聚丙烯、4kg滑石粉、20kg抗静电母粒、50kg抗冲击改性母粒、10kg偶联剂、10kg三元乙丙橡胶、4kg碳纳米管、10kg色母料。
HDPE双波波纹管的生产工艺包括如下的制备工艺：
步骤1：按照重量份数称取原料后搅拌混合均匀，得原料混合物；
步骤2：原料混合物熔融经双螺杆挤出机挤出后经模具成型，得初产品，双螺杆挤出过程中的第一段温度控制在80-100℃、第二段-第六段温度控制在175-200℃；
步骤3：初产品拉升后按照规格切割，得中间产品；
步骤4：中间产品经扩口得双壁波纹管。
抗静电母粒包括如下重量份数的组分：60kgHDPE、6kg碳纳米管、1kg份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐。
抗静电母粒的制备方法包括如下的过程：将硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐利用20kg 50％异丙醇水溶液溶解后均匀喷涂至HDPE和碳纳米管的混合物的表面，40℃条件下干燥后即得到抗静电母粒。
抗冲击改性母粒包括如下重量份数的组分：84kg HDPE、40kg LLDPE、1kg PE聚乙烯成核剂WXH-C201、8kg碳酸钙。
抗冲击改性母粒的制备方法包括如下的过程，将HDPE、LLDPE、PE聚乙烯成核剂WXH-C201、碳酸钙混合，依照顺时针、逆时针和上下循环搅拌的顺序交替搅拌，后熔融挤出造粒，挤出过程中控制挤出机的温度在190-200℃的区间内。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于各组分含量的不同，具体组分参见表1。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择52％的异丙醇水溶液。干燥的温度为44℃。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择53％的异丙醇水溶液。干燥的温度为46℃。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择54％的异丙醇水溶液。干燥的温度为48℃。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择56％的异丙醇水溶液。干燥的温度为50℃。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择58％的异丙醇水溶液。干燥的温度为52℃。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择59％的异丙醇水溶液。干燥的温度为54℃。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择60％的异丙醇水溶液。干燥的温度为58℃。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于各组分含量的不同及制备参数的不同，具体组分参见表1。
在抗静电母粒中选择60％的异丙醇水溶液。干燥的温度为60℃。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于组分中直接加入PE聚乙烯成核剂WXH-C201和碳酸钙，不经成型母粒。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于组分中不含有偶联剂和三元乙丙橡胶。
表1实施例1-9的组分含量表
表2对比例1-9的抗静电母粒组分含量表
表3对比例1-9的抗冲击改性母粒组分含量表
实验检测
根据GB/T 19472.1-2004对双壁波纹管的冲击性能、环刚度、环柔性、烘箱实验性能进行检测。
由上述表格中记载的数据能够明显的得出本申请文件中的HDPE双壁波纹管具有良好的使用性能，其在冲击性能、环刚度、环柔度和烘箱实验中都能检测到使用的效果比较优良。
而在观察对比例1与实施例1-9，将PE聚乙烯成核剂WXH-C201和碳酸钙直接加入至双壁波纹管的组分中，利用该组分制备出来的双壁波纹管的抗冲击性能、环刚度、烘箱实验中的结果都较之实施例1-9的实验效果差，则申请人能够合理的推测，制备成抗冲击改性母粒后能增加组分间的分散均匀性，增强的性能的均一性。
继续对比对比例2与实施例1-9，双壁波纹管组分中不含有三元乙丙橡胶和偶联剂时，制备出来的双壁波纹管的性能明显的比实施例1-9的实验结果差，则申请人能够合理的推算出，在HDPE双壁波纹管中加入的三元乙丙橡胶和偶联剂能够改善双壁波纹管的性能，具体的体现在三元乙丙橡胶与树脂之间通过偶联剂交联，增强环刚度和环柔性。
本申请文件中部分组分的来源。
| 组分 | 来源 |
| PE聚乙烯成核剂WXH-C201 | 深圳市投脑智富科技有限公司 |
| 色母料 | 北京彩之翼科贸有限公司 |
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种HDPE双壁波纹管，其特征在于：包括如下重量份数的组分，60-80份HDPE、50-70份聚丙烯、2-5份滑石粉、10-15份抗静电母粒、20-25份抗冲击改性母粒、5-10份偶联剂、5-10份三元乙丙橡胶、2-3份碳纳米管、5-8份色母料；
所述抗静电母粒包括如下重量份数的组分：30-50份HDPE、3-5份碳纳米管、0.5-1份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐；
所述抗冲击改性母粒包括如下重量份数的组分：30-50份HDPE、20-30份LLDPE、0.5-1份PE聚乙烯成核剂WXH-C201、4-10份碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的HDPE双壁波纹管，其特征在于：所述抗冲击改性母粒的制备方法包括如下的过程，将HDPE、LLDPE、PE聚乙烯成核剂WXH-C201、碳酸钙混合，依照顺时针、逆时针和上下循环搅拌的顺序交替搅拌，后熔融挤出造粒。
3.根据权利要求2所述的HDPE双壁波纹管，其特征在于：所述抗静电母粒的制备方法包括如下的过程：将硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐利用50-60%异丙醇水溶液溶解后均匀喷涂至HDPE和碳纳米管的混合物的表面，40-60℃条件下干燥后即得到抗静电母粒。
4.根据权利要求3所述的HDPE双壁波纹管，其特征在于：所述偶联剂选择酞酸酯偶联剂201或酞酸酯偶联剂311。
5.根据权利要求4所述的HDPE双壁波纹管，其特征在于：包括如下重量份数的组分，70-80份HDPE、65-70份聚丙烯、3-5份滑石粉、12-14份抗静电母粒、20-23份抗冲击改性母粒、5-10份偶联剂、5-10份三元乙丙橡胶、2-3份碳纳米管、5-8份色母料；
所述抗静电母粒包括如下重量份数的组分：40-50份HDPE、3-5份碳纳米管、0.5-1份硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐；
所述抗冲击改性母粒包括如下重量份数的组分：30-40份HDPE、20-30份LLDPE、0.5-1份PE聚乙烯成核剂WXH-C201、6-8份碳酸钙。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的HDPE双壁波纹管的生产工艺，其特征在于：包括如下的制备步骤：
步骤1：按照重量份数称取原料后搅拌混合均匀，得原料混合物；
步骤2：原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型，得初产品；
步骤3：初产品拉升后按照规格切割，得中间产品；
步骤4：中间产品经扩口得双壁波纹管。
7.根据权利要求6所述的双壁波纹管的生产工艺，其特征在于：步骤1中混合时于100-120℃条件下干燥。
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