CN110305381A - 一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤:分别制备改性聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯、改性气相二氧化硅和改性硅橡胶；将改性聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯、改性气相二氧化硅、改性硅橡胶、硬脂酸钙和聚乙烯蜡加入到高速混合机中，混合反应，挤出造粒，得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。本发明的制备方法通过控制特定的反应条件制备得到改性组分，在特定的混合挤出温度下制备得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料，材料的氧指数能达到37.3％～41.3％，具有很好的阻燃性，管材拉伸屈服应力可达25.1MPa，耐慢速裂纹增长在211h以上，环保阻燃聚乙烯燃气管材材料在改善阻燃性能的同时还具备很好的物理性能。

Description

一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法
技术领域
本发明涉及管材材料加工技术领域，更具体地，涉及一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对燃气管材材料的安全问题日益关注，由于现在通用的燃气管材材料为聚乙烯材料，而聚乙烯材料的阻燃性能偏差，导致了人们对于聚乙烯燃气管材阻燃方面的安全问题日益关注。因此，不同领域研究人员对聚乙烯燃气管材材料在保持其优异性能的同时，以期改善其阻燃性能。由于普通聚乙烯燃气管材材料的氧指数偏低，因此，聚乙烯燃气管材材料在高阻燃性能方面仍然需要进行改进。现有技术CN105670086A公开了一种聚乙烯燃气管材料，该聚乙烯燃气管材料中有提及阻燃性能的改善，但并未给出相关具体的解决聚乙烯燃气管材材料的氧指数偏低的问题的相关方案，性能改善也没有任何数据和理论支撑，并未解决相关技术问题。本领域所期待的是提供一种能够提高聚乙烯燃气管材料的氧指数，提升阻燃性能的聚乙烯燃气管材材料的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有燃气管材材料的阻燃性能不佳，氧指数低的缺陷和不足，提供一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，通过控制各组分混合、挤出的工艺调节，达到了各组分功能协同的最大化，制备得到的聚乙烯燃气管材材料具有高氧指数，阻燃性能和机械性能优良。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶和硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度173～180℃挤出造粒，与陶瓷布、水滑石和氢氧化镁破碎混合，加入乳化剂和磷酸酯丙烯酸酯搅拌反应，反应温度为65℃、反应压强0.1～0.5MPa，反应时间25min，加入光引发剂，光照5～13s，干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯和甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯混合反应，反应温度为60℃、压强0.2MPa，时间20～45min，加入光引发剂，光照3～15s，干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉混合均匀，反应30～40min，反应温度40～45℃，加入气相二氧化硅，反应1～5h，反应温度115～130℃，干燥得到改性气相二氧化硅；
S4.将羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡和正硅酸乙酯混合反应，反应温度35～40℃，反应时间20～30min，加入氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝，维持反应温度，继续反应20～30min，升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将改性聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯、改性气相二氧化硅、改性硅橡胶、硬脂酸钙和聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度175～182℃混合反应1～5min，用挤出机在温度178～187℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
羟基封端硅橡胶和正硅酸乙酯对氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝进行表面修饰改性，能将氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝分散在物料中，并改善氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝表面的吸油值和提高其在聚乙烯中的分散稳定性和添加量，制备得到的改性硅橡胶因硅橡胶的高气密性和氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝的阻燃性能改善环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的力学性能和阻燃性能；
气相二氧化硅具有大的孔隙率和比表面，能将硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉混合悬浮液分散在其内部孔道和表面，改善硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉在气相二氧化硅中的分散性，经水热聚合反应后，硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉分散在气相二氧化硅孔道及表面，能改善气相二氧化硅的阻燃性，聚乙烯粉能改善气相二氧化硅在聚乙烯的分散和相容性；制备的改性气相二氧化硅因其表面含有硅、石墨烯和二氧化钛而能改善环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的阻燃性能；
乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯和甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯对超高分子量聚乙烯、碳纤维和PBO纤维进行浸渍修饰，通过聚合反应，在超高分子量聚乙烯、碳纤维和PBO纤维表面形成一层修饰层，由于乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯和甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯具有较好的阻燃性、相容性和附着性，能协同超高分子量聚乙烯、碳纤维和PBO纤维改善环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的阻燃性能；
氯化聚乙烯粉和丁腈橡胶能改善聚乙烯和聚氯乙烯间的相容性，而聚氯乙烯和氯化聚乙烯具有较优的阻燃性，能改善聚乙烯的阻燃性能，乳化剂和磷酸酯丙烯酸酯能对陶瓷布、水滑石和氢氧化镁进行表面修饰，能改善其在聚乙烯中的分散性和相容性，协同陶瓷布、水滑石和氢氧化镁改善聚乙烯的阻燃性。
优选地，S5中混合温度为176～178℃，反应时间1.5～2.5min，挤出造粒温度为179～183℃。
优选地，S5中混合温度为178℃，反应时间2min，挤出造粒温度为182℃。
优选地，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:11～17:18～32:12～27:3～7:2～5。
优选地，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:11.9～13.6:18.6～27:12.6～21:3.4～5:2.8～4。
优选地，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:13:27:21:5:3。
优选地，S1中所述聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶、硅烷偶联剂、陶瓷布、水滑石、氢氧化镁、乳化剂、磷酸酯丙烯酸酯和光引发剂的质量比为92:16～35:8～17:7～15:0.4～3:13～21:16～23:12～25:3～8:9～16:0.3～1。
优选地，S1中所述聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶、硅烷偶联剂、陶瓷布、水滑石、氢氧化镁、乳化剂、磷酸酯丙烯酸酯和光引发剂的质量比为92:16～27:8～16:7～13:0.6～1.8:13～17:16～19.7:12～22.6:3～6:9～13:0.4～0.5。
更优选地，S1中所述聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶、硅烷偶联剂、陶瓷布、水滑石、氢氧化镁、乳化剂、磷酸酯丙烯酸酯和光引发剂的质量比为92:27:15.2:12.3:1.8:15.6:19.7:22.6:5.3:12.5:0.4。
优选地，S2中所述超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯和光引发剂的质量比为16:8～14:7～13:2～5:7～13:9～16:0.3～1。
优选地，S2中所述超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯和光引发剂的质量比为16:8～12:7～10:2～3:7～9:9～11:0.4～0.6。
更优选地，S2中所述超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯和光引发剂的质量比为16:11.7:10.9:2.9:10.8:12.6:0.4。
优选地，S3中所述气相二氧化硅、硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉的质量比为33:26～38:8～17:7～27:8～17。
优选地，S3中所述气相二氧化硅、硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉的质量比为33:26～31:8～12:7～24:8～13。
更优选地，S3中所述气相二氧化硅、硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉的质量比为33:32:9.8:23.5:12.7。
优选地，S4中所述羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯、氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝的质量比为50:0.2～2.5:0.5～5:13～21:9～16:8～17。
优选地，S4中所述羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯、氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝的质量比为50:0.21～0.23:0.7～2:13～16:9～12:8～10。
更优选地，S4中所述羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯、氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝的质量比为50:0.2:1.2:18.3:13.2:14.1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，通过控制特定的反应条件制备得到改性聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯、改性气相二氧化硅和改性硅橡胶，且在特定的混合挤出温度下制备得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料，材料的氧指数能达到37.3％～41.3％，具有很好的阻燃性。
(2)本发明的拉伸屈服应力可达25.1MPa，耐慢速裂纹增长在211h以上，环保阻燃聚乙烯燃气管材材料在改善阻燃性能的同时还具备很好的物理性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、27份聚氯乙烯粉、15.2份氯化聚乙烯粉、12.3份丁腈橡胶和1.8份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度175℃挤出造粒，将产物、15.6份陶瓷布、19.7份水滑石和22.6份氢氧化镁经破碎后，将产物和5.3份SE-10乳化剂和12.5份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.3MPa反应25min，将0.4份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照9s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、11.7份碳纤维、10.9份PBO纤维、2.9份SE-10乳化剂、10.8份甲基丙烯酸酯磷酸酯和12.6份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应29min，将0.4份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照8s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将32份硅溶胶、9.8份石墨烯、23.5份二氧化钛溶胶和12.7份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度125℃条件下反应3.5h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.2份二月桂酸二丁基锡和1.2份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将18.3份氢氧化铝、13.2份蒙脱土和14.1份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、13份改性超高分子量聚乙烯、27份改性气相二氧化硅、21份改性硅橡胶、5份硬脂酸钙和3份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度178℃混合反应2min，用挤出机在温度182℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例2
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、16份聚氯乙烯粉、8份氯化聚乙烯粉、7份丁腈橡胶和0.4份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度173℃挤出造粒，将产物、13份陶瓷布、16份水滑石和12份氢氧化镁经破碎后，将产物和3份SE-10乳化剂和9份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.1MPa反应25min，将0.3份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照5s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、8份碳纤维、7份PBO纤维、2份SE-10乳化剂、7份甲基丙烯酸酯磷酸酯和9份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应20min，将0.3份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照3s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将26份硅溶胶、8份石墨烯、17份二氧化钛溶胶和8份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度115℃条件下反应5h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.2份二月桂酸二丁基锡和0.5份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将13份氢氧化铝、9份蒙脱土和8份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、11份改性超高分子量聚乙烯、18份改性气相二氧化硅、12份改性硅橡胶、3份硬脂酸钙和2份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度175℃混合反应5min，用挤出机在温度178℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例3
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将16份超高分子量聚乙烯、14份碳纤维、13份PBO纤维、5份SE-10乳化剂、13份甲基丙烯酸酯磷酸酯和16份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应45min，将1份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照15s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、14份碳纤维、13份PBO纤维、5份SE-10乳化剂、13份甲基丙烯酸酯磷酸酯和16份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应45min，将1份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照15s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将38份硅溶胶、17份石墨烯、27份二氧化钛溶胶和17份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度130℃条件下反应1h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、2.5份二月桂酸二丁基锡和5份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将21份氢氧化铝、16份蒙脱土和17份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、17份改性超高分子量聚乙烯、32份改性气相二氧化硅、27份改性硅橡胶、7份硬脂酸钙和5份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度182℃混合反应1min，用挤出机在温度187℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例4
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、16.8份聚氯乙烯粉、8.6份氯化聚乙烯粉、7.5份丁腈橡胶和0.6份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度175℃挤出造粒，将产物、13.6份陶瓷布、16.8份水滑石和12.9份氢氧化镁经破碎后，将产物和3.3份SE-10乳化剂和9.7份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.15MPa反应25min，将0.4份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照6s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、8.3份碳纤维、7.2份PBO纤维、2.2份SE-10乳化剂、7.5份甲基丙烯酸酯磷酸酯和9.7份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应23min，将0.4份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照4s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将26.9份硅溶胶、8.5份石墨烯、17.7份二氧化钛溶胶和8.5份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度116℃条件下反应1.2h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.21份二月桂酸二丁基锡和0.7份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将13.7份氢氧化铝、9.3份蒙脱土和8.6份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、11.9份改性超高分子量聚乙烯、18.6份改性气相二氧化硅、12.6份改性硅橡胶、3.4份硬脂酸钙和2.8份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度176℃混合反应1.5min，用挤出机在温度179℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例5
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、19.8份聚氯乙烯粉、10.8份氯化聚乙烯粉、9.9份丁腈橡胶和1.6份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度175℃挤出造粒，将产物、16.6份陶瓷布、18.5份水滑石和16.1份氢氧化镁经破碎后，将产物和4.6份SE-10乳化剂和12.2份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.3MPa反应25min，将0.5份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照8s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、10.9份碳纤维、9.3份PBO纤维、2.9份SE-10乳化剂、9.9份甲基丙烯酸酯磷酸酯和10.7份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应28min，将0.6份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照7s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将28.9份硅溶胶、11.2份石墨烯、19.7份二氧化钛溶胶和10.6份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度119℃条件下反应2.3h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.22份二月桂酸二丁基锡和1.8份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将16.5份氢氧化铝、11.3份蒙脱土和10.8份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、13.6份改性超高分子量聚乙烯、22.6份改性气相二氧化硅、15.5份改性硅橡胶、4.1份硬脂酸钙和2.9份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度178℃混合反应2.5min，用挤出机在温度180℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例6
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、21份聚氯乙烯粉、12份氯化聚乙烯粉、13份丁腈橡胶和1.8份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度176℃挤出造粒，将产物、17份陶瓷布、19份水滑石和13份氢氧化镁经破碎后，将产物和6份SE-10乳化剂和11份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.4MPa反应25min，将0.5份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照9s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、10份碳纤维、10份PBO纤维、3份SE-10乳化剂、9份甲基丙烯酸酯磷酸酯和11份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应29min，将0.5份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照7s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将31份硅溶胶、12份石墨烯、22份二氧化钛溶胶和13份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度120℃条件下反应2h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.23份二月桂酸二丁基锡和2份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将16份氢氧化铝、12份蒙脱土和10份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、13份改性超高分子量聚乙烯、23份改性气相二氧化硅、16份改性硅橡胶、5份硬脂酸钙和4份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度177℃混合反应2min，用挤出机在温度183℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
实施例7
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将92份聚乙烯粉、33.6份聚氯乙烯粉、15.3份氯化聚乙烯粉、13.4份丁腈橡胶和2.7份KH-550硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度179℃挤出造粒，将产物、20.7份陶瓷布、22.3份水滑石和23.7份氢氧化镁经破碎后，将产物和7.7份SE-10乳化剂和14.6份磷酸酯丙烯酸酯CD700添加至反应釜中，搅拌速度为60r/min，反应温度为65℃、0.4MPa反应25min，将0.8份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照11s，产物经干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将16份超高分子量聚乙烯、13.6份碳纤维、12.8份PBO纤维、4.7份SE-10乳化剂、12.6份甲基丙烯酸酯磷酸酯和15.7份甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，反应温度为60℃、0.2MPa反应41min，将0.9份819光引发剂添加至反应釜中，产物经3000W高压汞灯光照13s，产物经干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将31份硅溶胶、12份石墨烯、22份二氧化钛溶胶和13份聚乙烯粉添加至反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持反应体系温度45℃条件下反应35min，将物料转移至装有33份气相二氧化硅的水热反应釜中，维持水热反应温度120℃条件下反应2h，产物经85℃、-0.06MPa真空干燥1.5h，得到改性气相二氧化硅；
S4.将50份羟基封端硅橡胶、0.23份二月桂酸二丁基锡和4.6份正硅酸乙酯加入到反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应25min，将20.3份氢氧化铝、15.2份蒙脱土和16份三氧化二铝添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，将反应釜温度升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将87份改性聚乙烯、16.4份改性超高分子量聚乙烯、31.2份改性气相二氧化硅、25.8份改性硅橡胶、6.5份硬脂酸钙和4.6份聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度181℃混合反应4.5min，用挤出机在温度186℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
对比例1
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，与实施例1的区别为：S5中混合温度为170℃，挤出造粒温度为175℃。
对比例2
一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，与实施例1的区别为：S5中混合温度为185℃，挤出造粒温度为190℃。
对比例3
本对照例中，S4中为普通硅橡胶，其它步骤与实施例1相同。
对照例4
本对照例中，S3中为普通气相二氧化硅，其它步骤与实施例1相同。
对照例5
本对照例中，S2中为普通超高分子量聚乙烯，其它步骤与实施例1相同。对照例6
本对照例中，S1中为普通聚乙烯，其它步骤与实施例1相同。
对实施例1～7和对照例1～6制得的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料，聚乙烯燃气管材材料和氧指数分别按照SHT 1768-2009和GB/T 2406进行测试，测试结果见下表1和表2。
表1实施例1～7制得的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的性能参数
表2实施例1和对照例1～7制得的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的性能参数
由上表1和表2可知，本发明各实施例制备得到的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的力学性能和阻燃性能较优，这表明以本发明提供的原料制备得到的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料具有较好的力学性能和阻燃性能；相比之下，各对照例的原料制备得到的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料的力学性能和阻燃性能较差。另外，本发明各实施例制备得到的环保阻燃聚乙烯燃气管材材料具有较好的力学性能和阻燃性能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚乙烯燃气管材材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶和硅烷偶联剂加入到挤出机中，用挤出机在温度173～180℃挤出造粒，与陶瓷布、水滑石和氢氧化镁破碎混合，加入乳化剂和磷酸酯丙烯酸酯搅拌反应，反应温度为65℃、反应压强0.1～0.5MPa，反应时间25min，加入光引发剂，光照5～13s，干燥、粉碎，即得到改性聚乙烯；
S2.将超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯和甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯混合反应，反应温度为60℃、压强0.2MPa，时间20～45min，加入光引发剂，光照3～15s，干燥、粉碎，即得到改性超高分子量聚乙烯；
S3.将硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉混合均匀，反应30～40min，反应温度40～45℃，加入气相二氧化硅，反应1～5h，反应温度115～130℃，干燥得到改性气相二氧化硅；
S4.将羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡和正硅酸乙酯混合反应，反应温度35～40℃，反应时间20～30min，加入氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝，维持反应温度，继续反应20～30min，升温至65℃反应30min，得到改性硅橡胶；
S5.将改性聚乙烯、改性超高分子量聚乙烯、改性气相二氧化硅、改性硅橡胶、硬脂酸钙和聚乙烯蜡加入到高速混合机中，用高速混合机在温度175～182℃混合反应1～5min，用挤出机在温度178～187℃挤出造粒，即得到环保阻燃聚乙烯燃气管材材料。
2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，S5中混合温度为176～178℃，反应时间1.5～2.5min，挤出造粒温度为179～183℃。
3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，S5中混合温度为178℃，反应时间2min，挤出造粒温度为182℃。
4.如权利要求1～3任意一项所述制备方法，其特征在于，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:11～17:18～32:12～27:3～7:2～5。
5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:11.9～13.6:18.6～27:12.6～21:3.4～5:2.8～4。
6.如权利要求5所述制备方法，其特征在于，S5中改性聚乙烯:改性超高分子量聚乙烯:改性气相二氧化硅:改性硅橡胶:硬脂酸钙:聚乙烯蜡的质量比为87:13:27:21:5:3。
7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S1中所述聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、氯化聚乙烯粉、丁腈橡胶、硅烷偶联剂、陶瓷布、水滑石、氢氧化镁、乳化剂、磷酸酯丙烯酸酯和光引发剂的质量比为92:16～35:8～17:7～15:0.4～3:13～21:16～23:12～25:3～8:9～16:0.3～1。
8.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S2中所述超高分子量聚乙烯、碳纤维、PBO纤维、乳化剂、甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯和光引发剂的质量比为16:8～14:7～13:2～5:7～13:9～16:0.3～1。
9.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S3中所述气相二氧化硅、硅溶胶、石墨烯、二氧化钛溶胶和聚乙烯粉的质量比为33:26～38:8～17:7～27:8～17。
10.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，S4中所述羟基封端硅橡胶、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯、氢氧化铝、蒙脱土和三氧化二铝的质量比为50:0.2～2.5:0.5～5:13～21:9～16:8～17。
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