CN110982146B - 一种夜光pe管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种夜光PE管道及其制备方法，所述夜光PE管道包括PE管道以及设置在其外表面的一条带状的夜光共挤条，所述夜光共挤条包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80‑120份，稀土夜光粉5‑15份，纳米荧光颜料0.5‑1.5份，正硅酸乙酯0.3‑0.6份，酒精0.2‑0.4份，石蜡0.1‑0.3份，酞酸酯偶联剂0.05‑0.15份，抗氧剂0.2‑0.5份。本发明通过在PE管道外共挤出一层带状的具有夜光功能的共挤条，其具有结构简单、成本低、余辉时间长、发光亮度高、颜色醒目以及使用寿命长等特点。

Description

一种夜光PE管道及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体涉及一种夜光PE管道及其制备方法。
背景技术
HDPE管道由于其具备良好的耐腐蚀性能和抗冲击效果，开始在海洋养殖网箱以及观光休闲平台等领域逐渐被采用，比如，用作网箱或者平台的浮力管道或者扶手用的护栏管道。由于上述产品漂浮于水面上因此，为提高夜间船舶航行的安全性，需要做相应的警示。虽然目前夜光功能已广泛应用于消防、应急照明、夜光塑料、涂料等领域，但是，上述PE管道产品在使用中未开发夜光功能，目前最常规的方法还停留在使用反光贴措施，该方式存在发光不连续，美观性差，贴纸掉落等问题。目前，使用较广泛的长效夜光材料有稀土类发光材料，但是由于HDPE材料由于透明度差，影响发光亮度和余辉时长，其次夜光材料价格高，管道连续挤出必然拉高产品整体造价。
为此，本发明公开了一种带夜光功能的管道及其制造方法，该管道具有夜间发光时间长，亮度高，鲜艳醒目、制造简单、经济，耐候性好等优点。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种夜光PE管道及其制备方法。
所述的一种夜光PE管道，其特征在于包括PE管道以及设置在其外表面的一条带状的夜光共挤条，所述夜光共挤条包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80-120份，稀土夜光粉5-15份，纳米荧光颜料0.5-1.5份，正硅酸乙酯0.3-0.6份，酒精0.2-0.4份，石蜡0.1-0.3份，酞酸酯偶联剂0.05-0.15份，抗氧剂0.2-0.5份。
所述的一种夜光PE管道，其特征在于所述夜光共挤条包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯100份，稀土夜光粉10-15份，纳米荧光颜料1.0-1.5份，正硅酸乙酯0.3-0.6份，酒精0.2-0.4份，石蜡0.1-0.3份，酞酸酯偶联剂0.05-0.15份，抗氧剂0.2-0.5份。
所述的一种夜光PE管道，其特征在于所述稀土夜光粉为稀土铝酸盐夜光粉。
所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：按原料的重量组成，将稀土夜光粉、正硅酸乙酯、酒精在55~65℃的搅拌机机中低速搅拌3~8min后，得到混合浆料A，静置待用；
S2：按原料的重量组成，将高密度聚乙烯、石蜡、酞酸酯偶联剂在高混机中进行高速搅拌，控制料温在80-90℃，搅拌5-8min，使高密度聚乙烯表面形成石蜡熔融层，得到混合浆料B；
S3：在步骤S2高混机的混合浆料B中加入步骤S1所得混合浆料A、纳米荧光颜料和抗氧剂，采用低速搅拌2-3min后，将混合后的浆料全部转移至80-90℃烘桶中烘干，以去除浆料中的水分和残留酒精，得到夜光共挤条配料；
S4：以步骤S3所得夜光共挤条配料为挤出原料，利用管道挤出模具在PE管道的外表面共挤出一条厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条，即制得所述的夜光PE管道。
所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于所述管道挤出模具包括口模和压板，所述口模的出料端与压板的一侧端面紧密贴合且固定连接，所述口模的中心设有管材挤出通孔，所述压板的中心设有与管材挤出通孔孔径相同的管材出料通孔，所述管材出料通孔与管材挤出通孔连通；所述口模的出料端端面刻蚀有主流道槽，主流道槽通接有色条出料口，色条出料口刻蚀于口模的出料端端面且所述色条出料口与管材挤出通孔连通，所述口模的侧部设有色条进料口，色条进料口与所述主流道槽连通；所述口模的色条进料口通接有用于浇注色条的共挤机，PE管道配合穿过口模中心的管材挤出通孔和压板中心的管材出料通孔，通过所述共挤机向色条进料口内挤入夜光共挤条，夜光共挤条的挤出温度为200-230℃，挤入的夜光共挤条流经主流道槽和色条出料口并均匀地挤涂在PE管道上，冷却后即制得所述的夜光PE管道。
所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于所述色条出料口呈直槽型结构，所述色条出料口在口模的出料端端面上的刻蚀宽度为10-30mm，刻蚀深度为0.4-0.8mm，以便利于挤出厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条。
相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：
1、本发明通过在PE管道外共挤出一层带状的具有夜光功能的共挤条，其具有结构简单、成本低、余辉时间长、发光亮度高、颜色醒目以及使用寿命长等特点。
2、本发明通过利用管道挤出模具的结构设计，在PE管道的外表面共挤出一条宽度宽、深度浅的均匀带状夜光共挤条，避免常规共挤条存在的中间厚、两侧薄的缺点，提高夜光共挤条在PE管道外表面的覆盖比例，使发光面积更大，同时达到节约成本的效果。
3、本发明采用稀土夜光粉为夜光共挤条的主要发光成分，可以吸收可见光并激发绿色光。稀土夜光粉与纳米荧光颜料复配协同作用，可以吸收一部分可见光或紫外光，激发光波长略长的绿色荧光，并正常反射绿色光线，提高储能效率，使荧光加上反射光颜色更加明亮和鲜艳，提高夜间发光亮度和余辉时长。由此，通过稀土夜光粉与纳米荧光颜料的共同协同作用，既发挥了荧光颜料颜色艳丽的特点，又避免了纳米荧光颜料存在的耐热差缺点，结合稀土夜光粉存在的长效、稳定耐候的优势，从而形成一种更明艳、长耐候、长余辉的夜光产品。
4、本发明采用纳米荧光颜料作为异相成核剂，提高PE管结晶速率，使晶型更细，提高材料透明度，提高发光亮度。本发明的夜光共挤条添加有钛酸酯偶联剂，提高其与PE管树脂相容性，提高耐水解能力。另外，本夜光PE管道可以实现组装产品的全轮廓夜光警示作用，减少安全盲区。
附图说明
图1为本申请的口模的出料端端面的结构示意图；
图2为图1中沿A-A截面结构示意图；
图3为压板的结构示意图；
图4为压板的截面结构示意图；
图5为口模和压板连接的结构示意图；
图中：1-口模，2-压板，3-色条进料口，4-主流道槽，5-色条出料口，61-螺纹孔，62-螺纹通孔，91-管材挤出通孔，92-管材出料通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例：对照图1~5
管道挤出模具包括口模1和压板2，所述口模1的出料端与压板2的一侧端面紧密贴合且固定连接，所述口模1的中心设有管材挤出通孔91，所述压板2的中心设有与管材挤出通孔91孔径相同的管材出料通孔92，所述管材出料通孔92与管材挤出通孔91连通；所述口模1的出料端端面刻蚀有主流道槽4，主流道槽4通接有色条出料口5，色条出料口5刻蚀于口模1的出料端端面且所述色条出料口5与管材挤出通孔91连通，所述口模1的侧部设有色条进料口3，色条进料口3与所述主流道槽4连通。其中色条出料口5刻蚀于口模1的端面，有利于保持挤出压力稳定，避免共挤条随着挤出量波动前后宽度不一。
口模1的出料端与压板2的一侧端面紧密贴合且固定连接，可按以下方式进行：对照图1~5可以看出，压板2上通设有4个螺纹通孔62，4个螺纹通孔62沿管材出料通孔92的外侧环向均匀分布，所述口模1的出料端端面设置4个沿管材挤出通孔91的外侧环向均匀分布的螺纹孔61，螺纹孔61和螺纹通孔62的孔径相同；所述口模1与压板2进行表面接触，4个螺纹通孔62与4个螺纹孔61进行对齐，螺栓穿过螺纹通孔62并与螺纹孔61配合螺接固定，使口模1的出料端与压板2的一侧端面紧密贴合且固定连接。
所述口模1的色条进料口3通接有用于浇注色条的共挤机。对照图1可以看出，所述色条出料口5呈直槽型结构，所述色条出料口5在口模1的出料端端面上的刻蚀宽度为10-30mm，刻蚀深度为0.4-0.8mm，以便利于挤出厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条。由于色条出料口5的宽度为10-30mm且深度为0.4-0.8mm，由此PE管道的外表面涂覆的夜光共挤条的宽度为10-30mm、厚度为0.4-0.8mm的范围内。
以下实施例1和实施例2均采用上述管道挤出模具，在PE管道的外表面共挤出一条厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条，PE管道的外表面挤涂的夜光共挤条的宽度均为20mm、厚度均为0.6mm，且采用的PE管道的外径均为120mm。
其中利用所述管道挤出模具在PE管道的外表面共挤出夜光共挤条的具体过程为：PE管道配合穿过口模1中心的管材挤出通孔91和压板2中心的管材出料通孔92，通过所述共挤机向色条进料口3内挤入夜光共挤条，夜光共挤条的挤出温度为210-220℃，且共挤机的螺杆转速为20-40rpm（以对共挤机内添加的夜光共挤条的配方原料进行搅拌），适当高的温度能提高夜光共挤条配方原料的流动性，提高夜光共挤条配方原料的分散效果。挤入的夜光共挤条流经主流道槽4和色条出料口5并均匀地挤涂在PE管道上，冷却后即制得所述的夜光PE管道。
以下分别说明实施例1和实施例2所使用的夜光共挤条配方原料的组成，稀土夜光粉是购于杭州斯彩化工有限公司的稀土铝酸盐夜光粉，纳米荧光颜料是购自科莱恩化工(中国)有限公司的荧光绿5G，高密度聚乙烯是吉林石化GC100S，钛酸酯偶联剂是购于美国肯瑞奇公司KR-TTS类型NDZ105，抗氧剂是杭州汽巴化工有限公司的受阻酚类抗氧剂1010复配亚磷酸酯抗氧剂168及多元受阻酚类抗氧剂330（质量比例1:1:0.5）。
实施例1：
夜光共挤条由以下重量份的原料组成：高密度聚乙烯100份，稀土夜光粉7份，纳米荧光颜料0.8份，正硅酸乙酯0.4份， 75%酒精0.2份，石蜡0.2份，酞酸酯偶联剂0.1份，抗氧剂0.3份。
实施例2：
夜光共挤条由以下重量份的原料组成：高密度聚乙烯100份，稀土夜光粉12份，纳米荧光颜料1.2份，正硅酸乙酯0.5份，75%酒精0. 4份，石蜡0.2份，酞酸酯偶联剂0.1份，抗氧剂0.35份。
上述实施例1和实施例2中，所述稀土夜光粉为铝酸盐体系和稀土混合物，发绿光，峰值波长为541nm。所述纳米荧光颜料指以苯代三聚氰胺为载体的热固性产品，绿色粉末。
其中，在PE管道上挤涂实施例1或实施例2的夜光共挤条原料，均是采用以下工艺步骤：
S1：按原料的重量组成，将稀土夜光粉、正硅酸乙酯、75%酒精在60℃的搅拌机机中低速搅拌5min后（低速搅拌转速为300转/min），得到混合浆料A，静置待用；本操作有益作用为通过正硅酸乙酯和乙醇形成硅溶胶并在稀土夜光粉表面形成二氧化硅包膜，提高其耐水解能力，低速搅拌避免发黑。
S2：按原料的重量组成，将高密度聚乙烯、石蜡、酞酸酯偶联剂在高混机中进行高速搅拌（高速搅拌转速为1200转/min），控制料温在80-90℃，搅拌6min，使高密度聚乙烯表面形成石蜡熔融层，用于均匀粘附稀土夜光粉和纳米荧光颜料，得到混合浆料B；
S3：在步骤S2高混机的混合浆料B中加入步骤S1所得混合浆料A、纳米荧光颜料和抗氧剂，采用低速搅拌2-3min后（低速搅拌转速为300转/min，低速搅拌避免发黑），将混合后的浆料全部转移至80-90℃烘桶中烘干（烘干时间2-4小时），以去除浆料中的水分和残留酒精，得到夜光共挤条配料；
S4：以步骤S3所得夜光共挤条配料为挤出原料，利用管道挤出模具在PE管道的外表面共挤出一条厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条（挤出温度控制在210-220℃），即制得夜光PE管道。
对实施例1和实施例2所制备得到的夜光PE管道上的带状的夜光共挤条，分别进行性能测试，测试条件均为：D65光源，照度1000lux，时间10min，温度23℃；测试结果如表1所示。
从表1结果可知，利用本发明方法制备的夜光PE管道，具有余辉时间长、发光亮度高等优点。
应用实施例1：
取实施例2的夜光共挤条原料11.475g（其中的稀土夜光粉为1.2g），压成1mm厚的薄片后，于室温下浸泡在100mL的去离子水中，分别于第0、1、3、10和30天，测量水中的pH值，结果如表2中的分组a所示。
将1.2g稀土夜光粉压成1mm厚的薄片后，于室温下浸泡在100mL的去离子水中，分别于第0、1、3、10和30天，测量水中的pH值，结果如表2中的分组b所示。
上述稀土夜光粉是购于杭州斯彩化工有限公司的稀土铝酸盐夜光粉。
从表2可以看出，实施例2的夜光共挤条原料压片后，于室温下浸泡于水中30天，水的pH值基本保持不变。而单独稀土夜光粉压制成片，并于室温下浸泡于水中30天后，水的pH值出现明显的上升。
出现上述现象的原因是：稀土铝酸盐夜光粉存在耐水性差的缺点，其在水中水解后溶液的PH值升高。而本发明的夜光共挤条配料，可有效提高稀土铝酸盐夜光粉的耐水解性能，可有效提高其使用寿面，有利于应用的各种河流水域的环境中。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (4)

1.一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于夜光PE管道包括PE管道以及设置在其外表面的一条带状的夜光共挤条，所述夜光共挤条包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯80-120份，稀土夜光粉5-15份，纳米荧光颜料0.5-1.5份，正硅酸乙酯0.3-0.6份，酒精0.2-0.4份，石蜡0.1-0.3份，钛酸酯偶联剂0.05-0.15份，抗氧剂0.2-0.5份；
所述稀土夜光粉为稀土铝酸盐夜光粉；所述纳米荧光颜料是荧光绿5G；
所述夜光PE管道的制备方法，包括以下步骤：
S1：按原料的重量组成，将稀土夜光粉、正硅酸乙酯、酒精在55~65℃的搅拌机中低速搅拌3~8min后，得到混合浆料A，静置待用；
S2：按原料的重量组成，将高密度聚乙烯、石蜡、钛酸酯偶联剂在高混机中进行高速搅拌，控制料温在80-90℃，搅拌5-8min，使高密度聚乙烯表面形成石蜡熔融层，得到混合浆料B；
S3：在步骤S2高混机的混合浆料B中加入步骤S1所得混合浆料A、纳米荧光颜料和抗氧剂，采用低速搅拌2-3min后，将混合后的浆料全部转移至80-90℃烘桶中烘干，以去除浆料中的水分和残留酒精，得到夜光共挤条配料；
S4：以步骤S3所得夜光共挤条配料为挤出原料，利用管道挤出模具在PE管道的外表面共挤出一条厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条，即制得所述的夜光PE管道。
2.根据权利要求1所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于所述夜光共挤条包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯100份，稀土夜光粉10-15份，纳米荧光颜料1.0-1.5份，正硅酸乙酯0.3-0.6份， 酒精0.2-0.4份，石蜡0.1-0.3份，钛酸酯偶联剂0.05-0.15份，抗氧剂0.2-0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于所述管道挤出模具包括口模（1）和压板（2），所述口模（1）的出料端与压板（2）的一侧端面紧密贴合且固定连接，所述口模（1）的中心设有管材挤出通孔（91），所述压板（2）的中心设有与管材挤出通孔（91）孔径相同的管材出料通孔（92），所述管材出料通孔（92）与管材挤出通孔（91）连通；所述口模（1）的出料端端面刻蚀有主流道槽（4），主流道槽（4）通接有色条出料口（5），色条出料口（5）刻蚀于口模（1）的出料端端面且所述色条出料口（5）与管材挤出通孔（91）连通，所述口模（1）的侧部设有色条进料口（3），色条进料口（3）与所述主流道槽（4）连通；
所述口模（1）的色条进料口（3）通接有用于浇注色条的共挤机，PE管道配合穿过口模（1）中心的管材挤出通孔（91）和压板（2）中心的管材出料通孔（92），通过所述共挤机向色条进料口（3）内挤入夜光共挤条，夜光共挤条的挤出温度为200-230℃，挤入的夜光共挤条流经主流道槽（4）和色条出料口（5）并均匀地挤涂在PE管道上，冷却后即制得所述的夜光PE管道。
4.根据权利要求3所述的一种夜光PE管道的制备方法，其特征在于所述色条出料口（5）呈直槽型结构，所述色条出料口（5）在口模（1）的出料端端面上的刻蚀宽度为10-30mm，刻蚀深度为0.4-0.8mm，以便利于挤出厚度薄且厚度均匀的夜光共挤条。
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