CN111019223B - 用于双壁波纹管外层的hdpe复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料及其制备方法，包括以下原料：HDPE、线性高压料、PE100级HDPE、表面处理后的滑石粉、内润滑剂、外润滑剂、偶联协同剂、抗氧剂、色母；将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；将剩余原料加入高速混机中混合均匀；将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；本发明制备的复合材料用于双壁波纹管外层的生产，环刚度、冲击性能、环柔性能等各项指标均能满足国标规定要求，并且具有外观颜色均匀、平整光滑，生产和管材性能稳定，生产成本低等优点。

Description

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料改性技术领域，具体涉及一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法。
背景技术
双壁波纹管排水管广泛应用于城市排水管网。传统上，为了达到双壁波纹管的国家规定的环刚度、抗冲击能力、环柔等性能要求，在生产双壁波纹管外层时使用树脂(HDPE或者PP)与合适的增刚功能母料、高压料等其它物料按一定的比例混合均匀后进行使用(俗称混配料)。使用混配料容易出现以下问题：1)挤出螺杆为单螺杆，对混配料的混炼能力有限，管材产品外观粗糙，容易产生缺陷性能不稳定等因素；2)混配料塑化混炼对工艺要求较高，产品成品率较低；3)由于各种物料比重、形貌、静电等差异导致混配料局部不均匀，管材性能不稳定，管重波动较大。
双壁波纹管外层专用料作为一种均相的HDPE复合材料，是其性能优异，可广泛应用于城市排水管网，其关键的理化性能指标为表1所示；
表1
Figure BDA0002340983820000011
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量份的原料：20～100份HDPE、1～50份线性高压料、1～50份PE100级HDPE、10～60份表面处理后的滑石粉、0.2～2份内润滑剂、0.2～1份外润滑剂、0.2～2.5份偶联协同剂、0.1～0.5份抗氧剂、1～3份色母。
优选的是，包括以下重量份的原料：88份HDPE、20份线性高压料、15份PE100级HDPE、30份表面处理后的滑石粉、1份内润滑剂、0.5份外润滑剂、1.5份偶联协同剂、0.3份抗氧剂、2份色母。
优选的是，还包括以下组分的原料：改性玄武岩纤维5～10份、季戊四醇1～3份、硫酸钡0.5～1.5份、纳米二氧化钛3～5份；
所述改性玄武岩纤维的制备方法为：按重量份，将10～30份玄武岩纤维和100～120份丙酮与水的混合液加入超临界装置中，在温度为360℃～400℃和压力为12MPa～25MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡30～60min，烘干，得到预处理玄武岩纤维；所述丙酮与水的重量比为5:2；取5～8份预处理玄武岩纤维和20～25份多巴胺盐酸溶液加入真空包装袋进行真空包装，控制真空度为0.1MPa；将真空包装袋放入高静压处理设备中，将加压腔体密封，加压进行高静压处理，清洗，干燥得到改性玄武岩纤维；所述高静压处理的参数为：以15～20MPa/s的升压速度升至350～600MPa，在常温下保压处理30～60min；在高静压处理过程中将真空包装袋采用锡纸进行包裹实现避光；所述多巴胺盐酸溶液的浓度为20～25mg/mL。
优选的是，包括以下重量份的原料：85份HDPE、20份线性高压料、12份高压料、16份PE100级HDPE、25份表面处理后的滑石粉、20份表面处理的重钙粉1份内润滑剂、0.5份外润滑剂、1.5份偶联协同剂、1份辅助分散剂、0.2份抗氧剂、1份色母、改性玄武岩纤维8份、季戊四醇2份、硫酸钡1份、纳米二氧化钛4份.
优选的是，所述HDPE中杂质聚丙乙烯塑料含量小于5％，其他类杂质塑料含量小于2％。
优选的是，所述的线性高压料为回收颗粒均匀的团粒料、经过造粒拉条的颗粒料、原生料中的任意一种；所述PE100级HDPE为回收破碎料、回收造粒料、原生料中的任意一种。
优选的是，所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量份，将10～15份滑石粉分散于60～75份有机溶剂中，配置成悬浮液，加入1～1.5份硅铝酸酯偶联剂，在70～85℃下搅拌2～5h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述有机溶剂为环己烷；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
优选的是，所述外润滑剂为石蜡、液体石蜡、微晶石蜡中的一种或几种；所述内润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种几种；所述偶联协同剂为硬脂酸；所述抗氧剂为2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、抗氧剂1010、抗氧剂168、磷酸三苯酯、磷酸二苯基异癸酯中的一种或几种；所述色母是含碳量≥40％的色母。
本发明还提供一种如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量份，将剩余原料加入高速混机中混合均匀；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，所述双螺杆挤出机螺杆长径比为40：1～48：1，加工温度：单螺杆：180～250℃，双螺杆170～210℃，双螺杆转速：200～600转/分，高速混合机转速为100～300转/分，混合时间为2～8分钟。
本发明还提供一种如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将所有原料加入高速混机中混合均匀；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，所述双螺杆挤出机螺杆长径比为40：1～48：1，加工温度：170～210℃，双螺杆转速：200～600转/分，高速混合机转速为100～300转/分，混合时间为2～8分钟。
本发明至少包括以下有益效果：本发明制备的复合材料用于双壁波纹管外层的生产，环刚度、冲击性能、环柔性能等各项指标均能满足国标规定要求，并且具有外观颜色均匀、平整光滑，生产和管材性能稳定，生产成本低等优点。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：95公斤HDPE、16公斤线性高压料(回收颗粒)、10公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、40公斤表面处理后的滑石粉、0.6公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.4公斤外润滑剂58号石蜡、0.5公斤硬脂酸、0.2公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、1公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为180℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区180℃，2～5区200℃、6区195℃、7区190℃、8区185℃、9区175℃、10区165℃、机头160℃、滤网磨头160℃。
实施例2：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：98.3公斤HDPE、8公斤线性高压料(回收颗粒)、28公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、0.6公斤内润滑剂硬脂酸锌、0.6公斤内润滑剂聚乙烯蜡、0.4公斤外润滑剂58号石蜡、0.5公斤硬脂酸、0.1公斤抗氧剂磷酸二苯基异癸酯、1公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将12公斤滑石粉分散于65公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.2公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为190℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区210℃、6区200℃、7区195℃、8区180℃、9区180℃、10区175℃、机头170℃、滤网磨头165℃。
实施例3：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：91.6公斤HDPE、36公斤线性高压料(回收颗粒)、8公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、55公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.4公斤外润滑剂58号石蜡、0.5公斤硬脂酸、0.2公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、1公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将所有原料加入高速混机中混合均匀；高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区200℃、6区190℃、7区185℃、8区180℃、9区170℃、10区160℃、机头150℃、滤网磨头155℃。
实施例4：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88.6公斤HDPE、48公斤线性高压料(回收颗粒)、3公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、60公斤表面处理后的滑石粉、0.6公斤内润滑剂硬脂酸锌、0.2公斤外润滑剂58号石蜡、0.5公斤硬脂酸、0.2公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、1公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将所有原料加入高速混机中混合均匀；高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区180℃，2～5区200℃、6区190℃、7区180℃、8区175℃、9区165℃、10区155℃、机头150℃、滤网磨头150℃。
实施例5：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：74公斤HDPE、16公斤线性高压料(回收颗粒)、50公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、70公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸锌、0.8公斤内润滑剂聚乙烯蜡、0.4公斤外润滑剂58号石蜡、0.5公斤硬脂酸、0.2公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、1公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为190℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区220℃、6区210℃、7区200℃、8区195℃、9区185℃、10区175℃、机头170℃、滤网磨头165℃。
实施例6：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为180℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区180℃，2～5区200℃、6区195℃、7区190℃、8区185℃、9区175℃、10区165℃、机头160℃、滤网磨头160℃。
实施例7：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母、玄武岩纤维8公斤、季戊四醇2公斤、硫酸钡1公斤、纳米二氧化钛4公斤；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为180℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区180℃，2～5区200℃、6区195℃、7区190℃、8区185℃、9区175℃、10区165℃、机头160℃、滤网磨头160℃。
实施例8：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母、改性玄武岩纤维8份、季戊四醇2份、硫酸钡1份、纳米二氧化钛4份；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm；
所述改性玄武岩纤维的制备方法为：按重量，将20g玄武岩纤维和120g丙酮与水的混合液加入超临界装置中，在温度为380℃和压力为20MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡60min，烘干，得到预处理玄武岩纤维；所述丙酮与水的重量比为5:2；取8g预处理玄武岩纤维和20g多巴胺盐酸溶液加入真空包装袋进行真空包装，控制真空度为0.1MPa；将真空包装袋放入高静压处理设备中，将加压腔体密封，加压进行高静压处理，清洗，干燥得到改性玄武岩纤维；所述高静压处理的参数为：以20MPa/s的升压速度升至500MPa，在常温下保压处理60min；在高静压处理过程中将真空包装袋采用锡纸进行包裹实现避光；所述多巴胺盐酸溶液的浓度为25mg/mL；可以采用分批多次制备得到改性玄武岩纤维；采用超临界丙酮-水体系对玄武岩纤维进行处理，可以提高玄武岩纤维的表面活性；进一步采用多巴胺盐酸溶液对玄武岩纤维进行处理，可以提高玄武岩纤维与其他原料的相容性；采用将改性玄武岩纤维加入来制备双壁波纹管外层的HDPE复合材料，其能够显著提高双壁波纹管的力学性能，
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量，将剩余原料加入高速混机中混合均匀，高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，设定单螺杆转速为80r/min，温度设置为1段为180℃，2段为250℃，3～5段设置为230℃、6段设置为220℃，出料口温度设置为190℃；双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区180℃，2～5区200℃、6区195℃、7区190℃、8区185℃、9区175℃、10区165℃、机头160℃、滤网磨头160℃。
实施例9：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将所有原料加入高速混机中混合均匀；高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区200℃、6区190℃、7区185℃、8区180℃、9区170℃、10区160℃、机头150℃、滤网磨头155℃。
实施例10：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母、玄武岩纤维8公斤、季戊四醇2公斤、硫酸钡1公斤、纳米二氧化钛4公斤；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm。
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将所有原料加入高速混机中混合均匀；高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区200℃、6区190℃、7区185℃、8区180℃、9区170℃、10区160℃、机头150℃、滤网磨头155℃。
实施例11：
一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，包括以下重量的原料：88公斤HDPE、20公斤线性高压料(回收颗粒)、15公斤PE100级HDPE(HDPE桶破碎料)、30公斤表面处理后的滑石粉、1公斤内润滑剂硬脂酸钙、0.5公斤外润滑剂58号石蜡、1.5公斤硬脂酸、0.3公斤抗氧剂2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、2公斤色母、改性玄武岩纤维8份、季戊四醇2份、硫酸钡1份、纳米二氧化钛4份；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量，将15公斤滑石粉分散于75公斤有机溶剂环己烷中，配置成悬浮液，加入1.5公斤硅铝酸酯偶联剂，在85℃下搅拌3h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm；
所述改性玄武岩纤维的制备方法为：按重量，将20g玄武岩纤维和120g丙酮与水的混合液加入超临界装置中，在温度为380℃和压力为20MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡60min，烘干，得到预处理玄武岩纤维；所述丙酮与水的重量比为5:2；取8g预处理玄武岩纤维和20g多巴胺盐酸溶液加入真空包装袋进行真空包装，控制真空度为0.1MPa；将真空包装袋放入高静压处理设备中，将加压腔体密封，加压进行高静压处理，清洗，干燥得到改性玄武岩纤维；所述高静压处理的参数为：以20MPa/s的升压速度升至500MPa，在常温下保压处理60min；在高静压处理过程中将真空包装袋采用锡纸进行包裹实现避光；所述多巴胺盐酸溶液的浓度为25mg/mL；
如上述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量，将所有原料加入高速混机中混合均匀；高速混合机转速200转/分，混合时间5分钟；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，双螺杆长径比为40：1、主机转速为350r/min，温度设置为：1区190℃，2～5区200℃、6区190℃、7区185℃、8区180℃、9区170℃、10区160℃、机头150℃、滤网磨头155℃。
对本发明实施例1～11制得的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料进行如下性能测试：
1、材料的物性测试，按照GB/T3682、GB/T1033对实施例制得的材料分别进行熔融指数、比重测试。按照GB/T1843、GB/T1040测试标准要求的拉伸、冲击样条，按照GB/T1843、GB/T1040测试标准，在相同条件下，分别测定各个拉伸样条的断裂伸长率和冲击样条的冲击强度，记录在表2和表3中；
2、将实施例制得的材料进行下游双壁波纹管生产企业使用，生产出双壁波纹管产品。对管材产品按GB/T19472.1-2004规定条件进行处理和测试，测试结果记录在表2和表3中。
冲击强度和断裂伸长率的是管材韧性和冲击性能的体现，弯曲模量(GB/T9341)是管材刚度的体现。
表2
Figure BDA0002340983820000141
表3
Figure BDA0002340983820000151
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims (4)

1.一种用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：20~100份HDPE、1~50份线性高压料、1~50份PE100级HDPE、10~60份表面处理后的滑石粉、0.2~2份内润滑剂、0.2~1份外润滑剂、0.2~2.5份偶联协同剂、0.1~0.5份抗氧剂、1~3份色母、改性玄武岩纤维5~10份、季戊四醇1~3份、硫酸钡0.5~1.5份、纳米二氧化钛3~5份；
所述改性玄武岩纤维的制备方法为：按重量份，将10~30份玄武岩纤维和100~120份丙酮与水的混合液加入超临界装置中，在温度为360℃~400℃和压力为12MPa~25MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡30~60min，烘干，得到预处理玄武岩纤维；所述丙酮与水的重量比为5:2；取5~8份预处理玄武岩纤维和20~25份多巴胺盐酸溶液加入真空包装袋进行真空包装，控制真空度为0.1MPa；将真空包装袋放入高静压处理设备中，将加压腔体密封，加压进行高静压处理，清洗，干燥得到改性玄武岩纤维；所述高静压处理的参数为：以15~20MPa/s的升压速度升至350~600MPa，在常温下保压处理30~60min；在高静压处理过程中将真空包装袋采用锡纸进行包裹实现避光；所述多巴胺盐酸溶液的浓度为20~25mg/mL；
所述外润滑剂为58号石蜡；所述内润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种几种；所述偶联协同剂为硬脂酸；
所述表面处理后的滑石粉的表面处理方法为：按重量份，将10~15份滑石粉分散于60~75份有机溶剂中，配置成悬浮液，加入1~1.5份硅铝酸酯偶联剂，在70~85℃下搅拌2~5h，经过滤、洗涤、干燥得到表面处理后的滑石粉；所述有机溶剂为环己烷；所述滑石粉的粉体细度D97≤24μm，平均粒径≤10.5μm；
所述抗氧剂为2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚、抗氧剂1010、抗氧剂168、磷酸三苯酯、磷酸二苯基异癸酯中的一种或几种；
其中，用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；
步骤二、按重量份，将剩余原料加入高速混机中混合均匀；
步骤三、将步骤二混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到双壁波纹管外层专用HDPE复合材料；
其中，所述双螺杆挤出机螺杆长径比为40：1~48：1，加工温度：单螺杆：180~250℃，双螺杆170~210℃，双螺杆转速：200~600转/分，高速混合机转速为100~300转/分，混合时间为2~8分钟。
2.如权利要求1所述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：88份HDPE、20份线性高压料、15份PE100级HDPE、30份表面处理后的滑石粉、1份内润滑剂、0.5份外润滑剂、1.5份偶联协同剂、0.3份抗氧剂、2份色母、改性玄武岩纤维8份、季戊四醇2份、硫酸钡1份、纳米二氧化钛4份。
3.如权利要求1所述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，其特征在于，所述的线性高压料为回收颗粒均匀的团粒料、经过造粒拉条的颗粒料、原生料中的任意一种；所述PE100级HDPE为回收破碎料、回收造粒料、原生料中的任意一种。
4.如权利要求1所述的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，其特征在于，所述用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，替换为以下步骤：
步骤一、按重量份，将所有原料加入高速混机中混合均匀；
步骤二、将混好的物料用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中进行混炼、挤出、再经过冷却、切粒得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；
其中，所述双螺杆挤出机螺杆长径比为40：1~48：1，加工温度：170~210℃，双螺杆转速：200~600转/分，高速混合机转速为100~300转/分，混合时间为2~8分钟。
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