CN111440379A - 一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料及制备方法，该混合材料按组分百分比计，包括以下组分：高密度聚乙烯67.99％‑53.68％；聚丙烯腈纤维2.04％‑4.30％；乙烯‑辛烯共聚物6.80％‑10.74％；过氧化二异丙苯0.21％‑0.43％；高岭土20.40％‑26.84％；顺丁烯二酸酐2.04％‑3.23％；2‑(2‑羟基‑3‑叔丁基‑5‑甲基苯基)‑5‑氯苯并三唑0.21％‑0.38％；磷酸锆载银0.34％‑0.43％。本发明针对管材理化性能要求和使用条件需要做优化用料配置和深加工增值处理，提高了管材的理化性能指标和长期稳定性并回落了用料配方成本。

Description

一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料及制备方法

技术领域

本发明涉及波纹管材料技术领域，特别是涉及一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料及制备方法。

背景技术

现阶段国内管业企业制作加工的高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管均采用高密度聚乙烯(HDPE)和黑色母等共混挤出加工，使产品成本居高不下；为了回落用料配方成本普遍填加外部回收料，使产品质量无法保证。大大影响了产品市场的竞争优势和理化技术指标的长期稳定性。

发明内容

鉴于上述状况，本发明提供一种制作高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管的混合材料，针对管材理化性能要求和使用条件需要做优化用料配置和深加工增值处理，提高了管材的理化性能指标和长期稳定性并回落了用料配方成本。

本发明的技术方案为：

一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料，按组分百分比计，包括以下组分：

其中，所述高岭土包括以下组分：

SiO₂ 46.54％；

Al₂O₃ 39.50％；

H₂O 13.96％。

上述制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料的制备方法，包括：

按组分百分比，准备各组分；

在60-70℃的高温下，将所有组分混合10min；

在10-20℃的温度下，冷却分散10min；

然后依次进行存入料筒、混合原料、挤出塑化、口模定径、扩口成型、喷淋冷却、定尺切割、检验喷码、包装入库，得到高密度聚乙烯双壁波纹管。

本发明的作用机理为：

1、高密度聚乙烯(HDPE)-[-CH₂-CH₂-]n-为本发明配方用料结构的基体，是符合本发明设计方案的实施技术条件和国家用料标准的技术政策。

2、聚丙烯腈纤维(PAN)(C₃H₃N)n为增强增韧剂：是一种以丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯磺酸钠三单体，采用二甲基甲酰胺、二甲基亚砜有机溶剂溶解三单体共聚得到聚丙烯腈溶液并经纺丝工艺制成的单丝纤维。是一种能改善聚乙烯双壁波纹管环刚度、环柔性、抗撕裂强度等弹性模量性能的物理性作用的高分子材料。其纤维在本发明共聚物熔体中因受到高温和剪切作用而形成不熔融的蜷曲形变、分散混合和不同方向的均匀的支撑结构。大大提高了聚乙烯双壁波纹管的环刚度、环柔性、抗冲击性及耐快速裂纹扩展和耐慢速裂纹增长的物理性能。

3、乙烯-辛烯共聚物(POE)C₈H₁C₂H₄为刚柔弹性剂：是乙烯-辛烯单体采用茂金属催化剂共聚得到的高分子材料；是共聚物链中辛烯柔软性链段和辛烯加入聚乙烯链中破坏了结晶区形成的柔软性链段与聚乙烯结晶区的刚性链段形成的刚柔弹性体。其弹性体在本发明共聚物材料中，解决了聚乙烯双壁波纹管环刚度与环柔性互适并存的技术难题并在受到外力作用发生形变时，当除去外力后能恢复原形的增值性的高弹形变。

4、过氧化二异丙苯(DCP)C₁₈H₂₂O₂为交联剂：其作用机理是因受热分解生成自由基，自由基分解聚乙烯分子链侧基氢原子生成枯基醇，使聚乙烯主链碳原子成为自由基。当两个碳原子相遇键合形成交联结构。是一种能改变本发明用料基体聚乙烯分子链结构形态从而改善力学性能的交联剂。通过添加剂量和温度工艺的控制，使本发明用料基体聚乙烯分子链形成乙阶交联度和不改变可溶可熔的热塑性特征。

5、高岭土(TXST₁)(SiO₂46.54％-Al₂O₃39.50％-H₂O13.96％)为填充剂：是一种以高岭石族矿物为原料，采用磨粉、煅烧等工艺制得的无机铝硅酸盐填充料。是填充增量、改性增强的辅料，能与本发明用料基体聚乙烯达到分子水平的均相体系；能在聚乙烯黏流态条件下打开分子链间引力形成空洞时插入缝隙从而增加空洞闭合的紧密度，达到降低产品用料配方成本和稳定产品收缩尺寸。

6、顺丁烯二酸酐(PE-g-MAH-GR207)C₄H₂O为相容剂：是醛基极性基团和烯烃非极性链段，在熔融剪切作用下，其酸酐基团与极性基团发生脱水反应形成化学键，使非极性聚合物主链引入极性侧基并与极性聚合物支链产生活性接枝形成共聚物材料。其接枝用料组分在共混体系中，既保持了独立材料的特性，又在共聚物体系中兼具较好的相容性和协作性，实现了集不同材料特性优势来补充单一材料特性不足的完美结合。

7、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-326)-C₁₇H₁₈N₃OCln-为光稳定剂：可吸收太阳光辐射光波290-380nm紫外线。当光稳定剂吸收光能分解氢键时(光稳定剂生成分子内氢键)其吸收能量以热能形式耗散放出。化解了紫外光对共聚物材料的降解作用。

8、磷酸锆载银(XDK-201)α-Zr(HPO₄)₂·H₂O为抗菌剂：是以磷酸锆为载体，Ag(银)、Cu(铜)、NI(镍)、Zn(锌)等金属离子为抗菌离子的无机抗菌剂。在管材埋置地下使用过程中，抗菌剂缓释溶出带正电荷的金属离子与带负电荷的微生物细胞膜产生库伦(C)吸附并钻入微生物细胞核，终止微生物蛋白质氨基、羟基、巯基等功能基团合成活性酶。达到广谱高效的抗菌功效、有效杀灭和抑制各类微生物菌株的繁衍，避免管材在地下使用过程中，由于受微生物细菌侵蚀造成性能的退化，延长了管材的使用寿命。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明针对管材环刚度较低、环柔性较差、环刚度与环柔性互适并存达标困难等技术难题，做优化用料配置和深加工增值处理并合理匹配制作工艺。从而，解决了管材环刚度与环柔性互适并存达标困难的技术难题并在受到外力作用发生形变时，当除去外力后能恢复原形的增值性的高弹形变。提高了管材的理化性能指标、回落了用料配方成本、延长了管材的使用寿命。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料，按组分百分比计，包括以下组分：

其中，所述高岭土包括以下组分：

SiO₂ 46.54％；

Al₂O₃ 39.50％；

H₂O 13.96％。

制备工艺如下：

1、按原料组分占比和序号依次罐装在高速混料机容器内，然后启动电源开关搅拌5-10min，其电机转速≥750转/min，待物料混合均匀后关闭电源开关、抽出出料挡板，使混合料徐徐流入料筒内待下一道工序使用。

2、将料筒内混合料接入1#外层和2#内层挤出机上料吸管吸入挤出机料筒内，然后启动电源开关，使1#和2#主机螺杆同步缓慢运转并抽出喂料挡板，使混合料徐徐流入机筒加料段。通过螺杆逆行运转把物料推挤到压缩段、计量段、机头口模，使管材内层和外层共同挤出，再进入波纹成型机进行成型牵引、喷淋冷却、定尺切割、修整存放、检验入库。

混合原料→挤出塑化→口模定径→扩口成型→喷淋冷却→定尺切割→检验喷码→包装入库。

管材外壁和内壁复合成型工艺是采用外壁波纹真空吸附定径、冷却定型和波纹成型机传动牵引；内壁是采用压缩空气吹胀和内径定径套真空定径、冷却定型的双层作用的波纹复合成型。在线扩口时先关闭水套真空，然后释放夹层气，在夹层气排出后，再打开压缩空气阀门，使扩口段内壁充气，外壁扩口段模块抽真空(真空度≥0.8Mpa)同时控制扩口速度和扩口气压，以保证双层壁承插扩口的标准成型。

原产品技术指标及检验达标率(执行国家标准GB/T19472.1-2004)

1、环刚度(kN/m2)

SN8≥8KN/m2

SN6.3≥6.3KN/m2

SN12.5≥12.5KN/m2

SN16≥16KN/m2

规格DN/lD≥200mm

其检验结果为组批达标率≤88％。

2、环柔性

当试验力连续增加，试样在垂直方向外径变形量为原外径30％时，试样无反向弯曲、无破裂。

其检验结果为组批达标率≤90％。

本发明产品技术指标及检验达标率

1、环刚度(kN/m2)

SN8≥8.5KN/m2

SN6.3≥6.8KN/m2

SN12.5≥13KN/m2

SN16≥16.7KN/m2

规格DN/lD≥200mm

其检验结果为组批技术指标平均提高≥5.15％；组批达标率提高到≥98％。

2、环柔性

当试验力连续增加，试样在垂直方向外径变形量为原外径30％时，试样无反向弯曲、无破裂。

其检验结果为组批达标率提高到≥99％。

原产品与本发明产品技术指标及检验达标率对比结论：

1、环刚度(kN/m2)

采用本发明混合料制作的产品比原产品技术指标平均提高5.15％；达标率提高到≥98％/组批。

2、环柔性

采用本发明混合料制作的产品达标率比原产品达标率提高到≥99％/组批。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料，其特征在于，按组分百分比计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料，其特征在于，所述高岭土包括以下组分：

SiO₂ 46.54％；

Al₂O₃ 39.50％；

H₂O 13.96％。

3.权利要求1所述的制作高密度聚乙烯双壁波纹管的混合材料的制备方法，其特征在于，包括：

按组分百分比，准备各组分；

在60-70℃的高温下，将所有组分混合10min；

在10-20℃的温度下，冷却分散10min；

然后依次进行存入料筒、混合原料、挤出塑化、口模定径、扩口成型、喷淋冷却、定尺切割、检验喷码、包装入库，得到高密度聚乙烯双壁波纹管。