CN112011110A - 一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，属于浮标望板加工技术领域，包括如下步骤：(1)高岭土预加工处理、(2)玻璃纤维预加工处理、(3)复合添加料制备、(4)原材料称取处理、(5)混炼处理、(6)挤出造型处理。本发明制备方法工艺简单，各步骤搭配合理，易于推广应用，制得的聚乙烯浮标望板具有强度高、耐候性强、使用寿命长、使用品质稳定的特点，克服了现有产品的使用弊端。

Description

一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法
技术领域
本发明属于浮标望板加工技术领域，具体涉及一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法。
背景技术
浮标是浮于水面的一种航标，通过锚链锚碇于水底以固定标位，浮标应用广泛，其功能是标示航道范围，指示浅滩或危及航行安全的障碍物，在昼夜通航的水域上所设的浮标，带有发光灯器的灯浮，更是船舶航行的安全保证，浮标由浮体、尾管、灯架、锚链等部件组成，浮体是浮标浮力的提供者，它所提供的浮力足以平衡整标及其系留索的重力。荷载灯具及其他部件的灯架由固定在浮体上的支架和固定在支架上的数块浮标望板构成，目前的浮标望板大多采用单一材料钢板做成的，由于望板表面积大，在水中特别是在海水中容易受到腐蚀，表面的油漆容易脱落，因此使用周期较短，维护保养频繁，同时望板一般都是采用钢板制造，因此安装在浮标上部使整个浮体上部重量增加，使浮标整体稳性有了大幅度减小，安全性能也比较差。故需要寻求一种使用性能更好的、寿命更长的新型浮标望板。虽然现在有人使用聚乙烯材料制备浮标望板，有效的改善了钢材浮标望板耐腐性不佳的问题，但因其强度等弊端，导致未能有效的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，40～50min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理10～15min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理2～3min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1～1.5h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理20～25min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2～2.5h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：70～75份低密度聚乙烯、30～40份高密度聚乙烯、10～15份聚丙烯、3～7份焦磷酸钠、2～5份硬脂酸锌、1～3份硬脂酸钙、3～6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.8～1.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～2份凡士林、6～9份步骤(2)制得的复合添加料、5～8份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，45～50min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
进一步的，步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为780～860℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1～2％；操作c中所述的干燥的温度为90～100℃。
进一步的，步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为1.5～2.5％；操作b中所述的干燥的温度为85～90℃。
进一步的，步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为1～2:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为55～60ml/min、氢气的导入流量为60～70ml/min、氩气的导入流量为580～620ml/min，还将反应釜内的压力增至0.55～0.65MPa。
进一步的，步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为70～75℃。
进一步的，步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为115～125℃。
进一步的，步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为165～170℃、二区温度为180～185℃、三区温度为200～205℃、四区温度为220～230℃。
本发明提供了一种新型的聚乙烯浮标望板的制备方法，使用聚乙烯为主材制备而成，克服了传统钢材等金属结构的浮标望板的使用弊端。在制备中使用了复合添加料成分，此成分是以高岭土和玻璃纤维共同加工制成，先对高岭土进行了煅烧、碱液浸泡的预加工处理，有效的提升了高岭土的比表面积及吸附能力，然后对玻璃纤维进行酸浸的预加工处理,改善了其表面活性及后续的反应能力，之后在复合添加料制备中，将高岭土和玻璃纤维共混，再至于含有丙烷、氢气和氩气的高温环境中，利用高岭土和玻璃纤维中的氧化铁在氢气气氛下被还原成原子态铁，铁原子进一步催化丙烷碳源裂解，从而会在两者的表面上沉积长出了活性石墨烯层，此活性石墨烯层直接反应生出，与高岭土和玻璃纤维的结合强度高，并显著改善了两者的表面结构，使其在聚乙烯基体中的分散结合性明显提升，增强了各组织结构间的结合强力，进而有效的提升了浮标望板的力学强度等，并且高岭土的颗粒状与玻璃纤维的纤维丝状结构配合，能更好的提升组织间的结合稳定性，进一步改善了浮标望板的力学品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明制备方法工艺简单，各步骤搭配合理，易于推广应用，制得的聚乙烯浮标望板具有强度高、耐候性强、使用寿命长、使用品质稳定的特点，克服了现有产品的使用弊端，极具市场竞争力。
具体实施方式
一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，40～50min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理10～15min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理2～3min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1～1.5h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理20～25min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2～2.5h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：70～75份低密度聚乙烯、30～40份高密度聚乙烯、10～15份聚丙烯、3～7份焦磷酸钠、2～5份硬脂酸锌、1～3份硬脂酸钙、3～6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.8～1.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～2份凡士林、6～9份步骤(2)制得的复合添加料、5～8份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，45～50min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为780～860℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1～2％；操作c中所述的干燥的温度为90～100℃。
步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为1.5～2.5％；操作b中所述的干燥的温度为85～90℃。
步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为1～2:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为55～60ml/min、氢气的导入流量为60～70ml/min、氩气的导入流量为580～620ml/min，还将反应釜内的压力增至0.55～0.65MPa。
步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为70～75℃。
步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为115～125℃。
步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为165～170℃、二区温度为180～185℃、三区温度为200～205℃、四区温度为220～230℃。
为了对本发明做更进一步的解释说明，下面结合具体实施例来进行。
实施例1
一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，40min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理10min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理2min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理20min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：70份低密度聚乙烯、30份高密度聚乙烯、10份聚丙烯、3份焦磷酸钠、2份硬脂酸锌、1份硬脂酸钙、3份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.8份抗氧剂、0.1份紫外线吸收剂、1份凡士林、6份步骤(2)制得的复合添加料、5份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，45min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为780℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1％；操作c中所述的干燥的温度为90℃。
步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为1.5％；操作b中所述的干燥的温度为85℃。
步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为1:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为55ml/min、氢气的导入流量为60ml/min、氩气的导入流量为580ml/min，还将反应釜内的压力增至0.55MPa。
步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为70℃。
步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为115℃。
步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为165℃、二区温度为180℃、三区温度为200℃、四区温度为220℃。
实施例2
一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，45min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理13min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理2.5min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1.2h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理24min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2.3h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：74份低密度聚乙烯、35份高密度聚乙烯、12份聚丙烯、6份焦磷酸钠、4份硬脂酸锌、2份硬脂酸钙、5份脂肪醇聚氧乙烯醚、1份抗氧剂、0.2份紫外线吸收剂、1.6份凡士林、8份步骤(2)制得的复合添加料、7份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，48min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为830℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1.5％；操作c中所述的干燥的温度为96℃。
步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为2％；操作b中所述的干燥的温度为88℃。
步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为1.6:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为58ml/min、氢气的导入流量为65ml/min、氩气的导入流量为600ml/min，还将反应釜内的压力增至0.60MPa。
步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为73℃。
步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为120℃。
步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为168℃、二区温度为183℃、三区温度为202℃、四区温度为225℃。
实施例3
一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，50min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理15min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理3min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1.5h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理25min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2.5h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：75份低密度聚乙烯、40份高密度聚乙烯、15份聚丙烯、7份焦磷酸钠、5份硬脂酸锌、3份硬脂酸钙、6份脂肪醇聚氧乙烯醚、1.4份抗氧剂、0.3份紫外线吸收剂、2份凡士林、9份步骤(2)制得的复合添加料、8份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，50min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为860℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为2％；操作c中所述的干燥的温度为100℃。
步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为2.5％；操作b中所述的干燥的温度为90℃。
步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为2:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为60ml/min、氢气的导入流量为70ml/min、氩气的导入流量为620ml/min，还将反应釜内的压力增至0.65MPa。
步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为75℃。
步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为125℃。
步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为170℃、二区温度为185℃、三区温度为205℃、四区温度为230℃。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，区别仅在于省去了步骤(1)高岭土预加工处理，及后续对应的高岭土的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，区别仅在于省去了步骤(2)玻璃纤维预加工处理，及后续对应的玻璃纤维的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，区别仅在于省去了步骤(3)复合添加料制备，及后续对应的复合添加料的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
上述实施例中所用的低密度聚乙烯的密度均为0.92～0.925g/cm3，所用的高密度聚乙烯的密度均为0.95～0.955g/cm3。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3对应制得的聚乙烯材料进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
Figure BDA0002646796700000101
注：上表1中所述的拉伸屈服应力参照GB/T1040.2-2006进行测试；所述的简支梁缺口冲击强度参照GB/T1043.1-2008进行测试；所述的表面电阻率参照ASTM D-257进行测试。
由上表1可以看出，本发明方法制得的聚乙烯浮标望板的整体强度特性得到了显著的提升，且综合使用品质得到了明显的改善，使其在实际使用过程中稳定性更好，极具市场竞争力和实用价值。

Claims (7)

1.一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)高岭土预加工处理：
a.先将高岭土放入到高温炉内进行煅烧处理，40～50min后取出备用；
b.然后将高岭土浸入到氢氧化钠溶液中，浸泡处理10～15min后滤出备用；
c.最后用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(2)玻璃纤维预加工处理：
a.将玻璃纤维浸入到磷酸溶液中，处理2～3min后取出备用；
b.用去离子水冲洗一遍后，干燥至恒重后备用；
(3)复合添加料制备：
a.将步骤(1)处理后的高岭土和步骤(2)处理后的玻璃纤维共同混合放入到反应釜内，然后向反应釜内导入混合气体，加热反应处理1～1.5h后取出备用；
b.将操作a处理后的物料浸入到钛酸酯偶联剂溶液中，不断搅拌浸泡处理20～25min后滤出备用；
c.用去离子水对操作b处理后的物料冲洗一遍后，再将其放入到热风干燥箱内进行干燥处理，2～2.5h后取出得复合添加料备用；
(4)原材料称取处理：
按对应重量份称取下列原材料备用：70～75份低密度聚乙烯、30～40份高密度聚乙烯、10～15份聚丙烯、3～7份焦磷酸钠、2～5份硬脂酸锌、1～3份硬脂酸钙、3～6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.8～1.4份抗氧剂、0.1～0.3份紫外线吸收剂、1～2份凡士林、6～9份步骤(2)制得的复合添加料、5～8份邻苯二甲酸酯；
(5)混炼处理：
将步骤(4)称取的所有原材料共同投到混炼机内进行混炼处理，45～50min后取出得混炼料备用；
(6)挤出造型处理：
将步骤(5)制得的混炼料投入到双螺杆挤出机内进行共混挤出，再经冷却脱模后即得成品浮标望板。
2.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(1)操作a中所述的煅烧处理时控制高温炉内的温度为780～860℃；操作b中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1～2％；操作c中所述的干燥的温度为90～100℃。
3.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(2)操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为1.5～2.5％；操作b中所述的干燥的温度为85～90℃。
4.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(3)操作a中所述的高岭土和玻璃纤维共同混合时对应的重量比为1～2:1；所述的混合气体由丙烷、氢气和氩气组成，且控制丙烷的导入流量为55～60ml/min、氢气的导入流量为60～70ml/min、氩气的导入流量为580～620ml/min，还将反应釜内的压力增至0.55～0.65MPa。
5.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(3)操作c中所述的干燥处理时控制干燥的温度为70～75℃。
6.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为115～125℃。
7.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯浮标望板的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述的共混挤出时控制双螺杆挤出机内的一区温度为165～170℃、二区温度为180～185℃、三区温度为200～205℃、四区温度为220～230℃。
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