CN112538201A - 一种雨水收集池用的耐老化pe复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料及其制备方法，所述雨水收集池用的耐老化PE复合材料包括以下重量份的组分：聚乙烯树脂凝胶粉40‑50份，增塑剂2‑4份，润滑剂1‑3份和抗氧剂1‑3份。本发明的雨水收集池用的耐老化PE复合材料具有较好的抗老化性能，对环境的适应性强，减少对雨水循环利用的影响，且制备方法简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯材料技术领域，具体的说是一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料及其制备方法。
背景技术
现有的雨水收集池大多是采用现有的实壁管，通过专用设备，在管材周围上开出多排窄条形渗水孔制成，通过控制开孔率，满足不同环刚度和渗透率要求，通过在管外包土工布，既能起到渗透水作用，又能避免泥沙进入管道造成堵塞，但是由于排水管材埋在地下，长期与雨水等进行接触，在此潮湿、阴暗的环境下，容易老化，不仅会影响收集池的使用寿命，还会导致流经的水体受到污染，会严重影响到雨水的循环利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料及其制备方法，该雨水收集池用的耐老化PE复合材料具有较好的抗老化性能，对环境的适应性强，减少对雨水循环利用的影响，且制备方法简单，易于操作。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料，包括以下重量份的组分：聚乙烯树脂凝胶粉40-50份，增塑剂2-4份，润滑剂1-3份和抗氧剂1-3份。
优选的，所述聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份5-7份的乳化剂、重量份1-3份的纳米钛碳化硅和重量份10-15份的浓度25-28％氨水加入到重量份50-55份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份3-6份的硅烷偶联剂、重量份30-40份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，经搅拌、老化、干燥得到，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
优选的，所述硅烷偶联剂为正辛基三乙氧基硅烷。
优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
优选的，所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯。
本发明还提供一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将上述的聚乙烯树脂凝胶粉、增塑剂、润滑剂和抗氧剂放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
优选的，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份5-7份的乳化剂、重量份1-3份的纳米钛碳化硅和重量份10-15份的浓度25-28％氨水加入到重量份50-55份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份3-6份的硅烷偶联剂、重量份30-40份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，经搅拌、老化、干燥得到，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
优选的，所述搅拌、老化、干燥是指在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80℃干燥箱中干燥0.5小时，即得所述聚乙二醇凝胶粉。
优选的，步骤S2中所述的双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
纳米钛碳化硅是一种无机粒子，具有耐高温、抗氧化和高强度的优点，还具有金属材料的导电、导热、可加工性和塑性的优点，但是若直接将其引入多组分体系中易形成团聚结构，采用本发明提供的上述改性方法，通过添加乳化剂以减少钛碳化硅在PE中的团聚，同时乳化剂又在无机填料纳米钛碳化硅和聚乙烯树脂之间起到桥梁作用，形成模量梯度的界面过渡层，使无机纳米钛碳化硅交联在聚乙烯树脂的结构中，不仅显著提高聚乙烯树脂界面结合力性能，加强聚乙烯树脂与纳米钛碳化硅粒子之间的作用力，同时又可以以乳化后的纳米钛碳化硅粒子作为载体，有效防止其他组分的团聚，能够在一定程度上增加改善组分体系的分散性，增强无机纳米钛碳化硅与涂料中其他组分之间的相容性，进而提高了聚乙烯复合材料的均匀性和致密性。
本发明的偶联剂溶液改性聚乙烯树脂，能够降低聚乙烯树脂表面能，减少它在有机机体中的团聚现象，以促进与纳米钛碳化硅的交联，使得聚乙烯树脂分子链段排列更有次序，使得PE复合材料具有更好的耐老化性和机械性能。
具体实施方式
本发明的产品、方法及应用已经通过较佳的实施例进行了面述，相关人员明显能再不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明。这里需要说明的是，本发明所述原材料均可从市面购得，这里不做一一详述，制备工艺中所用设备均为现有设备。
实施例1：
一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂凝胶粉45份、邻苯二甲酸二丁酯3份、聚乙烯蜡2份和四丙酸季戊四醇酯2份放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
其中，双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
其中，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份6份的十二烷基苯磺酸钠、重量份2份的纳米钛碳化硅和重量份12份的浓度25-28％氨水加入到重量份52份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份5份的正辛基三乙氧基硅烷、重量份35份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80℃干燥箱中干燥0.5小时，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
实施例2：
一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂凝胶粉40份、邻苯二甲酸二丁酯2份、聚乙烯蜡1份和四丙酸季戊四醇酯1份放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
其中，双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
其中，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份5份的十二烷基苯磺酸钠、重量份1份的纳米钛碳化硅和重量份10份的浓度25-28％氨水加入到重量份50份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量3份的正辛基三乙氧基硅烷、重量份30份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80℃干燥箱中干燥0.5小时，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
实施例3：
一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂凝胶粉50份、邻苯二甲酸二丁酯4份、聚乙烯蜡3份和四丙酸季戊四醇酯3份放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
其中，双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
其中，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份7份的十二烷基苯磺酸钠、重量份3份的纳米钛碳化硅和重量份15份的浓度25-28％氨水加入到重量份55份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份6份的正辛基三乙氧基硅烷、重量份40份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80℃干燥箱中干燥0.5小时，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
对比例1：
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：制作方法中，直接加入聚乙烯树脂，即：
一种PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂45份、邻苯二甲酸二丁酯3份、聚乙烯蜡2份和四丙酸季戊四醇酯2份放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到PE复合材料。
其中，双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
对比例2：
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：制作方法中，不加乳化剂对纳米钛碳化硅进行乳化分散，即：
一种PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂凝胶粉45份、邻苯二甲酸二丁酯3份、聚乙烯蜡2份和四丙酸季戊四醇酯2份放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
其中，双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为200℃。
其中，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份2份的纳米钛碳化硅和重量份12份的浓度25-28％氨水加入到重量份52份的去离子水中；
S12：将重量份5份的正辛基三乙氧基硅烷、重量份35份的聚乙烯树脂加入步骤S11中，在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80℃干燥箱中干燥0.5小时，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
下面对本发明实施例1-3得到的耐老化PE复合材料及对比例1-2得到的PE复合材料进行性能测试，拉伸强度以ISO-527的测试标准进行测试，弯曲强度以ISO-178的测试标准进行测试，缺口冲击强度以ISO-179的测试标准进行测试，测试结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，实施例1-3与对比例1-2相比，本发明的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，具有高耐老化性，同时具有良好的机械性能。其中，对比例2中因为没有乳化剂的分散作用，组分之间产生团聚现象，使得PE复合材料的各项性能均有所下降。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚乙烯树脂凝胶粉40-50份，增塑剂2-4份，润滑剂1-3份和抗氧剂1-3份。
2.如权利要求1所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，所述聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份5-7份乳化剂、重量份1-3份的纳米钛碳化硅和重量份10-15份的浓度25-28%氨水加入到重量份50-55份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份3-6份硅烷偶联剂、重量份30-40份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，经搅拌、老化、干燥得到，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
3.如权利要求2所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为正辛基三乙氧基硅烷，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
4.如权利要求1所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
5.如权利要求1所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
6.如权利要求1所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯。
7.一种如权利要求1所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照重量份将聚乙烯树脂凝胶粉、增塑剂、润滑剂和抗氧剂放入高速混合机中混合4-6min，获得组分混合物；
S2：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、成型切片得到耐老化PE复合材料。
8.如权利要求7所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中聚乙烯树脂凝胶粉由以下步骤制备而得：
S11：将重量份5-7份的乳化剂、重量份1-3份的纳米钛碳化硅和重量份10-15份的浓度25-28%氨水加入到重量份50-55份的去离子水中，得到复合乳化剂；
S12：将重量份3-6份的硅烷偶联剂、重量份30-40份的聚乙烯树脂加入步骤S11所得的复合乳化剂中，经搅拌、老化、干燥得到，制备得到聚乙烯树脂凝胶粉。
9.如权利要求8所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌、老化、干燥是指在室温下搅拌1-2小时后老化1-2天，老化后放进60-80 ℃干燥箱中干燥0.5小时，即得所述聚乙二醇凝胶粉。
10.如权利要求9所述的雨水收集池用的耐老化PE复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的双螺杆挤出机分4区加工温度：
一区温度为200-230℃，二区温度为250-300℃，三区温度为250-300℃，四区温度为280-320℃，喷嘴温度为400℃，模温为 200℃。
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