CN112812399A - 一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法，涉及功能高分子材料技术领域，所述蜂巢格室材料包括有HDPE、增韧剂EVA、短切纤维、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂以及加工助剂，所述制备方法包括高速混合和熔融挤出。本发明中，该发明所制得产品具有较好的机械性能，以防止在施工过程和应用过程中受到较强的外力、硬物穿刺等的破坏，可长期在复杂的环境中使用，具有较好的抗老化性能，以满足在工程中长期稳定使用的需要，具有有较好的耐低、高温性能，具有更广的适用性，具有较好的可焊接性，为适应蜂巢格室的制备工艺要求，具有强度一致的特点，以便符合在工程应用中网格体系强度一致的要求。

Description

一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能高分子材料技术领域，具体是一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯具有良好的耐热性与耐寒性，化学稳定性，较高的刚性和韧性，机械强度好，介电性能以及耐环境应力开裂性亦较好，并且在低温条件下，仍能保持一定的韧性，目前，HDPE塑料的需求量越来越大，并且对质量的要求也越来越高。蜂巢格室材料是一种改性后的高分子复合材料经超声波针式焊接而后形成的具有三维立体网状结构的格室系统，该结构体系能够伸缩自如，运输过程中可折叠，施工过程中可张拉成具有蜂窝状结构的立体网格，填入混凝土、碎石、残渣、泥土等物料，形成一种具有刚度和强大侧向限制力的结构体，具有良好的力学性能、地形适应性、长期耐高低温、环保性等特点。
但是现有的HDPE塑料在-70℃甚至更低温度以及80℃甚至更高温度的环境下，其韧性以及机械强度已经难以满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高低温蜂巢格室材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐高低温蜂巢格室材料，所述蜂巢格室材料包括有HDPE、增韧剂EVA、短切纤维、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂以及加工助剂，按重量100份数计，HDPE为50-90份，增韧剂EVA为5-20份，短切纤维为5-30份，界面相容剂为1-8份，紫外吸收剂为0.2-1份，抗氧剂为0.3-1份，成核剂为0.3-1份，加工助剂为0.3-1份。
作为本发明进一步的方案：所述HDPE为大庆石化5000S、乐天化学MF5000、抚顺石化FHF7750M、韩国SK3301中的一种或几种，添加量为总质量的50-90％。
作为本发明再进一步的方案：述增韧剂EVA为韩华1826、2020，塞拉尼斯1210，舒尔曼N1003中的一种或几种，添加量为总质量的5-20％。
作为本发明再进一步的方案：所述短切纤维为短切玻璃纤维、短切芳纶纤维、短切玄武岩纤维中的一种或几种，添加量为总质量的5-30％。
作为本发明再进一步的方案：所述界面相容剂为PE接枝马来酸酐(KT-12B)、硅烷偶联剂(KH560)、铝酸酯偶联剂(DL-411)中的一种或几种，添加量为总质量的1-8％。
作为本发明再进一步的方案：所述紫外吸收剂为受阻胺类紫外吸收剂770、622、944、苯并三氮唑UVP和二羟基二苯甲酮UV531中的一种或几种，添加量为总质量的0.2-1％。
作为本发明再进一步的方案：所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010、1790、3114、1076，亚磷酸酯类辅抗氧168、626中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％。
作为本发明再进一步的方案：所述成核剂为山梨醇类、磷酸金属盐类、取代苯甲酸铝盐类、脱氢枞酸碱金属盐类中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；所述加工助剂为硬脂酰胺类润滑剂、EBS、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％。
一种耐高低温蜂巢格室材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：高速混合，采用高速混合机将HDPE、增韧剂EVA、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂和加工助剂进行充分混合以一定质量百分比进行混料，以使HDPE和其他辅料均匀共混；
步骤二：熔融挤出，短切纤维由双螺杆中段的强制加料装置加入挤出机，有效保证增强材料的有效长度，挤出过程中调节主机转速、喂料速度、切料速度三者之间的速度配比，使改性HDPE样条均匀平滑的挤出、造粒。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中的高速混合时间为3-5min；所述步骤二中挤出机参数设置分别为：一区温度为170-180℃，二区温度为170-185℃，三区温度为175-190℃，四区温度为175-200℃，五区温度为175-210℃，六区温度为175-210℃，七区温度为175-210℃，八区温度为175-210℃，九区温度为175-210℃，机头温度为175-210℃，主机转速为280-300r/min，喂料频率为13-20HZ。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该发明所制得产品具有较好的机械性能，以防止在施工过程和应用过程中受到较强的外力、硬物穿刺等的破坏；
2、该发明所制得产品可长期在复杂的环境中使用，选择材料时应考虑耐酸碱性和耐霉变等因素；
3、该发明所制得产品材料具有较好的抗老化性能，以满足在工程中长期稳定使用的需要；
4、该发明所制得产品具有有较好的耐低、高温性能，对于我国广阔的地域导致的气温变化大而言，具有更广的适用性；
5、该发明所制得产品具有较好的可焊接性，为适应蜂巢格室的制备工艺要求；
6、该发明所制得产品具有强度一致的特点，以便符合在工程应用中外形尺寸整齐、焊距一致、整个网格体系强度一致的要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，一种耐高低温蜂巢格室材料，蜂巢格室材料包括有HDPE、增韧剂EVA、短切纤维、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂以及加工助剂，按重量100份数计，HDPE为50-90份，增韧剂EVA为5-20份，短切纤维为5-30份，界面相容剂为1-8份，紫外吸收剂为0.2-1份，抗氧剂为0.3-1份，成核剂为0.3-1份，加工助剂为0.3-1份，HDPE为大庆石化5000S、乐天化学MF5000、抚顺石化FHF7750M、韩国SK3301中的一种或几种，添加量为总质量的50-90％；增韧剂EVA为韩华1826、2020，塞拉尼斯1210，舒尔曼N1003中的一种或几种，添加量为总质量的5-20％；短切纤维为短切玻璃纤维、短切芳纶纤维、短切玄武岩纤维中的一种或几种，添加量为总质量的5-30％；界面相容剂为PE接枝马来酸酐(KT-12B)、硅烷偶联剂(KH560)、铝酸酯偶联剂(DL-411)中的一种或几种，添加量为总质量的1-8％；紫外吸收剂为受阻胺类紫外吸收剂770、622、944、苯并三氮唑UVP和二羟基二苯甲酮UV531中的一种或几种，添加量为总质量的0.2-1％；抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010、1790、3114、1076，亚磷酸酯类辅抗氧168、626中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；成核剂为山梨醇类、磷酸金属盐类、取代苯甲酸铝盐类、脱氢枞酸碱金属盐类中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；加工助剂为硬脂酰胺类润滑剂、EBS、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；成核剂为山梨醇类、磷酸金属盐类、取代苯甲酸铝盐类、脱氢枞酸碱金属盐类中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；加工助剂为硬脂酰胺类润滑剂、EBS、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％。
一种耐高低温蜂巢格室材料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：高速混合，采用高速混合机将HDPE、增韧剂EVA、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂和加工助剂进行充分混合以一定质量百分比进行混料，以使HDPE和其他辅料均匀共混；
步骤二：熔融挤出，短切纤维由双螺杆中段的强制加料装置加入挤出机，有效保证增强材料的有效长度，挤出过程中调节主机转速、喂料速度、切料速度三者之间的速度配比，使改性HDPE样条均匀平滑的挤出、造粒。
步骤一中的高速混合时间为3-5min；步骤二中挤出机参数设置分别为：一区温度为170-180℃，二区温度为170-185℃，三区温度为175-190℃，四区温度为175-200℃，五区温度为175-210℃，六区温度为175-210℃，七区温度为175-210℃，八区温度为175-210℃，九区温度为175-210℃，机头温度为175-210℃，主机转速为280-300r/min，喂料频率为13-20HZ。
本发明实施例一中：
Figure BDA0002875426660000041
Figure BDA0002875426660000051
工艺条件：将HDPE 5000S树脂、EVA树脂、相容剂KT-12、紫外吸收剂770、抗氧剂1790/168、成核剂HPN-20E、加工辅料以上述质量百分比进行混料，经高混机混合3-5min，以使基体树脂和辅料混合均匀；将混合好的物料由主料斗加入到双螺杆挤出机中，短切纤维由双螺杆中段的强制加料装置加入挤出机，有效保证增强材料的有效长度，挤出过程中，调节主机转速、喂料速度、切料速度三者之间的速度配比，使改性HDPE材料均匀平滑的挤出、造粒；其中料筒温度设为：前段175℃，中段185℃，后段190℃，机头温度200℃，主机转速为280-300r/min，喂料频率为13-20HZ。
本发明实施例二中：
Figure BDA0002875426660000052
工艺条件如实施例一。
本发明实施例三中：
Figure BDA0002875426660000053
Figure BDA0002875426660000063
工艺条件如实施例一。
本发明实施例四中：
Figure BDA0002875426660000061
工艺条件如实施例一。
本发明实施例五中：
Figure BDA0002875426660000062
Figure BDA0002875426660000071
工艺条件如实施例一。
将多个实施例制得的HDPE改性材料进行性能测试，数据如下：
耐高低温蜂巢格室材料性能
检测项目 单位 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
悬臂梁缺口冲击强度 J/m 90 120 130 120 150
低温缺口冲击强度 J/m 15 20 28 25 40
高温拉伸强度80℃ MPa 30 40 50 25 42
室温拉伸强度23℃ MPa 48 55 63 45 50
低温拉伸强度-30℃ MPa 59 68 70 60 65
弯曲模量 MPa 1500 3000 4000 1400 2700
低温脆点 ℃ -40 -40 -40 -48 -48
负荷下的热变形温度 ℃ 100 117 129 108 120
氧化诱导时间 min 300 300 300 300 300
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述蜂巢格室材料包括有HDPE、增韧剂EVA、短切纤维、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂以及加工助剂，按重量100份数计，HDPE为50-90份，增韧剂EVA为5-20份，短切纤维为5-30份，界面相容剂为1-8份，紫外吸收剂为0.2-1份，抗氧剂为0.3-1份，成核剂为0.3-1份，加工助剂为0.3-1份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述HDPE为大庆石化5000S、乐天化学MF5000、抚顺石化FHF7750M、韩国SK3301中的一种或几种，添加量为总质量的50-90％。
3.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述增韧剂EVA为韩华1826、2020，塞拉尼斯1210，舒尔曼N1003中的一种或几种，添加量为总质量的5-20％。
4.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述短切纤维为短切玻璃纤维、短切芳纶纤维、短切玄武岩纤维中的一种或几种，添加量为总质量的5-30％。
5.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述界面相容剂为PE接枝马来酸酐(KT-12B)、硅烷偶联剂(KH560)、铝酸酯偶联剂(DL-411)中的一种或几种，添加量为总质量的1-8％。
6.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述紫外吸收剂为受阻胺类紫外吸收剂770、622、944、苯并三氮唑UVP和二羟基二苯甲酮UV531中的一种或几种，添加量为总质量的0.2-1％。
7.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010、1790、3114、1076，亚磷酸酯类辅抗氧168、626中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％。
8.根据权利要求1所述的一种耐高低温蜂巢格室材料，其特征在于：所述成核剂为山梨醇类、磷酸金属盐类、取代苯甲酸铝盐类、脱氢枞酸碱金属盐类中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％；所述加工助剂为硬脂酰胺类润滑剂、EBS、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或几种，添加量为总质量的0.3-1％。
9.一种耐高低温蜂巢格室材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：高速混合，采用高速混合机将HDPE、增韧剂EVA、界面相容剂、紫外吸收剂、抗氧剂、成核剂和加工助剂进行充分混合以一定质量百分比进行混料，以使HDPE和其他辅料均匀共混；
步骤二：熔融挤出，短切纤维由双螺杆中段的强制加料装置加入挤出机，有效保证增强材料的有效长度，挤出过程中调节主机转速、喂料速度、切料速度三者之间的速度配比，使改性HDPE样条均匀平滑的挤出、造粒。
10.根据权利要求9所述的一种耐高低温蜂巢格室材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的高速混合时间为3-5min；所述步骤二中挤出机参数设置分别为：一区温度为170-180℃，二区温度为170-185℃，三区温度为175-190℃，四区温度为175-200℃，五区温度为175-210℃，六区温度为175-210℃，七区温度为175-210℃，八区温度为175-210℃，九区温度为175-210℃，机头温度为175-210℃，主机转速为280-300r/min，喂料频率为13-20HZ。
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