CN113045842A - 一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管及其生产工艺 - Google Patents

一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管及其生产工艺，所述双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：高密度聚乙烯树脂45～65份、聚氯乙烯树脂60～85份、增容剂3～12份、抗冲击改性剂5～10份、纳米二氧化硅3～5份、纳米氧化钙2～4份、聚己内酰胺1～3份、润滑剂0.5～1.5份、抗氧剂1～3份、阻燃剂4～6份。本发明采用聚乙烯、聚氯乙烯等原料，制备了性能优异的双壁波纹管，该双壁波纹管弥补了聚乙烯波纹管韧性好，刚性不好的缺陷；也弥补了聚氯乙烯刚性好，韧性差的不足；综合了聚乙烯韧性好，聚氯乙烯刚性好、阻燃性好的优势。

Description

一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管及其生产工艺
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体涉及一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管及其生产工艺。
背景技术
双壁波纹管是一种具有环状结构外壁和平滑内壁的新型管材，该产品内壁光滑且摩阻系数小流量大、节省原料、施工方便等优点，由于其优异的性能和相对经济的造价，其得到了极大的推广和应用。
聚乙烯双壁波纹管是一种以聚乙烯为主要原料采用挤出成型工艺制成的一种内壁光滑平整、外壁为波纹状的新型塑料管材，主要用于埋地排水排污领域。该管材具有工程造价低、施工方便、内壁摩擦系数小流量大，同时还具有良好的机械和化学性能。但是目前业界普遍使用的聚乙烯波纹管的抗冲击性能不佳，环刚度不高。
聚氯乙烯双壁波纹管是以聚氯乙烯材料制成一种具有环状结构外壁和平滑内壁的新型管材，由于其具有抗外压能力强、工程造价低、施工方便等优点，广泛应用于市政工程的排水、排污管、建筑物雨水管等。但是聚氯乙烯双壁波纹管也存在韧性差的问题。
本发明采用聚乙烯、聚氯乙烯等原料，制备了性能优异的双壁波纹管，该双壁波纹管弥补了聚乙烯波纹管韧性好，刚性不好的缺陷；也弥补了聚氯乙烯刚性好，韧性差的不足；综合了聚乙烯韧性好，聚氯乙烯刚性好、阻燃性好的优势。
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，提供了一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
高密度聚乙烯树脂45～65份、聚氯乙烯树脂60～85份、增容剂3～12份、抗冲击改性剂5～10份、纳米二氧化硅3～5份、纳米氧化钙2～4份、聚己内酰胺1～3份、润滑剂0.5～1.5份、抗氧剂1～3份、阻燃剂4～6份。
优选的是，所述双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50份、聚氯乙烯树脂75份、增容剂6份、抗冲击改性剂8份、纳米二氧化硅3份、纳米氧化钙4份、聚己内酰胺2份、润滑剂1份、抗氧剂1.5份、阻燃剂5份。
优选的是，所述增容剂为聚乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝物的中的任意一种。
优选的是，所述润滑剂为硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任意一种。
优选的是，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂BHT和抗氧剂618中的任意一种。
优选的是，所述阻燃剂的制备方法为：按重量份，将20～25份聚磷酸铵、15～20份三氧化二锑、30～35份氢氧化镁加入50～70份水中，1000～1200r/min搅拌25～35min，得到浆液；在浆液中加入3～5份二苯基甲烷二异氰酸酯和1～3份三聚氰胺，在75～85℃下搅拌45～90min，然后在85～100℃干燥，干燥后的固体研磨，得到粉末；采用低温等离子体对粉末进行处理，得到阻燃剂；所述低温等离子体对粉末进行处理的过程为：将粉末置于低温等离子体处理仪中处理120s；所述低温等离子体处理仪的气氛为CCl4或CF4；所述低温等离子体处理仪的频率为35～55KHz，功率为60～120W，气氛的压强为30～45Pa。
优选的是，所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂中的一种或者多种的混合。
优选的是，所述抗冲击改性剂的制备方法为：按重量份，将80～100份玄武岩纤维加热至40～50℃，保温30min，然后加入3～5份椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1～1.5份八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为40～50℃下搅拌45～60min，得到预处理玄武岩纤维；将10～20份预处理玄武岩纤维中加入60～80份去离子水，搅拌5～10min，然后加入25～30份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1～1.5份乳化剂和0.008～0.012份引发剂，加热至75～85℃，搅拌反应1～3h，冷却，分离，得到抗冲击改性剂。
优选的是，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸二钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
本发明还提供一种如上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量份进行配料，混合，并在80℃下干燥1～3h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为195℃～255℃。
本发明至少包括以下有益效果：本发明采用聚乙烯、聚氯乙烯等原料，制备了性能优异的双壁波纹管，该双壁波纹管弥补了聚乙烯波纹管韧性好，刚性不好的缺陷；也弥补了聚氯乙烯刚性好，韧性差的不足；综合了聚乙烯韧性好，聚氯乙烯刚性好、阻燃性好的优势。
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：
一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量的原料组成：
高密度聚乙烯树脂45kg、聚氯乙烯树脂60kg、增容剂3kg、抗冲击改性剂5kg、纳米二氧化硅3kg、纳米氧化钙2kg、聚己内酰胺1kg、润滑剂0.5kg、抗氧剂1kg、阻燃剂4kg；
所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；抗冲击改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述阻燃剂为20kg聚磷酸铵、15kg三氧化二锑和30kg氢氧化镁的混合；
一种上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量进行配料，混合，并在80℃下干燥1h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为225℃。
对该实施例制备的双壁波纹管(DN300)进行性能测试，其环刚度(SN16)为16.5kN/m2；冲击性能(TIR)，其中冲击50次的冲击破坏数：3；烘箱实验：无分层，无开裂；蠕变比率：2.4％；氧指数：38.5％。
实施例2：
一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50kg、聚氯乙烯树脂75kg、增容剂6kg、抗冲击改性剂8kg、纳米二氧化硅3kg、纳米氧化钙4kg、聚己内酰胺2kg、润滑剂1kg、抗氧剂1.5kg、阻燃剂5kg；
所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；抗冲击改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述阻燃剂为20kg聚磷酸铵、15kg三氧化二锑和30kg氢氧化镁的混合；
一种上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量进行配料，混合，并在80℃下干燥1h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为225℃。
对该实施例制备的双壁波纹管(DN300)进行性能测试，其环刚度(SN16)为16.6kN/m2；冲击性能(TIR)，其中冲击50次的冲击破坏数：3；烘箱实验：无分层，无开裂；蠕变比率：2.3％；氧指数：38.7％。
实施例3：
一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50kg、聚氯乙烯树脂75kg、增容剂6kg、抗冲击改性剂8kg、纳米二氧化硅3kg、纳米氧化钙4kg、聚己内酰胺2kg、润滑剂1kg、抗氧剂1.5kg、阻燃剂5kg；
所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；抗冲击改性剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；
所述阻燃剂的制备方法为：将20kg聚磷酸铵、15kg三氧化二锑、30kg氢氧化镁加入50kg水中，1000r/min搅拌25min，得到浆液；在浆液中加入3kg二苯基甲烷二异氰酸酯和1kg三聚氰胺，在75℃下搅拌45min，然后在85℃干燥，干燥后的固体研磨，得到粉末；采用低温等离子体对粉末进行处理，得到阻燃剂；所述低温等离子体对粉末进行处理的过程为：将粉末置于低温等离子体处理仪中处理120s；所述低温等离子体处理仪的气氛为CCl4；所述低温等离子体处理仪的频率为35KHz，功率为60W，气氛的压强为30Pa；
一种上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量进行配料，混合，并在80℃下干燥1h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为225℃。
对该实施例制备的双壁波纹管(DN300)进行性能测试，其环刚度(SN16)为16.7kN/m2；冲击性能(TIR)，其中冲击50次的冲击破坏数：3；烘箱实验：无分层，无开裂；蠕变比率：2.3％；氧指数：42.8％。
实施例4：
一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50kg、聚氯乙烯树脂75kg、增容剂6kg、抗冲击改性剂8kg、纳米二氧化硅3kg、纳米氧化钙4kg、聚己内酰胺2kg、润滑剂1kg、抗氧剂1.5kg、阻燃剂5kg；
所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述阻燃剂为20kg聚磷酸铵、15kg三氧化二锑和30kg氢氧化镁的混合；
所述抗冲击改性剂的制备方法为：将80kg玄武岩纤维加热至50℃，保温30min，然后加入3kg椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1kg八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为50℃下搅拌60min，得到预处理玄武岩纤维；将20kg预处理玄武岩纤维中加入60kg去离子水，搅拌5min，然后加入25kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1kg乳化剂和0.01kg引发剂，加热至85℃，搅拌反应3h，冷却，分离，得到抗冲击改性剂；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸二钠；所述引发剂为过硫酸铵；
一种上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量进行配料，混合，并在80℃下干燥1h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为225℃。
对该实施例制备的双壁波纹管(DN300)进行性能测试，其环刚度(SN16)为17.4kN/m2；冲击性能(TIR)，其中冲击50次的冲击破坏数：0；烘箱实验：无分层，无开裂；蠕变比率：1.8％；氧指数：38.8％。
实施例5：
一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，所述双壁波纹管的配方包括以下重量的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50kg、聚氯乙烯树脂75kg、增容剂6kg、抗冲击改性剂8kg、纳米二氧化硅3kg、纳米氧化钙4kg、聚己内酰胺2kg、润滑剂1kg、抗氧剂1.5kg、阻燃剂5kg；
所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；
所述阻燃剂的制备方法为：将20kg聚磷酸铵、15kg三氧化二锑、30kg氢氧化镁加入50kg水中，1000r/min搅拌25min，得到浆液；在浆液中加入3kg二苯基甲烷二异氰酸酯和1kg三聚氰胺，在75℃下搅拌45min，然后在85℃干燥，干燥后的固体研磨，得到粉末；采用低温等离子体对粉末进行处理，得到阻燃剂；所述低温等离子体对粉末进行处理的过程为：将粉末置于低温等离子体处理仪中处理120s；所述低温等离子体处理仪的气氛为CCl4；所述低温等离子体处理仪的频率为35KHz，功率为60W，气氛的压强为30Pa；
所述抗冲击改性剂的制备方法为：将80kg玄武岩纤维加热至50℃，保温30min，然后加入3kg椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1kg八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为50℃下搅拌60min，得到预处理玄武岩纤维；将20kg预处理玄武岩纤维中加入60kg去离子水，搅拌5min，然后加入25kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1kg乳化剂和0.01kg引发剂，加热至85℃，搅拌反应3h，冷却，分离，得到抗冲击改性剂；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸二钠；所述引发剂为过硫酸铵；
一种上述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，包括以下过程：将各原料按重量进行配料，混合，并在80℃下干燥1h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为225℃。
对该实施例制备的双壁波纹管(DN300)进行性能测试，其环刚度(SN16)为17.8kN/m2；冲击性能(TIR)，其中冲击50次的冲击破坏数：0；烘箱实验：无分层，无开裂；蠕变比率：1.5％；氧指数：43.5％。
其中本发明实施例1～5中环刚度、冲击性能(TIR)、烘箱实验和蠕变比率的测试标准参考：GB/T19472.1-2004或GB/T18477.1-2007；氧指数：GB20286-2006。
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 (10)

1.一种聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
高密度聚乙烯树脂45～65份、聚氯乙烯树脂60～85份、增容剂3～12份、抗冲击改性剂5～10份、纳米二氧化硅3～5份、纳米氧化钙2～4份、聚己内酰胺1～3份、润滑剂0.5～1.5份、抗氧剂1～3份、阻燃剂4～6份。
2.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
高密度聚乙烯树脂50份、聚氯乙烯树脂75份、增容剂6份、抗冲击改性剂8份、纳米二氧化硅3份、纳米氧化钙4份、聚己内酰胺2份、润滑剂1份、抗氧剂1.5份、阻燃剂5份。
3.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述增容剂为聚乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝物的中的任意一种。
4.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任意一种。
5.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂BHT和抗氧剂618中的任意一种。
6.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法为：按重量份，将20～25份聚磷酸铵、15～20份三氧化二锑、30～35份氢氧化镁加入50～70份水中，1000～1200r/min搅拌25～35min，得到浆液；在浆液中加入3～5份二苯基甲烷二异氰酸酯和1～3份三聚氰胺，在75～85℃下搅拌45～90min，然后在85～100℃干燥，干燥后的固体研磨，得到粉末；采用低温等离子体对粉末进行处理，得到阻燃剂；所述低温等离子体对粉末进行处理的过程为：将粉末置于低温等离子体处理仪中处理120s；所述低温等离子体处理仪的气氛为CCl4或CF4；所述低温等离子体处理仪的频率为35～55KHz，功率为60～120W，气氛的压强为30～45Pa。
7.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂中的一种或者多种的混合。
8.如权利要求1所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述抗冲击改性剂的制备方法为：按重量份，将80～100份玄武岩纤维加热至40～50℃，保温30min，然后加入3～5份椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1～1.5份八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为40～50℃下搅拌45～60min，得到预处理玄武岩纤维；将10～20份预处理玄武岩纤维中加入60～80份去离子水，搅拌5～10min，然后加入25～30份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1～1.5份乳化剂和0.008～0.012份引发剂，加热至75～85℃，搅拌反应1～3h，冷却，分离，得到抗冲击改性剂。
9.如权利要求8所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸二钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管的生产工艺，其特征在于，包括以下过程：将各原料按重量份进行配料，混合，并在80℃下干燥1～3h；将干燥后的物料分别输送至用于挤出双壁波纹管内外壁的挤出机中，进行塑化挤出，将塑化挤出的物料在真空状态下模压成型为双壁波纹管，冷却成型；所述塑化挤出的物料温度为195℃～255℃。
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