CN113072763A - 一种螺旋缠绕克拉管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺旋缠绕克拉管，包括以下重量份的原料：HDPE树脂45‑55份、PE树脂15‑25份、接枝改进料5‑10份、相容剂2‑5份、纤维素液10‑20份、聚乙烯醇分散剂1‑6份。本发明的克拉管通过HDPE树脂、PE树脂基础料配合，加入接枝改进料通过采用膨润土进行接枝处理，从而通过膨润土接枝到树脂基体上，通过膨润土的片层性能，能够穿插到基体内，提高基体的收缩度，通过加入的相容剂采用石墨烯经过预处理，然后再通过有机化改性，能够提高产品的聚合交联效果，从而完善产品的反应程度，进一步的提高产品中原料的连接效果。

Description

一种螺旋缠绕克拉管及其制备方法
技术领域
本发明涉及克拉管技术领域，具体涉及一种螺旋缠绕克拉管及其制备方法。
背景技术
克拉管即热态缠绕成型高密度聚乙烯缠绕结构壁管；该壁管是以高密度聚乙烯树脂为主要原材料，采用热态缠绕杨型工艺，以聚丙烯(PP)单壁波纹管为支撑结构制成具有较高抗外压能力的特殊结构壁管材，克拉管产品可分为PR、OP、SQ、VW四种系列；克拉管产品可分为PR、OP、SQ、VW三种系列，其中：PR、OP-主要用做埋地排水管道，SQ-主要用于制造容器或窨井，VW-主要用于三通、弯头、二次加工成型的管件，产品中应用最多的是PR系列，该产品内表面光滑、外部为异型增强结构。
现有的克拉管采用树脂原料制成，强度性能低，现有采用加入无机材料来改进强度性能，但无机与有机原料难相容，反而影响强度整体性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋缠绕克拉管及其制备方法，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：
本发明公开了一种螺旋缠绕克拉管，包括以下重量份的原料：
HDPE树脂45-55份、PE树脂15-25份、接枝改进料5-10份、相容剂2-5份、纤维素液10-20份、聚乙烯醇分散剂1-6份；
所述接枝改进料的制备方法为：将20-30份膨润土送入到醋酸中浸泡10-20min，然后加入硅烷偶联剂KH560，以100-500r/min的转速搅拌20-30min，搅拌结束，随后再加入质量分数20-30％的马来酸酐溶液，继续搅拌10-20min，搅拌结束，得到接枝改进料。
优选地，所述螺旋缠绕克拉管包括以下重量份的原料：
HDPE树脂50份、PE树脂20份、接枝改进料7.5份、相容剂3.5份、纤维素液15份、聚乙烯醇分散剂3.5份。
优选地，所述相容剂的制备方法为：将10-20份壳聚糖加入到30-40份有机硅烷偶联剂中，然后再加入5-10份预处理石墨烯，以100-500r/min的转速搅拌30-40min，搅拌温度为30-40℃，搅拌结束，得到相容剂。
优选地，所述有机硅烷偶联剂的质量分数为2-8％。
优选地，所述预处理石墨烯为石墨烯先等离子处理，然后送入到碳酸氢钠溶液中浸泡20-30min，浸泡温度为35-40℃，浸泡结束，然后与KH570偶联剂共同送入到反应罐内反应，反应温度为90-110℃，反应转速为500-1000r/min，反应时间为20-30min，反应结束，再水洗、干燥得到预处理石墨烯。
优选地，所述等离子处理功率为200-260W，处理时间为10-20min。
优选地，所述等离子处理功率为230W，处理时间为15min。
优选地，所述纤维素液为纤维素按照重量比1:3送入到苯甲醇中，然后加入磷酸调节pH至4.0-5.0，随后加入N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560，继续以200-400r/min的转速搅拌10-20min，搅拌温度为55-75℃，搅拌结束，得到纤维素液。
本发明还提供了一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，将HDPE树脂、PE树脂、接枝改进料、相容剂、纤维素液、聚乙烯醇分散剂依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500-1000r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌结束，然后送入到造粒机内造粒，造粒温度为100-150℃，造粒结束，然后送入到双螺杆挤出机内进行挤出，室温冷却成型，得到本发明的克拉管。
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为110-130℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的克拉管通过HDPE树脂、PE树脂基础料配合，加入接枝改进料通过采用膨润土进行接枝处理，从而通过膨润土接枝到树脂基体上，通过膨润土的片层性能，能够穿插到基体内，提高基体的收缩度，通过加入的相容剂采用石墨烯经过预处理，然后再通过有机化改性，能够提高产品的聚合交联效果，从而完善产品的反应程度，进一步的提高产品中原料的连接效果，同时加入的纤维素液采用N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560对纤维素处理，能够提高纤维素在原料中的分布连接效果，进一步的提高产品的强度、韧性效果，具有显著的改进效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
实施例1：
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管，包括以下重量份的原料：
HDPE树脂45份、PE树脂15份、接枝改进料5份、相容剂2份、纤维素液10份、聚乙烯醇分散剂1份；
所述接枝改进料的制备方法为：将20份膨润土送入到醋酸中浸泡10min，然后加入硅烷偶联剂KH560，以100r/min的转速搅拌20min，搅拌结束，随后再加入质量分数20％的马来酸酐溶液，继续搅拌10min，搅拌结束，得到接枝改进料。
本实施例的相容剂的制备方法为：将10份壳聚糖加入到30份有机硅烷偶联剂中，然后再加入5份预处理石墨烯，以100r/min的转速搅拌30min，搅拌温度为30℃，搅拌结束，得到相容剂。
本实施例的有机硅烷偶联剂的质量分数为2％。
本实施例的预处理石墨烯为石墨烯先等离子处理，然后送入到碳酸氢钠溶液中浸泡20min，浸泡温度为35℃，浸泡结束，然后与KH570偶联剂共同送入到反应罐内反应，反应温度为90℃，反应转速为500r/min，反应时间为20min，反应结束，再水洗、干燥得到预处理石墨烯。
本实施例的等离子处理功率为200W，处理时间为10min。
本实施例的纤维素液为纤维素按照重量比1:3送入到苯甲醇中，然后加入磷酸调节pH至4.0，随后加入N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560，继续以200r/min的转速搅拌10min，搅拌温度为55℃，搅拌结束，得到纤维素液。
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，将HDPE树脂、PE树脂、接枝改进料、相容剂、纤维素液、聚乙烯醇分散剂依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为20min，搅拌结束，然后送入到造粒机内造粒，造粒温度为100℃，造粒结束，然后送入到双螺杆挤出机内进行挤出，室温冷却成型，得到本发明的克拉管。
本实施例的双螺杆挤出机的挤出温度为110℃。
实施例2：
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管，包括以下重量份的原料：
HDPE树脂55份、PE树脂25份、接枝改进料10份、相容剂5份、纤维素液20份、聚乙烯醇分散剂6份；
所述接枝改进料的制备方法为：将30份膨润土送入到醋酸中浸泡20min，然后加入硅烷偶联剂KH560，以500r/min的转速搅拌30min，搅拌结束，随后再加入质量分数30％的马来酸酐溶液，继续搅拌20min，搅拌结束，得到接枝改进料。
本实施例的相容剂的制备方法为：将20份壳聚糖加入到40份有机硅烷偶联剂中，然后再加入10份预处理石墨烯，以500r/min的转速搅拌40min，搅拌温度为40℃，搅拌结束，得到相容剂。
本实施例的有机硅烷偶联剂的质量分数为8％。
本实施例的预处理石墨烯为石墨烯先等离子处理，然后送入到碳酸氢钠溶液中浸泡30min，浸泡温度为40℃，浸泡结束，然后与KH570偶联剂共同送入到反应罐内反应，反应温度为110℃，反应转速为1000r/min，反应时间为30min，反应结束，再水洗、干燥得到预处理石墨烯。
本实施例的等离子处理功率为260W，处理时间为20min。
本实施例的纤维素液为纤维素按照重量比1:3送入到苯甲醇中，然后加入磷酸调节pH至5.0，随后加入N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560，继续以400r/min的转速搅拌20min，搅拌温度为75℃，搅拌结束，得到纤维素液。
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，将HDPE树脂、PE树脂、接枝改进料、相容剂、纤维素液、聚乙烯醇分散剂依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为30min，搅拌结束，然后送入到造粒机内造粒，造粒温度为150℃，造粒结束，然后送入到双螺杆挤出机内进行挤出，室温冷却成型，得到本发明的克拉管。
本实施例的双螺杆挤出机的挤出温度为130℃。
实施例3：
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管，包括以下重量份的原料：
HDPE树脂50份、PE树脂20份、接枝改进料7.5份、相容剂3.5份、纤维素液15份、聚乙烯醇分散剂3.5份；
所述接枝改进料的制备方法为：将25份膨润土送入到醋酸中浸泡15min，然后加入硅烷偶联剂KH560，以300r/min的转速搅拌25min，搅拌结束，随后再加入质量分数25％的马来酸酐溶液，继续搅拌15min，搅拌结束，得到接枝改进料。
本实施例的相容剂的制备方法为：将15份壳聚糖加入到35份有机硅烷偶联剂中，然后再加入7.5份预处理石墨烯，以300r/min的转速搅拌35min，搅拌温度为35℃，搅拌结束，得到相容剂。
本实施例的有机硅烷偶联剂的质量分数为5％。
本实施例的预处理石墨烯为石墨烯先等离子处理，然后送入到碳酸氢钠溶液中浸泡25min，浸泡温度为37.5℃，浸泡结束，然后与KH570偶联剂共同送入到反应罐内反应，反应温度为100℃，反应转速为750r/min，反应时间为25min，反应结束，再水洗、干燥得到预处理石墨烯。
本实施例的等离子处理功率为230W，处理时间为15min。
本实施例的纤维素液为纤维素按照重量比1:3送入到苯甲醇中，然后加入磷酸调节pH至4.5，随后加入N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560，继续以300r/min的转速搅拌15min，搅拌温度为60℃，搅拌结束，得到纤维素液。
本实施例的一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，将HDPE树脂、PE树脂、接枝改进料、相容剂、纤维素液、聚乙烯醇分散剂依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为750r/min，搅拌时间为25min，搅拌结束，然后送入到造粒机内造粒，造粒温度为125℃，造粒结束，然后送入到双螺杆挤出机内进行挤出，室温冷却成型，得到本发明的克拉管。
本实施例的双螺杆挤出机的挤出温度为120℃。
对比例1：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未加入接枝改进料。
对比例2：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未加入纤维素液。
对实施例1-3及对比例1-2进行性能测试，测试结果如表1所示
组别 抗拉强度(Kg/cm<sup>2</sup>) 断裂伸长率(％)
实施例1 28.1 812
实施例2 28.5 817
实施例3 29.8 821
对比例1 21.2 712
对比例2 23.3 723
表1
本发明实施例1-3及对比例1-2得出，本发明的克拉管具有优异的强度性能，同时通过接枝改进料、纤维素液能够显著改进产品的强度性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，包括以下重量份的原料：
HDPE树脂45-55份、PE树脂15-25份、接枝改进料5-10份、相容剂2-5份、纤维素液10-20份、聚乙烯醇分散剂1-6份；
所述接枝改进料的制备方法为：将20-30份膨润土送入到醋酸中浸泡10-20min，然后加入硅烷偶联剂KH560，以100-500r/min的转速搅拌20-30min，搅拌结束，随后再加入质量分数20-30％的马来酸酐溶液，继续搅拌10-20min，搅拌结束，得到接枝改进料。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述螺旋缠绕克拉管包括以下重量份的原料：
HDPE树脂50份、PE树脂20份、接枝改进料7.5份、相容剂3.5份、纤维素液15份、聚乙烯醇分散剂3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述相容剂的制备方法为：将10-20份壳聚糖加入到30-40份有机硅烷偶联剂中，然后再加入5-10份预处理石墨烯，以100-500r/min的转速搅拌30-40min，搅拌温度为30-40℃，搅拌结束，得到相容剂。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述有机硅烷偶联剂的质量分数为2-8％。
5.根据权利要求3所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述预处理石墨烯为石墨烯先等离子处理，然后送入到碳酸氢钠溶液中浸泡20-30min，浸泡温度为35-40℃，浸泡结束，然后与KH570偶联剂共同送入到反应罐内反应，反应温度为90-110℃，反应转速为500-1000r/min，反应时间为20-30min，反应结束，再水洗、干燥得到预处理石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述等离子处理功率为200-260W，处理时间为10-20min。
7.根据权利要求6所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述等离子处理功率为230W，处理时间为15min。
8.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕克拉管，其特征在于，所述纤维素液为纤维素按照重量比1:3送入到苯甲醇中，然后加入磷酸调节pH至4.0-5.0，随后加入N-羟甲基丙烯酰胺、硅烷偶联剂KH560，继续以200-400r/min的转速搅拌10-20min，搅拌温度为55-75℃，搅拌结束，得到纤维素液。
9.一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，其特征在于，将HDPE树脂、PE树脂、接枝改进料、相容剂、纤维素液、聚乙烯醇分散剂依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500-1000r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌结束，然后送入到造粒机内造粒，造粒温度为100-150℃，造粒结束，然后送入到双螺杆挤出机内进行挤出，室温冷却成型，得到本发明的克拉管。
10.根据权利要求9所述的一种螺旋缠绕克拉管的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的挤出温度为110-130℃。
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