CN113088029A - 一种高抗冲双壁波纹管及其制备方法 - Google Patents

一种高抗冲双壁波纹管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗冲双壁波纹管及其制备方法，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：60～80份改性聚丙烯、25～35份尼龙12、5～10份界面改善剂、8～12份抗冲击改性剂、4～6份纳米二氧化硅、3～5份纳米硫酸钡、0.8～1.6份乙撑双硬脂酸酰胺、1.5～3.5份抗氧剂1010、1～3份硅烷偶联剂A‑171；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。本发明采用改性聚丙烯、尼龙12等原料，制备了性能优异的双壁波纹管，该聚丙烯双壁波纹管的环刚度高、低于冲击外部压力强、抗冲击性能良好。

Description

一种高抗冲双壁波纹管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体涉及一种高抗冲双壁波纹管及其制备方法。
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。
现有技术中越来越多的城市排水系统应用了聚氯乙烯、高密度聚乙烯等塑料管材。塑料波纹管已逐步取代金属、水泥等其他传统管道，发展十分迅速，市场前景良好。目前现有的埋地排水排污管道所用原料主要集中在UPVC和HDPE。随着环境保护意识的提高，聚氯乙烯(UPVC)逐步退出市场。与聚乙烯相比，聚丙烯具较高的弹性模量和较低的密度，在埋地排水排污管道上具有良好的性价比。聚丙烯具有低密度，重量轻，更利于施工安装，更能节约成本，与传统排水排污管道相比，具有更高的性价比，并且聚丙烯管道使用寿命长，可达五十年以上；聚丙烯管道相对于HDPE管有着更好的耐热性、耐腐蚀性；比UPVC管有着更好的柔韧性。但是现有技术制备的聚丙烯波纹管中，聚丙烯波纹管的抗冲击性差，韧性不够好。
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，提供了一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
60～80份改性聚丙烯、25～35份尼龙12、5～10份界面改善剂、8～12份抗冲击改性剂、4～6份纳米二氧化硅、3～5份纳米硫酸钡、0.8～1.6份乙撑双硬脂酸酰胺、1.5～3.5份抗氧剂1010、1～3份硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨3～5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3～5min，得到改性聚丙烯。
优选的是，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
70份改性聚丙烯、30份尼龙12、8份界面改善剂、10份抗冲击改性剂、5份纳米二氧化硅、4份纳米硫酸钡、1.2份乙撑双硬脂酸酰胺、2份抗氧剂1010、2份硅烷偶联剂A-171。
优选的是，所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5～10mm；球磨采用转速为300～500转/分钟的立式球磨机。
优选的是，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30～65KHz，功率为35～75W，氩气的压强为30～80Pa。
优选的是，所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物和/或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
优选的是，所述抗冲击改性剂的制备方法为：按重量份，将120份玻璃纤维加热至60～65℃，保温30min，然后加入3～5份椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1.5～2份八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为60～65℃下搅拌60～90min，得到预处理玻璃纤维；将15～30份预处理玻璃纤维中加入60～80份去离子水，搅拌5～10min，然后加入20～30份丙烯腈-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。
优选的是，所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸。
本发明还提供一种如上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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200℃～245℃。
本发明至少包括以下有益效果：本发明采用改性聚丙烯、尼龙12等原料，制备了性能优异的双壁波纹管，该聚丙烯双壁波纹管的环刚度高、低于冲击外部压力强、抗冲击性能良好。
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：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
70kg改性聚丙烯、30kg尼龙12、8kg份界面改善剂、10kg抗冲击改性剂、5kg纳米二氧化硅、4kg纳米硫酸钡、1.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、2kg抗氧剂1010、2kg硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3min，得到改性聚丙烯；所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5mm；球磨采用转速为300转/分钟的立式球磨机；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55KHz，功率为60W，氩气的压强为50Pa；
所述抗冲击改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
实施例2：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
80kg改性聚丙烯、25kg尼龙12、10kg份界面改善剂、12kg抗冲击改性剂、4kg纳米二氧化硅、5kg纳米硫酸钡、1.6kg乙撑双硬脂酸酰胺、1.5kg抗氧剂1010、3kg硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨4小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3min，得到改性聚丙烯；所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5mm；球磨采用转速为300转/分钟的立式球磨机；所述低温等离子体处理仪的气氛为CF4；所述低温等离子体处理仪的频率为55KHz，功率为60W，氩气的压强为50Pa；
所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
实施例3：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
65kg改性聚丙烯、35kg尼龙12、10kg份界面改善剂、8kg抗冲击改性剂、6kg纳米二氧化硅、3kg纳米硫酸钡、0.8kg乙撑双硬脂酸酰胺、1.5kg抗氧剂1010、1kg硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3min，得到改性聚丙烯；所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5mm；球磨采用转速为300转/分钟的立式球磨机；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55KHz，功率为60W，氩气的压强为50Pa；
所述抗冲击改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
实施例4：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
70kg改性聚丙烯、30kg尼龙12、8kg份界面改善剂、10kg抗冲击改性剂、5kg纳米二氧化硅、4kg纳米硫酸钡、1.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、2kg抗氧剂1010、2kg硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3min，得到改性聚丙烯；所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5mm；球磨采用转速为300转/分钟的立式球磨机；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55KHz，功率为60W，氩气的压强为50Pa；
所述抗冲击改性剂的制备方法为：将120kg玻璃纤维加热至65℃，保温30min，然后加入3kg椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1.5kg八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为65℃下搅拌90min，得到预处理玻璃纤维；将15kg预处理玻璃纤维中加入60kg去离子水，搅拌10min，然后加入30kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、1.5kg乳化剂和0.008kg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；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
实施例5：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
70kg改性聚丙烯、30kg尼龙12、8kg份界面改善剂、10kg抗冲击改性剂、5kg纳米二氧化硅、4kg纳米硫酸钡、1.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、2kg抗氧剂1010、2kg硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3min，得到改性聚丙烯；所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5mm；球磨采用转速为300转/分钟的立式球磨机；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55KHz，功率为60W，氩气的压强为50Pa；
所述抗冲击改性剂的制备方法为：将120kg玻璃纤维加热至65℃，保温30min，然后加入5kg椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和2kg八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为65℃下搅拌90min，得到预处理玻璃纤维；将25kg预处理玻璃纤维中加入65kg去离子水，搅拌10min，然后加入30kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、1.2kg乳化剂和0.008kg引发剂，加热至85℃，搅拌反应3h，冷却，分离，得到抗冲击改性剂；所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠；所述引发剂为过硫酸铵；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
对比例1：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：70kg聚丙烯、30kg尼龙12、8kg份界面改善剂、10kg抗冲击改性剂、5kg纳米二氧化硅、4kg纳米硫酸钡、1.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、2kg抗氧剂1010、2kg硅烷偶联剂A-171；
所述抗冲击改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
对比例2：
一种高抗冲双壁波纹管，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：80kg聚丙烯、25kg尼龙12、10kg份界面改善剂、12kg抗冲击改性剂、4kg纳米二氧化硅、5kg纳米硫酸钡、1.6kg乙撑双硬脂酸酰胺、1.5kg抗氧剂1010、3kg硅烷偶联剂A-171；
所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸；
一种上述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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2h；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230℃。
对实施例1～4和对比例1～2制备的双壁波纹管(DN/ID 400)进行性能测试，结果如表1所示；
表1
Figure BDA0003011535970000081
其中本发明中环刚度、冲击性能(TIR)、烘箱实验和蠕变比率的测试标准参考：GB/T35451.1-2017。
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 (9)

1.一种高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
60～80份改性聚丙烯、25～35份尼龙12、5～10份界面改善剂、8～12份抗冲击改性剂、4～6份纳米二氧化硅、3～5份纳米硫酸钡、0.8～1.6份乙撑双硬脂酸酰胺、1.5～3.5份抗氧剂1010、1～3份硅烷偶联剂A-171；
所述改性聚丙烯的制备方法为：将质量比为10:5:1的嵌段共聚聚丙烯颗粒、均聚聚丙烯颗粒和三元乙丙橡胶颗粒加入到球磨罐中，然后不锈钢磨球，向球磨罐中通入液氮，使物料及不锈钢磨球全部浸没在液氮中，球磨3～5小时，然后将球磨后的混合物置于低温等离子体处理仪中处理3～5min，得到改性聚丙烯。
2.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述高抗冲双壁波纹管的配方包括以下重量份的原料组成：
70份改性聚丙烯、30份尼龙12、8份界面改善剂、10份抗冲击改性剂、5份纳米二氧化硅、4份纳米硫酸钡、1.2份乙撑双硬脂酸酰胺、2份抗氧剂1010、2份硅烷偶联剂A-171。
3.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述不锈钢磨球按照球料质量比为40:1加入到球磨罐中；所述不锈钢磨球的直径为5～10mm；球磨采用转速为300～500转/分钟的立式球磨机。
4.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，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30～65KHz，功率为35～75W，氩气的压强为30～80Pa。
5.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述抗冲击改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物和/或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
6.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述抗冲击改性剂的制备方法为：按重量份，将120份玻璃纤维加热至60～65℃，保温30min，然后加入3～5份椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯和1.5～2份八氨基苯基笼形倍半硅氧烷，在温度为60～65℃下搅拌60～90min，得到预处理玻璃纤维；将15～30份预处理玻璃纤维中加入60～80份去离子水，搅拌5～10min，然后加入20～30份丙烯腈-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。
7.如权利要求6所述的高抗冲双壁波纹管，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。
8.如权利要求1所述的高抗冲双壁波纹管，其特征在于，所述界面改善剂为质量比为1:1的衣康酸和山梨酸。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的高抗冲双壁波纹管的制备方法，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200℃～245℃。
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