CN113136064A - 一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明通过先加交联剂后加色粉，两步处理原料的方式，促进了交联剂和无机色粉的均匀分散，同时提升交联聚乙烯力学性能和耐候性，直接使用商品化的无机色粉，直接加入，大大降低的制造成本和工艺复杂度。所得管材颜色分布均匀，力学性能好，使用寿命长，制造成本低，在交联聚乙烯管材行业，具有广泛的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)作为最重要合成树脂之一，具有优良的化学稳定性，能够抵抗定浓度的酸、碱﹑盐类以及有机溶剂的腐蚀作用，有良好的延伸性、加工性和耐低温性。但是不经改性的普通聚乙烯不能承受较高的温度。随着使用温度的提高，热塑性聚乙烯蠕变变形趋势增大，机械强度大大降低。此外，普通聚乙烯即使在温度不高情况下长期使用，受其耐环境应力开裂性有限的限制,使用寿命也不会很长。若将聚乙烯改性，如采用交联工艺使之交联，就可以极大改善聚乙烯的性能,克服其存在的不足。
交联聚乙烯是聚乙烯在高能射线(如γ射线、α射线、电子射线等)或者交联剂的作用下，使其大分子之间生成交联，可提高其耐热以及力学强度等性能。采用交联聚乙烯作绝缘的电缆，其长期工作温度可提高到90℃，能承受的瞬时短路温度可达170-250℃。而以交联聚乙烯作为原料制备的管材，则可广泛的应用于水、气、油、地板采暖介质等流体的输送，比普通聚乙烯管材具有更广泛的应用空间。其中过氧化物交联聚乙烯管材因为具有更高的交联度，是目前交联聚乙烯管材的主要品种。
而目前过氧化物交联聚乙烯管材基本都为本色管材，彩色管材基本是进行表面彩色覆膜处理，而真正实现管材本体全部为彩色的少之又少。而实现彩色管材制备的工艺中，基本是使用添加有色母料的方式，而所得的有色管材，表面粗糙，色彩分布不均匀，而有色母料的加入，也一定程度的对交联聚乙烯管材的耐候性以及力学性能等方面产生了负面的影响。因此如何在提升交联聚乙烯管材基础性能的同时，制备得到本体彩色的交联聚乙烯管材，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明要实现三方面的目的，第一要制备本体为彩色的过氧化物交联聚乙烯管材，以满足不同领域的使用需求；其二，在得到不同颜色交联聚乙烯管材的同时，一定程度的提升管材的基础性能；其三，简化彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备工艺，降低成本，推动其广泛的市场化应用。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂97-99份，交联剂0.1-1.0份，抗氧剂0.2-1.0份，辅助抗氧剂0.1-1.0份，色粉0.2-0.5份，分散剂0.3-0.5份。
进一步的，所述交联剂为叔丁基过氧化氢，过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰中的一种或几种。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉的选择可根据实际应用环境选择颜色。
进一步的，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂97-99份，交联剂0.1-1.0份，抗氧剂0.2-1.0份，辅助抗氧剂0.1-1.0份在混合机中混合5-10min；
2)将色粉均匀分散于分散剂，再与步骤(1)物料于混合机中混合5-10min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
现有技术中，过氧化物交联聚乙烯很难进行上色，即便上色，所得管材表面不光滑，色彩分布不均匀，色料的加入导致管材耐候性、力学性能下降，很难进行实际应用。针对这一问题，首先本发明先进行交联剂在高密度聚乙烯中的混合和分散，这可以充分让交联剂对聚乙烯树脂进行接触和表面包覆，避免了交联剂更多地被色粉的吸收和损耗。高细度的无机粉料可以使得管材颜色均匀，但是也存在团聚结块的问题，因此在第二步将无机色料分散于十二烷基三甲氧基硅烷中，长链的十二烷基三甲氧基硅烷与无机色粉颗粒间能形成紧密结合，有效阻止了色粉颗粒间团聚，实现色粉在聚乙烯树脂中的均匀分散，宏观表现为管材的色彩均匀，表面光滑。同时均匀分散的色粉颗粒可以有效提升管材致密度，从而提升管材的力学以及耐候性。
有益效果
本发明通过“先混合交联剂后混合色粉”的两步处理原料的方式，促进了交联聚乙烯和无机色粉的均匀分散，同时提升交联聚乙烯力学性能和耐候性，直接使用商品化的无机色粉，直接加入，大大降低的制造成本和工艺复杂度。所得管材颜色分布均匀，力学性能好，使用寿命长，制造成本低，在交联聚乙烯管材行业，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例3所得管材表面图；
图2为对比例2所得管材表面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂97份，交联剂0.1份，抗氧剂0.2份，辅助抗氧剂0.1份，色粉0.2份，分散剂0.3份。
进一步的，所述交联剂为叔丁基过氧化氢。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉选择黄色。
进一步的，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂，交联剂，抗氧剂，辅助抗氧剂在混合机中混合5min；
2)将色粉均匀分散于分散剂，再与步骤(1)物料于混合机中混合5min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
实施例2
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂98份，交联剂0.5份，抗氧剂0.6份，辅助抗氧剂0.5份，色粉0.3份，分散剂0.4份。
进一步的，所述交联剂为过氧化二异丙苯。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉选择蓝色。
进一步的，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂，交联剂，抗氧剂，辅助抗氧剂在混合机中混合8min；
2)将色粉均匀分散于分散剂，再与步骤(1)物料于混合机中混合10min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
实施例3
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂99份，交联剂1.0份，抗氧剂1.0份，辅助抗氧剂1.0份，色粉0.5份，分散剂0.5份。
进一步的，所述交联剂为过氧化苯甲酰。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉选择红色。
进一步的，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂，交联剂，抗氧剂，辅助抗氧剂在混合机中混合10min；
2)将色粉均匀分散于分散剂，再与步骤(1)物料于混合机中混合8min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
对比例1
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂99份，交联剂1.0份，抗氧剂1.0份，辅助抗氧剂1.0份，色粉0.5份。
进一步的，所述交联剂为过氧化苯甲酰。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉选择红色。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂，交联剂，抗氧剂，辅助抗氧剂在混合机中混合10min；
2)将色粉加入步骤(1)混合料中，混合机中混合8min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
本对比例除色粉不分散于十二烷基三甲氧基硅烷中外，其余均同实施例3。
对比例2
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂99份，交联剂1.0份，抗氧剂1.0份，辅助抗氧剂1.0份，色粉0.5份，分散剂0.5份。
进一步的，所述交联剂为过氧化苯甲酰。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
进一步的，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
进一步的，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。色粉选择红色。
进一步的，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂，交联剂，抗氧剂，辅助抗氧剂色粉、分散剂在混合机中混合10min；
2)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
进一步的，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
本对比例除将色粉和分散剂一起同其他原料加入混合反应外，其余均同实施例3。
性能测试
力学性能测试:弯曲模量按ASTM D790测定，试样尺寸80mm×10mm×4mm,载荷应变速率0.01mm/mm/min,试验速度2mm/min；缺口冲击强度按ISO 180—2001测定,试样尺寸80mm×10mm×4mm,缺口夹角45°,深2mm。
表1性能测试结果
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，包括以下重量份的原料制备得到：高密度聚乙烯树脂97-99份，交联剂0.1-1.0份，抗氧剂0.2-1.0份，辅助抗氧剂0.1-1.0份，色粉0.2-0.5份，分散剂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，所述交联剂为叔丁基过氧化氢，过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
4.根据权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，所述辅助抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂。
5.根据权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，所述色粉为无机色粉，细度≥800目。
6.根据权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材，其特征在于，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷。
7.一种权利要求1所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按重量份将高密度聚乙烯树脂97-99份，交联剂0.1-1.0份，抗氧剂0.2-1.0份，辅助抗氧剂0.1-1.0份在混合机中混合5-10min；
2)将色粉均匀分散于分散剂，再与步骤(1)物料于混合机中混合5-10min；
3)将混合物料送入冲压式挤出机进行管材挤出。
8.根据权利要求7所述本体彩色过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，其特征在于，步骤(3)的操作工艺为：进料端温度90℃，连接体温度170℃；口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
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