CN113930002A - 一种埋地用结构壁排水管专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种埋地用结构壁排水管专用料及其制备方法，涉及高分子技术领域，解决了现有的结构壁排水管专用料综合性能不佳的技术问题；本发明的结构壁排水管专用料，由以下重量份含量的物质组成：15～20份活性滑石粉、3～5份活性碳酸钙、3～5份活性硅灰石粉、0.5～1.5份聚乙烯蜡、0.5～0.8份硬脂酸锌、0.3～0.5份EBS、2～5份马来酸酐接枝聚乙烯、3～5份茂金属线性低密度聚乙烯、10～20份共聚聚丙烯、50～65份高密度聚乙烯以及2～3份黑色母粒；本发明制备的复合材料，无机材料含量不用特别高，密度适中，材料韧性较好，强度高，所生产的管材环刚度高、环柔性和抗冲击性能好。

Description

一种埋地用结构壁排水管专用料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，更具体的是涉及管道材料技术领域。
背景技术
埋地用结构壁排水管主要用于市政建设、小区排水排污等。目前市面上主要有HDPE双壁波纹管、HDPE缠绕结构壁管、PVC双壁波纹管等。其中PVC环刚度高、但存在抗冲击性能差、不耐老化、使用寿命短等缺点；HDPE双壁波纹管、HDPE缠绕结构壁管强度相对较低，特别是大口径管材的环刚度不高。
目前在制备埋地排水管专用料中，主要通过两种方式来提高材料性能：
一是以HDPE为基础树脂，利用无机材料增强增韧改性。如专利发明CN201911245399.9提供了一种用于埋地排水管道的聚丙烯组合物及其制备方法，利用改性粉煤灰、纳米碳酸钙、硫酸钙晶须在助剂作用下填充改性HDPE。该方案中因HDPE本身的强度不高，需要大量添加无机材料才能得到较高强度的复合材料，从而导致材料密度很大，韧性也会相应下降。
二是采用交联的方式提高HDPE的强度和抗开裂性。如专利CN201210191246.2提供了一种埋地聚乙烯排水管道专用母料，通过过氧化物引发HDPE交联，制备柔韧性好,耐环境应力开裂性能优越的排水管道专用材料。但该方案制备的专用材料弯曲模量不高，管材环刚度不高，并且通过交联的HDPE不能回收循环利用。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种埋地用结构壁排水管专用料及其制备方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种埋地用结构壁排水管专用料，由以下重量份含量的物质组成：15～20份活性滑石粉、3～5份活性碳酸钙、3～5份活性硅灰石粉、0.5～1.5份聚乙烯蜡、0.5～0.8份硬脂酸锌、0.3～0.5份EBS、2～5份马来酸酐接枝聚乙烯、3～5份茂金属线性低密度聚乙烯、10～20份共聚聚丙烯、50～65份高密度聚乙烯以及2～3份黑色母粒。
作为优选，所述马来酸酐接枝聚乙烯为马来酸酐接枝高密度聚乙烯(MAH-g-HDPE)。
作为优选，所述茂金属线性低密度聚乙烯为薄膜级，熔指0.5～1.0g/10min。
作为优选，所述共聚聚丙烯为管材级，熔指0.1～0.4g/10min。
作为优选，所述高密度聚乙烯为PE100级，熔指0.2～0.5g/10min。
作为优选，包括以下步骤：
将活性滑石粉、活性碳酸钙、活性硅灰石粉、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、EBS、马来酸酐接枝聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯、高密度聚乙烯以及黑色母粒，全部加入高速混合机中，低速状态下搅拌混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为180～220℃。
作为优选，所述活性滑石粉的制备方法为：
将100份1500目的滑石粉加入高速混合机中，高速搅拌状态下加入1份乙烯基硅烷偶联剂，搅拌升温至105℃，再低速搅拌10min，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性滑石粉，其中，所述乙烯基硅烷偶联剂为172。
作为优选，所述活性碳酸钙的制备方法为：
将100份2500目重质碳酸钙粉体在高速混合机中搅拌升温至105～110℃，加入2份钛酸酯偶联剂搅拌15min，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性碳酸钙，其中，所述钛酸酯偶联剂为201。
作为优选，所述活性硅灰石粉的制备方法为：
将100份硅灰石粉加入带外加热的高速混合机中，再在搅拌状态下加入3份预先用无水乙醇稀释的乙烯基硅烷偶联剂，保持搅拌，开启外加热装置，加热至105℃，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性硅灰石粉；其中，所述硅灰石为粒径D50小于10微米，长径比为(10：1)～(15：1)；稀释时，乙醇：乙烯基硅烷偶联剂172＝1：1。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过对基体树脂中加入高强度的聚丙烯材料，提高基材本身的强度，再利用具有片状结构的滑石粉、和晶须状结构的硅灰石粉在树脂中起到骨架作用，进一步提高复合体系的强度，体系中加入适量颗粒结构的碳酸钙粉体，很好地起到分散应力的作用，从而提高复合材料的韧性。
2.与纯HDPE添加无机材料增强的方式相比，本发明中使用聚乙烯/聚丙烯复合基体，本身强度更高，无需大量添加无机材料增强，可有效避免无机材料对体系带来的密度大幅增加、韧性下降的负面影响。
3.采用本发明方式制备的复合材料，无机材料含量不用特别高，密度适中，材料韧性较好，强度高，所生产的管材环刚度高、环柔性和抗冲击性能好。
4.本发明采用多种无机材料增强增韧改性的方式，与采用交联改性相比，材料的成本低、强度高、边角料易回收。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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
本实施例提供一种埋地用结构壁排水管专用料，由以下重量份含量的物质组成：
15份活性滑石粉、3份活性碳酸钙、5份活性硅灰石粉、0.8份聚乙烯蜡、0.7份硬脂酸锌、0.5份EBS、3份马来酸酐接枝聚乙烯、4份茂金属线性低密度聚乙烯、15份共聚聚丙烯、50.5份高密度聚乙烯以及2.5份黑色母粒。
制备方法为：将上述组分在高速混合机中低速搅拌1分钟放料，再将混合组分通过双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出机温度在180～220℃。
实施例2
本实施例提供一种埋地用结构壁排水管专用料，由以下重量份含量的物质组成：
20份活性滑石粉、5份活性碳酸钙、3份活性硅灰石粉、0.8份聚乙烯蜡、0.7份硬脂酸锌、0.5份EBS、3份马来酸酐接枝聚乙烯、4份茂金属线性低密度聚乙烯、15份共聚聚丙烯、45.5份高密度聚乙烯以及2.5份黑色母粒。
制备方法为：将上述组分在高速混合机中低速搅拌1分钟放料，再将混合组分通过双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出机温度在180～220℃。
实施例3
本实施例提供一种埋地用结构壁排水管专用料，由以下重量份含量的物质组成：
20份活性滑石粉、5份活性碳酸钙、3份活性硅灰石粉、0.8份聚乙烯蜡、0.7份硬脂酸锌、0.5份EBS、3份马来酸酐接枝聚乙烯、4份茂金属线性低密度聚乙烯、10份共聚聚丙烯、50.5份高密度聚乙烯以及2.5份黑色母粒。
制备方法为：将上述组分在高速混合机中低速搅拌1分钟放料，再将混合组分通过双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出机温度在180～220℃。
性能测试
以本发明实施例1、实施例2、实施例3制备的埋地用结构壁排水管专用料为实验组，设置对照组1和对照组2，对专用料性能进行测试。
对照组1是一种埋地用聚乙烯结构壁管道专用料，其组成成分为：60％聚乙烯、10％改性粉煤灰、13％纳米碳酸钙、11％硫酸钙晶须、3％马来酸酐接枝聚乙烯、1％EBS润滑剂、0.5％吸水剂(LQ-1810)、1.5％炭黑母粒(EM107HP)。
对照组2是一种埋地塑料排水管道专用料，其组成成分为：1000份高密度聚乙烯(5502，韩国大林)、0.2份过氧化二异丙苯、0.4份2，5-二甲基-2，5二(叔丁基过氧化)乙烷、20份乙烯基三乙氧基硅烷、0.2份3，5，5-三甲基己酸锡、10份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、50份氯化聚乙烯、1份硬脂酸锌、1份硬脂酸钙、2份三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
测得的各项性能参数见表一：
表一、本发明实施例与对照组的专用料性能测试结果数据
Figure BDA0003338546530000051
从表一可以看到：
1.与对照组1相比，本发明中无机材料添加量减小，材料的密度得以降低，但是材料的强度却得以提高，这是因为，本发明使用聚乙烯/聚丙烯复合基体，本身强度更高，无需大量添加无机材料增强，可有效避免无机材料对体系带来的密度大幅增加、韧性下降的负面影响。
2.与对照组2相比，本发明材料在保证抗冲击强度的同时，材料的弯曲模量较高，拉伸强度得以提升，与对照组2采用交联改性相比，本发明材料的成本低、强度高，且边角料易回收。
综上所述，本发明提供的专用料，无机材料含量不用很高，密度适中，材料韧性较好，强度高，所生产的管材环刚度高、环柔性和抗冲击性能好。

Claims (9)

1.一种埋地用结构壁排水管专用料，其特征在于，由以下重量份含量的物质组成：15～20份活性滑石粉、3～5份活性碳酸钙、3～5份活性硅灰石粉、0.5～1.5份聚乙烯蜡、0.5～0.8份硬脂酸锌、0.3～0.5份EBS、2～5份马来酸酐接枝聚乙烯、3～5份茂金属线性低密度聚乙烯、10～20份共聚聚丙烯、50～65份高密度聚乙烯以及2～3份黑色母粒。
2.根据权利要求1所述的一种埋地用结构壁排水管专用料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯为马来酸酐接枝高密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种埋地用结构壁排水管专用料，其特征在于，所述茂金属线性低密度聚乙烯为薄膜级，熔指0.5～1.0g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种埋地用结构壁排水管专用料，其特征在于，所述共聚聚丙烯为管材级，熔指0.1～0.4g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种埋地用结构壁排水管专用料，其特征在于，所述高密度聚乙烯为PE100级，熔指0.2～0.5g/10min。
6.如权利要求1所述的一种埋地用结构壁排水管专用料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将活性滑石粉、活性碳酸钙、活性硅灰石粉、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、EBS、马来酸酐接枝聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯、高密度聚乙烯以及黑色母粒，全部加入高速混合机中，搅拌混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为180～220℃。
7.根据权利要求6所述的一种埋地用结构壁排水管专用料的制备方法，其特征在于，所述活性滑石粉的制备方法为：
将100份滑石粉加入高速混合机中，搅拌状态下加入1份乙烯基硅烷偶联剂，搅拌升温至105℃，再搅拌10min，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性滑石粉。
8.根据权利要求6所述的一种埋地用结构壁排水管专用料的制备方法，其特征在于，所述活性碳酸钙的制备方法为：
将100份重质碳酸钙粉体在高速混合机中搅拌升温至105～110℃，加入2份钛酸酯偶联剂搅拌15min，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性碳酸钙。
9.根据权利要求6所述的一种埋地用结构壁排水管专用料的制备方法，其特征在于，所述活性硅灰石粉的制备方法为：
将100份硅灰石粉加入带外加热的高速混合机中，再在搅拌状态下加入3份预先用无水乙醇稀释的乙烯基硅烷偶联剂，保持搅拌，开启外加热装置，加热至105℃，放入冷却锅中冷却至常温，得到活性硅灰石粉。
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