CN115819879A - 一种聚丙烯、玄武岩复合管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯、玄武岩复合管及其制备方法,属于管材改性制备技术领域。本发明的聚丙烯、玄武岩复合管设置内层管和外层管,包括下列质量份数的原料组成:聚丙烯100~150份、纳米改性玄武岩40~80份、滑石粉40~80份、硬脂酸1~5份、增容剂5~8份、增韧剂2~5份、润滑剂1~3份、抗氧剂1~5份、聚乙烯蜡1~5份、色母料5~10份。本发明的聚丙烯、玄武岩复合管,在一定条件下将原料按配方比例常温共混,直接通过传输装置输送到锥形双螺杆挤出机料斗生产,不需要采用高、低温共混的方式或再次造粒进行生产,降低了生产成本,减少了多次混料、造粒中粉尘对环境的影响。本发明所制备的管材具有高刚高韧、相容性、耐候性能好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及管材改性制备技术领域,具体的说,涉及一种聚丙烯、玄武岩复合管及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是目前第二大通用塑料,随着建筑、汽车、家电和包装等行业的发展,废旧PP成为近年来产量较大的废弃高分子材料之一。由于使用过程中受光、热、氧和外力等因素影响,PP的分子结构会发生变化,制品变黄、变脆、甚至开裂,导致PP韧性、尺寸稳定性、热氧稳定性和可加工性等明显变差,直接使用废旧PP制造制品难以满足加工和使用过程的要求。因此,废旧PP再资源化技术不断发展,采用与其他聚合物合金化或与填料复合化,可明显改善废旧PP的加工性能、热性能、物理和力学性能,实现废旧PP的高性能化。常用于PP复合的无机填料都可以用来与废旧PP复合,例如碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、金属氧化物、粉煤灰和玻璃纤维等。研究发现这些无机填料虽能显著改善废旧PP刚性、降低成本,但与废旧PP极性相差较大,表面能高,相容性差,导致复合材料的断裂伸长率和冲击韧性下降。
发明内容
针对现有纳米粒子在直接加入混料时容易出现团聚、混料不均、相容性不佳的问题。本发明提供一种高刚高韧、相容性、耐候性能好的聚丙烯、玄武岩复合管及其制备方法。
本发明首先公开一种聚丙烯、玄武岩复合管,设置有内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯100~150份、纳米改性玄武岩40~80份、滑石粉40~80份、硬脂酸1~5份、增容剂5~8份、增韧剂2~5份、润滑剂1~3份、抗氧剂1~5份、聚乙烯蜡1~5份、色母料5~10份。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述增韧剂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂其中任一一种。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述润滑剂为硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸其中任一一种。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述抗氧剂为为过氧化物分解型抗氧剂、自由基清除型抗氧剂、金属减活型抗氧剂。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、GMA接枝PP中的一种。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述聚丙烯为废旧PP。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述纳米改性玄武岩的制备方法为:通过溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,将表面处理后的玄武岩均匀分散在纳米二氧化钛溶胶中,经干燥、保温、冷却、研磨等处理,制备出纳米改性玄武岩。
进一步地,纳米改性玄武岩的制备方法中,表面处理剂为KH550、KH560、KH570、YDH-550、钛酸酯偶联剂201、钛酸酯偶联剂401中的一种。
进一步地,纳米改性玄武岩的制备方法中,所述纳米二氧化钛溶胶的合成方法为以下方法中的其中一种:
方法一:以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体,将其溶于无水乙醇中,缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解,得到稳定的Ti02溶胶。生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]:n[EtOH]:n[H2O]=3:4:3;
方法二:以钛酸丁酯为主原料,将定量的钛酸丁酯和蒸馏水分别溶于乙醇中,然后在剧烈的电磁搅拌情况下将二者缓慢混合,采用成分变化、温度变化以及加入少量的添加剂来控制凝胶时间得到纳米TiO2溶胶。生产中原料物质的量投料比为钛酸丁酯:乙醇:蒸馏水=1:15:1;
方法三:取一定量的Ti(SO4)2溶液,加入几滴十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液搅拌,同时以一定速度滴加NaOH溶液,形成白色氧化物沉淀,用去离子水反复洗涤后,加入一定量的胶溶剂HCI溶液,使体系进行胶溶得到纳米TiO2溶胶;
方法四:以无机钛盐[Ti(NO3)4]为前驱体,聚乙二醇和淀粉作为分散剂,用溶胶凝胶法得到纳米TiO2溶胶。
优选的,聚丙烯、玄武岩复合管采用锥形双螺杆挤出机挤出成型。
本发明的纳米改性玄武岩的制备方法为:通过溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,将表面处理后的玄武岩均匀分散在纳米二氧化钛溶胶中,经后处理制备出纳米改性玄武岩。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,并加入表面处理后的玄武岩均匀分散,经过后处理制备出纳米改性玄武岩;
步骤二:按照质量份数称取原料后常温混料机进行共混,得原料混合物;
步骤三:将原料混合物送入锥形双螺杆挤出机经多个段区挤出后经模具成型,得初产品;
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
进一步地,聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺步骤三中挤出的各个段区的塑化温度为:下料段150-170℃、塑化段200-230℃、均化段180-200℃、流道190-210℃、模具190-210℃。
在以上技术方案的基础上,上述聚丙烯、玄武岩复合管,具有高刚高韧、相容性、耐候性能好的特点。
本发明的有益效果是:
1、本发明的聚丙烯、玄武岩复合管中的纳米粒子分散均匀,在玄武岩多孔和皱、漏表面结构中均有所存在,促进了基体材料与玄武岩的界面结合力。
2、本发明的聚丙烯、玄武岩复合管中的纳米改性玄武岩,提高了复合材料的断裂伸长率和冲击韧性。
3、玄武岩坚硬而耐磨,抗腐蚀和抗碱性强,耐高温性能好,有出色的抗压抗折性能,是优异的耐候性填料。纳米二氧化钛具有良好的抗老化,屏蔽紫外线作用强。本发明的聚丙烯、玄武岩复合管具有较强的耐候性,可实现废旧PP的高性能化和再资源化。
4、本发明的聚丙烯、玄武岩复合管,在一定条件下将原料按配方比例常温共混,直接通过传输装置输送到锥形双螺杆挤出机料斗生产,不需要采用高、低温共混的方式或再次造粒进行生产,降低了生产成本,减少了多次混料、造粒中粉尘对环境的影响。本发明所制备的管材具有高刚高韧、相容性、耐候性能好的特点。
附图说明
附图1为本发明实施例一的聚丙烯、玄武岩复合管的微观纤维图。
附图2为添加纳米二氧化钛溶胶的实施例一至五的相对结晶度X与结晶时间t的关系图;
附图3为未添加纳米二氧化钛溶胶的实施例一至五的相对结晶度X与结晶时间t的关系图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明首先公开一种聚丙烯、玄武岩复合管,设置有内层管和外层管,内层管和外层管均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯100~150份、纳米改性玄武岩40~80份、滑石粉40~80份、硬脂酸1~5份、增容剂5~8份、增韧剂2~5份、润滑剂1~3份、抗氧剂1~5份、聚乙烯蜡1~5份、色母料5~10份。每一份质量份数优选的为1g、10g、100g其中一种。
聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、GMA接枝PP中的一种。
聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述聚丙烯为废旧PP。
聚丙烯、玄武岩复合管的配方中,所述纳米改性玄武岩的制备方法为:通过溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,用表面处理剂对玄武岩进行表面处理,将表面处理后的玄武岩均匀分散在纳米二氧化钛溶胶中,经干燥、保温、冷却、研磨等处理,制备出纳米改性玄武岩。
纳米改性玄武岩的制备方法中,表面处理剂为KH550、KH560、KH570、YDH-550、钛酸酯偶联剂201、钛酸酯偶联剂401中的一种。
纳米改性玄武岩的制备方法中,所述纳米二氧化钛溶胶的合成方法为以下方法中的其中一种:
方法一:以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体,将其溶于无水乙醇中,缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解,得到稳定的Ti02溶胶。生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]:n[EtOH]:n[H2O]=3:4:3;
方法二:以钛酸丁酯为主原料,将定量的钛酸丁酯和蒸馏水分别溶于乙醇中,然后在剧烈的电磁搅拌情况下将二者缓慢混合,采用成分变化、温度变化以及加入少量的添加剂来控制凝胶时间得到纳米TiO2溶胶。生产中原料物质的量投料比为钛酸丁酯:乙醇:蒸馏水=1:15:1;
方法三:取一定量的Ti(SO4)2溶液,加入几滴十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液搅拌,同时以一定速度滴加NaOH溶液,形成白色氧化物沉淀,用去离子水反复洗涤后,加入一定量的胶溶剂HCI溶液,使体系进行胶溶得到纳米TiO2溶胶;
方法四:以无机钛盐[Ti(NO3)4]为前驱体,聚乙二醇和淀粉作为分散剂,用溶胶凝胶法得到纳米TiO2溶胶。
聚丙烯、玄武岩复合管采用锥形双螺杆挤出机挤出成型。
本发明还提供了一种聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,并加入表面处理后的玄武岩均匀分散,经过后处理制备出纳米改性玄武岩;
步骤二:按照质量份数称取原料后常温混料机进行共混,得原料混合物;
步骤三:将原料混合物送入锥形双螺杆挤出机经多个段区挤出后经模具成型,得初产品;
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺步骤三中挤出的各个段区的塑化温度为:下料段150-170℃、塑化段200-230℃、均化段180-200℃、流道190-210℃、模具190-210℃。
在以上技术方案的基础上,上述聚丙烯、玄武岩复合管,具有高刚高韧、相容性、耐候性能好的特点。
本发明用溶胶-凝胶法原位生长合成纳米二氧化钛溶胶,将纳米二氧化钛溶胶与具有多孔和皱、漏结构的玄武岩共混分散,纳米二氧化钛可均匀作用于玄武岩,溶剂后处理制备出纳米改性玄武岩,很好的解决了分散问题。纳米颗粒原位生长在玄武岩表面,增大了玄武岩表面的粗糙度,不仅提高了比表面积,而且提高了表面的化学活性,这都可以提高树脂与玄武岩的界面结合强度。玄武岩通过自身的高强度提高了复合材料的力学强度。而纳米二氧化钛作为成核剂,促进PP的结晶温度和结晶速度提高,结晶度更高,晶粒尺寸更小,这都可以大大提高材料的韧性,达到刚韧平衡的效果。
玄武岩比合金钢坚硬而耐磨,比铅和橡胶抗腐蚀。玄武岩还可以抽成玻璃丝,比一般玻璃丝布抗碱性强,耐高温性能好。玄武岩有出色的抗压抗折性能,而且耐磨性好,吸水率和压碎值低,有多孔和皱、漏的特点。将废旧PP原料与纳米改性后的玄武岩复合,通过纳米粒子改善废旧PP和玄武岩的相容性,制备出聚丙烯、玄武岩复合管,提高复合材料的断裂伸长率和冲击韧性,实现废旧PP的高性能化和再资源化。
以上为本发明的具体内容,下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管,设置了内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯3000g、纳米改性玄武岩2400g、滑石粉1500g、硬脂酸90g、增容剂180g、增韧剂120g、润滑剂60g、抗氧剂90g、聚乙烯蜡60g、色母料240g。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:采用溶胶-凝胶法:以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体,将其溶于无水乙醇中,缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解,得到稳定的纳米TiO2溶胶。将用KH-550表面处理后的玄武岩均匀分散于纳米二氧化钛溶胶中静置2h,将制得的纳米改性玄武岩溶胶凝胶在100℃干燥5h,放入马弗炉在500℃保温(灼烧)10h,取出后自然冷却至室温,研磨后即得纳米改性玄武岩。
步骤二:按照聚丙烯3000g、纳米改性玄武岩2400g、滑石粉1500g、硬脂酸90g、增容剂180g、增韧剂120g、润滑剂60g、抗氧剂90g、聚乙烯蜡60g、色母料240g的重量份数称取原料;
先将聚丙烯、增韧剂、增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯)、色母粉常温搅拌5分钟,再加入硬脂酸、聚乙烯蜡、润滑剂、抗氧剂继续常温搅拌5分钟,最后加入纳米改性玄武岩、滑石粉常温搅拌混合均匀,得原料混合物。
步骤三:原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品。挤出的各个段区的塑化温度为:下料段150℃、塑化段200℃、均化段180℃、流道190℃、模具190℃。
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
图1为实施例一所得的聚丙烯、玄武岩复合管的微观纤维图。
从管材的断面SEM图可以看出,通过溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,将表面处理后的玄武岩均匀分散在纳米二氧化钛溶胶中,经后处理制备出纳米改性玄武岩加入到聚丙烯树脂中,基体与树脂之间无明显的相界面。纤维基体嵌入并均匀分散在聚丙烯树脂中,有利于提高管材的强度。
实施例二
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管,设置了内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩1200g、滑石粉1800g、硬脂酸90g、增容剂150g、增韧剂90g、润滑剂60g、抗氧剂60g、聚乙烯蜡60g、色母料300g。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:采用溶胶-凝胶法:以钛酸丁酯为主原料,将定量的钛酸丁酯和蒸馏水分别溶于乙醇中,然后在剧烈的电磁搅拌情况下将二者缓慢混合,采用成分变化、温度变化以及加入少量的添加剂来控制凝胶时间,得到稳定的纳米TiO2溶胶。将用KH-560表面处理后的玄武岩均匀分散于纳米二氧化钛溶胶中静置2h,将制得的纳米改性玄武岩溶胶凝胶在100℃干燥5h,放入马弗炉在500℃保温(灼烧)10h,取出后自然冷却至室温,研磨后即得纳米改性玄武岩。
步骤二:按照聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩1200g、滑石粉1800g、硬脂酸90g、增容剂150g、增韧剂90g、润滑剂60g、抗氧剂60g、聚乙烯蜡60g、色母料300g称取原料;
先将聚丙烯、增韧剂、增容剂(马来酸酐接枝聚丙烯)、色母粉常温搅拌5分钟,再加入硬脂酸、聚乙烯蜡、润滑剂、抗氧剂继续常温搅拌5分钟,最后加入纳米改性玄武岩、滑石粉常温搅拌混合均匀,得原料混合物。
步骤三:原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品。挤出的各个段区的塑化温度为:下料段160℃、塑化段210℃、均化段190℃、流道200℃、模具200℃。
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
实施例三
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管,设置了内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯3600g、纳米改性玄武岩1800g、滑石粉2400g、硬脂酸120g、增容剂240g、增韧剂120g、润滑剂90g、抗氧剂120g、聚乙烯蜡90g、色母料270g。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:采用溶胶-凝胶法:取一定量的Ti(SO4)2溶液,加入几滴十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液搅拌,同时以一定速度滴加NaOH溶液,形成白色氧化物沉淀,用去离子水反复洗涤后,加入一定量的胶溶剂HCI溶液,使体系进行胶溶,得到稳定的纳米TiO2溶胶。将用KH-570表面处理后的玄武岩均匀分散于纳米二氧化钛溶胶中静置2h,将制得的纳米改性玄武岩溶胶凝胶在100℃干燥5h,放入马弗炉在500℃保温(灼烧)10h,取出后自然冷却至室温,研磨后即得纳米改性玄武岩。
步骤二:按照聚丙烯3600g、纳米改性玄武岩1800g、滑石粉2400g、硬脂酸120g、增容剂240g、增韧剂120g、润滑剂90g、抗氧剂120g、聚乙烯蜡90g、色母料270g的重量份数称取原料;
先将聚丙烯、增韧剂、增容剂(GMA接枝PP)、色母粉常温搅拌5分钟,再加入硬脂酸、聚乙烯蜡、润滑剂、抗氧剂继续常温搅拌5分钟,最后加入纳米改性玄武岩、滑石粉常温搅拌混合均匀,得原料混合物。
步骤三:原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品。挤出的各个段区的塑化温度为:下料段170℃、塑化段220℃、均化段200℃、流道210℃、模具210℃。
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
实施例四
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管,设置了内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩2400g、滑石粉2400g、硬脂酸120g、增容剂240g、增韧剂150g、润滑剂90g、抗氧剂150g、聚乙烯蜡90g、色母料300g。
聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:采用溶胶-凝胶法:以无机钛盐[Ti(NO3)4]为前驱体,聚乙二醇和淀粉作为分散剂,用溶胶凝胶法得到纳米TiO2溶胶。将用钛酸酯偶联剂201表面处理后的玄武岩均匀分散于纳米二氧化钛溶胶中静置2h,将制得的纳米改性玄武岩溶胶凝胶在100℃干燥5h,放入马弗炉在500℃保温(灼烧)10h,取出后自然冷却至室温,研磨后即得纳米改性玄武岩。
步骤二:按照聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩2400g、滑石粉2400g、硬脂酸120g、增容剂240g、增韧剂150g、润滑剂90g、抗氧剂150g、聚乙烯蜡90g、色母料300g的重量份数称取原料;
先将聚丙烯、增韧剂、增容剂(GMA接枝PP)、色母粉常温搅拌5分钟,再加入硬脂酸、聚乙烯蜡、润滑剂、抗氧剂继续常温搅拌5分钟,最后加入纳米改性玄武岩、滑石粉常温搅拌混合均匀,得原料混合物。
步骤三:原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品。挤出的各个段区的塑化温度为:下料段170℃、塑化段230℃、均化段200℃、流道210℃、模具210℃。
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
实施例五
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管,设置了内层管和外层管,均为同一配方所制得,包括如下质量份数的组分:聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩1200g、滑石粉1800g、硬脂酸90g、增容剂150g、增韧剂90g、润滑剂60g、抗氧剂60g、聚乙烯蜡60g、色母料300g。本实施例的组分配比与实施例二的组分配比一致。
本实施例的聚丙烯、玄武岩复合管的生产工艺,包括如下制备步骤:
步骤一:按照聚丙烯4500g、纳米改性玄武岩1200g、滑石粉1800g、硬脂酸90g、增容剂150g、增韧剂90g、润滑剂60g、抗氧剂60g、聚乙烯蜡60g、色母料300g的重量份数称取原料;
再将聚丙烯、增韧剂、增容剂(GMA接枝PP)、色母粉常温搅拌5分钟,再加入硬脂酸、聚乙烯蜡、润滑剂、抗氧剂继续常温搅拌5分钟,最后加入玄武岩、滑石粉常温搅拌混合均匀,得原料混合物。
步骤二:原料混合物熔融后经双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品。挤出的各个段区的塑化温度为:下料段170℃、塑化段230℃、均化段200℃、流道210℃、模具210℃。
步骤三:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤四:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
将实施例一至四和对比例五的聚丙烯、玄武岩复合管进行外观、拉伸强度、维卡软化温度、纵向回缩率、落锤冲击实验的检测。经检测,所制得的聚丙烯、玄武岩复合管各项性能对比如下表1:
表1聚丙烯、玄武岩复合管各项性能对比
从上表我们可以得知,本发明的聚丙烯、玄武岩复合管由于加入了玄武岩填料,采用溶胶-凝胶法原位生长的工艺合成纳米二氧化钛溶胶,并将纳米二氧化钛溶胶与具有多孔和皱、漏结构的玄武岩共混分散,使纳米二氧化钛可均匀作用于玄武岩,制备出纳米改性玄武岩,进一步生产出聚丙烯、玄武岩复合管,提高了整体性能,聚丙烯、玄武岩复合管具有高刚高韧、相容性、耐候性能好的特点。
纳米二氧化钛溶胶对结晶的影响
先按实施例一至五的方案制备聚丙烯、玄武岩复合管得到聚丙烯、玄武岩复合管A、聚丙烯、玄武岩复合管B、聚丙烯、玄武岩复合管C、聚丙烯、玄武岩复合管D、聚丙烯、玄武岩复合管E。再设置一对照组,所述对照组按实施例一至五的配比制备聚丙烯、玄武岩复合管,但对照组的实施例一至四的制备步骤中,省却步骤一,不进行纳米二氧化钛溶胶的玄武岩改性,实施例五中并未进行纳米二氧化钛溶胶的玄武岩改性,因此对照组的实施例五的制备方法不变;得到聚丙烯、玄武岩复合管A1、聚丙烯、玄武岩复合管B1、聚丙烯、玄武岩复合管C1、聚丙烯、玄武岩复合管D1、聚丙烯、玄武岩复合管E1。
将聚丙烯、玄武岩复合管A、聚丙烯、玄武岩复合管B、聚丙烯、玄武岩复合管C、聚丙烯、玄武岩复合管D、聚丙烯、玄武岩复合管E的结晶时间从初始结晶温度开始按5℃/min下降进行检测,得到如下的检测数据表2。
表2实施例一至五结晶时间-结晶度关系表
将聚丙烯、玄武岩复合管A1、聚丙烯、玄武岩复合管B1、聚丙烯、玄武岩复合管C1、聚丙烯、玄武岩复合管D1、聚丙烯、玄武岩复合管E1的结晶时间从初始结晶温度开始按5℃/min下降进行检测,得到如下的检测数据表3。
表3对照组实施例一至五结晶时间-结晶度关系表
表2数据绘制成图2的实施例一至五结晶时间-结晶度关系图,表3数据绘制成图3的对照组实施例一至五结晶时间-结晶度关系图。图2为实施例一至五的相对结晶度X与结晶时间t的关系图,图3是对照组一至五的相对结晶度X与结晶时间t的关系图,从趋势线可以得到半结晶时间。从图2和图3中我们可以看到在相同的降温速率下,相对结晶度与结晶时间的变化曲线呈S型,从中我们可以得知在诱导期相对结晶度变化相对缓慢,初期结晶速度不快;在结晶中期时,由于纳米二氧化钛溶胶的影响,添加纳米二氧化钛溶胶的复合管的晶体生长速度显著加快;一直到结晶后期结晶速度才开始减缓,直到完全结晶。由图2和图3的对比数据可以得知,添加纳米二氧化钛溶胶后,晶核成型和晶体生长的时间都显著的缩短,结晶速度加快。对比纯玄武岩和添加纳米二氧化钛溶胶的玄武岩的结晶时间可得知,新组分纳米二氧化钛溶胶的加入使半结晶时间减小。纳米二氧化钛溶胶的加入不仅使体系黏度降低,而且减少了PP与玄武岩分子链之间相互作用形成“物理缠结点”,PP分子链的运动能力得到提高,更有利于晶体生长,结晶速度加快;而纳米二氧化钛溶胶改性后的玄武岩,使得玄武岩与聚丙烯之间的结晶界面连接力加强,并加大晶核成长性能,从而在结晶速度加快的同时也优化了提高了韧性和刚性的整体性能。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于,所述聚丙烯、玄武岩复合管设置内层管和外层管;均包括如下质量份数的组分:聚丙烯100~150份、纳米改性玄武岩40~80份、滑石粉40~80份、硬脂酸1~5份、增容剂5~8份、增韧剂2~5份、润滑剂1~3份、抗氧剂1~5份、聚乙烯蜡1~5份、色母料5~10份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、GMA接枝PP中的一种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:所述聚丙烯为废旧PP。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:所述纳米改性玄武岩的制备方法为:通过溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,用表面处理剂对玄武岩进行表面处理,将表面处理后的玄武岩均匀分散在纳米二氧化钛溶胶中,经干燥、保温、冷却、研磨等处理,制备出纳米改性玄武岩。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:表面处理剂为KH550、KH560、KH570、YDH-550中的一种。
6.根据权利要求4所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:所述纳米二氧化钛溶胶的合成方法为以下方法中的其中一种:
方法一:以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体,将其溶于无水乙醇中,缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解,得到稳定的Ti02溶胶;生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]:n[EtOH]:n[H2O]=3:4:3;
方法二:以钛酸丁酯为主原料,将定量的钛酸丁酯和蒸馏水分别溶于乙醇中,然后在剧烈的电磁搅拌情况下将二者缓慢混合,采用成分变化、温度变化以及加入少量的添加剂来控制凝胶时间;生产中原料物质的量投料比为钛酸丁酯:乙醇:蒸馏水=1:15:1;
方法三:取一定量的Ti(SO4)2溶液,加入几滴十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液搅拌,同时以一定速度滴加NaOH溶液,形成白色氧化物沉淀,用去离子水反复洗涤后,加入一定量的胶溶剂HCI溶液,使体系进行胶溶;
方法四:以无机钛盐[Ti(NO3)4]为前驱体,聚乙二醇和淀粉作为分散剂,用溶胶凝胶法得到纳米TiO2溶胶。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯、玄武岩复合管,其特征在于:所述聚丙烯、玄武岩复合管采用锥形双螺杆挤出机挤出成型。
8.根据权利要求1-7任一项所述的聚丙烯、玄武岩复合管的制备方法,其特征在于:包括如下的制备步骤:
步骤一:溶胶-凝胶法合成纳米二氧化钛溶胶,并加入表面处理后的玄武岩均匀分散,经过后处理制备出纳米改性玄武岩;
步骤二:按照质量份数称取原料后常温混料机进行共混,得原料混合物;
步骤三:将原料混合物送入锥形双螺杆挤出机挤出后经模具成型,得初产品;
步骤四:初产品拉伸后按照规格切割,得中间产品;
步骤五:中间产品经扩口得聚丙烯、玄武岩复合管。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯、玄武岩复合管的制备方法,其特征在于:步骤三中挤出的各个段区的塑化温度为:下料段150-170℃、塑化段200-230℃、均化段180-200℃、流道190-210℃、模具190-210℃。
10.根据权利要求8所述的聚丙烯、玄武岩复合管的制备方法,其特征在于,所制备的聚丙烯、玄武岩复合管拉伸强度大于27mpa、维卡软化温度大于127℃、纵向回缩率小于4.2%。
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