CN115850841A - 一种耐磨pe排水管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：60‑80份PE树脂，30‑60份蒙脱土复合材料，2‑4份玻璃纤维，6‑8份碳化硅，6‑8份氧化铝和1‑3份石蜡。本发明的耐磨PE排水管及其制备方法，制得的管材具有较好的耐磨性能，还具有优异的力学性能。

Description

一种耐磨PE排水管及其制备方法

技术领域

本发明涉及管道领域，具体涉及一种耐磨PE排水管及其制备方法。

背景技术

随着我国建设环境友好型社会，大力发展循环经济的需要，加快资源节约型、环境友好型、可持续发展及节能减排等重大科技专项项目的开发成为产业发展的重点。国内在环保管材的研究和推广应用的方面已经起步，并且得到了政府部门的大力支持。PE管材广泛应用于工业排污和化学工程等领域，但用于输送城市污水液体时，因长时间与污水液体接触摩擦而使壁厚变薄导致管道漏水、渗水、破裂等现象，磨耗是致使管材破坏、使用寿命缩短的因素之一。

为解决PE管材耐磨性能不足的问题，保证管材不会因长时间与污水液体接触摩擦而出现漏水、渗水、破裂等现象，有必要开发一种具备高耐磨性能的PE排水管。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐磨PE排水管及其制备方法，制得的管材具有较好的耐磨性能，还具有优异的力学性能。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：60-80份PE树脂，30-60份蒙脱土复合材料，2-4份玻璃纤维，6-8份碳化硅，6-8份氧化铝和1-3份石蜡。

一种耐磨PE排水管的制备方法，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土复合材料、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为120-140℃，搅拌1-2h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口挤出成型，即得耐磨PE排水管。

优选的，挤出成型的温度为220-250℃，挤出压力为40-50MPa。

优选的，所述步骤S1中蒙脱土复合材料的制备方法包括：

S11:制备蒙脱土改性溶液和复合纳米颗粒；

S12:将复合纳米颗粒分散于蒙脱土改性溶液中，于50-60℃下搅拌12-36h后，于60-80℃下真空干燥 24h ，得蒙脱土复合材料。

优选的，所述复合纳米颗粒分和蒙脱土改性溶液的重量份比为1:5。

优选的，所述步骤S11中蒙脱土改性溶液的制备方法具体为：

将钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水混合，并于30-40℃下搅拌4-6h，即得蒙脱土改性溶液。

优选的，所述钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水的重量份比为1:1:1:3。

优选的，所述步骤S11中复合纳米颗粒的制备方法为：

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和体积分数为75%的二甲基甲酰胺混合，搅拌1-2h后，于氮气环境55-70℃下搅拌反应12-24h，得聚合物基液；

将正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和体积分数85%的氨水加入到上述聚合物基液中，搅拌36-48h后，洗涤烘干，即得复合纳米颗粒。

优选的，所述丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和二甲基甲酰胺的重量份比为5:5:1:1:4。

优选的，所述正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、氨水和聚合物基液的重量份比为4:2:1:7。

本发明硅烷偶联剂和壳聚糖季铵盐插层到蒙脱土中能够改善蒙脱土的团状结构，使得蒙脱土结构变得蓬松，增大层间比表面积，通过接枝的大量正电荷与复合纳米颗粒高分子链结构进行交联，从而能够有足够的界面结合力填充于蒙脱土之间的空隙，提高界面相容性的同时，增加韧性和耐磨性。

本发明复合纳米颗粒通过高分子聚合物搭载二氧化硅纳米颗粒，形成核壳结构，通过插层至蒙脱土中，以填补蒙脱土层间空隙，并由再于后续的搅拌混合以及挤压成型中能够更好的分散界面剪切力，从而提高管材的耐磨性能和力学性能。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，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。另，特别说明，本发明原料和设备均可从市售所得，不再一一列举，其中，本发明原材料均可从市售获得，为本领域技术人员所熟知的。

实施例1：

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：80份PE树脂，60份蒙脱土复合材料，4份玻璃纤维，8份碳化硅，8份氧化铝和3份石蜡。

一种耐磨PE排水管的制备方法，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土复合材料、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为140℃，搅拌2h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口于250℃，挤出压力为50MPa下挤出成型，即得耐磨PE排水管。

其中，上述步骤S1中蒙脱土复合材料的制备方法包括：

S11: 将钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水按照重量份比为1:1:1:3的比例混合，并于40℃下搅拌6h，得蒙脱土改性溶液；

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和体积分数为75%的二甲基甲酰胺按照重量份比为5:5:1:1:4的比例混合，搅拌2h后，于氮气环境70℃下搅拌反应24h，得聚合物基液；

将正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和体积分数85%的氨水加入到上述聚合物基液中，搅拌48h后，洗涤、过滤、烘干，得复合纳米颗粒，其中，正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、氨水和聚合物基液的重量份比为4:2:1:7；

S12:将上述复合纳米颗粒按照重量份比为1:5的比例分散于上述蒙脱土改性溶液中，于60℃下搅拌36h后，于80℃下真空干燥 24h ，得蒙脱土复合材料。

实施例2：

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：60份PE树脂，30份蒙脱土复合材料，2份玻璃纤维，6份碳化硅，6份氧化铝和1份石蜡。

一种耐磨PE排水管的制备方法，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土复合材料、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为120℃，搅拌1h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口于220℃，挤出压力为40MPa下挤出成型，即得耐磨PE排水管。

其中，上述步骤S1中蒙脱土复合材料的制备方法包括：

S11: 将钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水按照重量份比为1:1:1:3的比例混合，并于30℃下搅拌4h，得蒙脱土改性溶液；

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和体积分数为75%的二甲基甲酰胺按照重量份比为5:5:1:1:4的比例混合，搅拌1h后，于氮气环境55℃下搅拌反应12h，得聚合物基液；

将正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和体积分数85%的氨水加入到上述聚合物基液中，搅拌36h后，洗涤、过滤、烘干，得复合纳米颗粒，其中，正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、氨水和聚合物基液的重量份比为4:2:1:7；

S12:将上述复合纳米颗粒按照重量份比为1:5的比例分散于上述蒙脱土改性溶液中，于50℃下搅拌12h后，于60-80℃下真空干燥 24h ，得蒙脱土复合材料。

实施例3：

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：70份PE树脂，50份蒙脱土复合材料，3份玻璃纤维，7份碳化硅，7份氧化铝和2份石蜡。

一种耐磨PE排水管的制备方法，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土复合材料、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为130℃，搅拌1.5h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口于230℃，挤出压力为45MPa下挤出成型，即得耐磨PE排水管。

其中，上述步骤S1中蒙脱土复合材料的制备方法包括：

S11: 将钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水按照重量份比为1:1:1:3的比例混合，并于35℃下搅拌5h，得蒙脱土改性溶液；

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和体积分数为75%的二甲基甲酰胺按照重量份比为5:5:1:1:4的比例混合，搅拌1.5h后，于氮气环境65℃下搅拌反应20h，得聚合物基液；

将正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和体积分数85%的氨水加入到上述聚合物基液中，搅拌40h后，洗涤、过滤、烘干，得复合纳米颗粒，其中，正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、氨水和聚合物基液的重量份比为4:2:1:7；

S12:将上述复合纳米颗粒按照重量份比为1:5的比例分散于上述蒙脱土改性溶液中，于55℃下搅拌24h后，于70℃下真空干燥 24h ，得蒙脱土复合材料。

对比例1：

对比例1与实施例1的组分基本相同，不同的是，直接使用蒙脱土，具体为：

一种耐磨PE排水管，包括以下重量份的原料：80份PE树脂，60份蒙脱土，4份玻璃纤维，8份碳化硅，8份氧化铝和3份石蜡。

一种耐磨PE排水管的制备方法，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为140℃，搅拌2h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口于250℃，挤出压力为50MPa下挤出成型，即得耐磨PE排水管。

对本发明实施例1至实施例3、对比例1和市售河北腾远塑料制品有限公司的PE排水管，进行性能测试，测试结果如表1所示。

耐磨性能：按照EN660-2耐磨等级测试标准进行测试，耐磨等级顺序为T级＞P级＞M级＞F级。

拉伸性能：按照GB/T1040 .1-2006标准测试。

弯曲性能：按照GB/T9341-1988标准测试。

从上表可以看出，实施例1-3所得PE排水管耐磨等级高，且具有良好的拉伸强度和弯曲强度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种耐磨PE排水管，其特征在于：包括以下重量份的原料：60-80份PE树脂，30-60份蒙脱土复合材料，2-4份玻璃纤维，6-8份碳化硅，6-8份氧化铝和1-3份石蜡。

2.一种如权利要求1所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:将PE树脂、蒙脱土复合材料、玻璃纤维、碳化硅、氧化铝和石蜡加入到高混机中高速搅拌混合，混合温度为120-140℃，搅拌1-2h后将混合物料冷却至40℃，收料待用；

S2:将步骤S1制得的混合料通过挤压机模口挤出成型，即得耐磨PE排水管。

3.根据权利要求2所述的耐腐蚀PE给水管材的制备方法，其特征在于，挤出成型的温度为220-250℃，挤出压力为40-50MPa。

4.如权利要求2所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中蒙脱土复合材料的制备方法包括：

S11:制备蒙脱土改性溶液和复合纳米颗粒；

S12:将复合纳米颗粒分散于蒙脱土改性溶液中，于50-60℃下搅拌12-36h后，于60-80℃下真空干燥 24h ，得蒙脱土复合材料。

5.如权利要求4所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，所述复合纳米颗粒分和蒙脱土改性溶液的重量份比为1:5。

6.如权利要求4所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中蒙脱土改性溶液的制备方法具体为：

将钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水混合，并于30-40℃下搅拌4-6h，即得蒙脱土改性溶液。

7.如权利要求6所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，所述钠基蒙脱土、硅烷偶联剂、壳聚糖季铵盐和蒸馏水的重量份比为1:1:1:3。

8.如权利要求4所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中复合纳米颗粒的制备方法为：

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和体积分数为75%的二甲基甲酰胺混合，搅拌1-2h后，于氮气环境55-70℃下搅拌反应12-24h，得聚合物基液；

将正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和体积分数85%的氨水加入到上述聚合物基液中，搅拌36-48h后，洗涤烘干，即得复合纳米颗粒。

9.如权利要求8所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于：所述丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、碳酸二甲酯和二甲基甲酰胺的重量份比为5:5:1:1:4。

10.如权利要求8所述的耐磨PE排水管的制备方法，其特征在于：所述正硅酸乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、氨水和聚合物基液的重量份比为4:2:1:7。