CN116061502A - 一种高密度聚乙烯硅芯管用材料 - Google Patents
一种高密度聚乙烯硅芯管用材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，属于高分子化合物的组合物技术领域，所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷；本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，具有良好的拉伸屈服强度，拉伸屈服强度为34.5‑35.3MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，属于高分子化合物的组合物技术领域。
背景技术
当今世界已经步入信息时代，作为用于通信的光缆已经得到广泛应用，用于安装和保护通信光缆、电缆的保护套管的水泥管、PVC字母管逐渐退出市场，更加便于安装、铺设的塑料复合管逐渐占据光纤、电缆保护套管市场，高密度聚乙烯（HDPE）硅芯管便是其中的佼佼者，高密度聚乙烯硅芯管在全世界范围内被广泛应用，在美国的覆盖程度已达70%，我国也逐渐加大对高密度聚乙烯硅芯管的应用。
高密度聚乙烯硅芯管采用熔融共混技术生产，共混是研究高分子材料，开发新产品，改进聚合物性能的一种常用方法，往往单一聚合物难以满足各种不同的需要。
CN111098557A公开了一种高强度阻燃硅芯管，外层管由高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯两种主要组分组成，并添加了少量填料和其他助剂，制得的硅芯管拉伸强度高，最高可达29.7MPa，但是其抗冲击强度较差。
CN102850629A公开了一种矿用聚乙烯管，原料组分中主要成分为高密度聚乙烯、乙丙橡胶、聚丙烯，以及其他助剂等，由于添加了乙丙橡胶，可以解决单独使用高密度聚乙烯时抗冲击强度较差的缺点，制备的管材有较好的抗冲击强度。
申请人在前期实验中通过向高密度聚乙烯中添加三元乙丙橡胶，发现可以提高制备的硅芯管的抗冲击强度，但是硅芯管的断裂伸长率、最大牵引负荷、环刚度、耐环境应力开裂较低，纵向收缩率较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，实现以下发明目的：提高硅芯管的断裂伸长率、最大牵引负荷、环刚度、耐环境应力开裂，降低纵向收缩率。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；
所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168的质量比为80-120:2.5-3.5:1.8-2.2:0.8-1.2:0.8-1.2；
所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷的质量比为14-16:1；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
a、制备乙丙橡胶共混物
将三元乙丙橡胶升温，得到熔融态三元乙丙橡胶，向熔融态三元乙丙橡胶加入聚异丁烯、亚磷酸三月桂酯，调节温度为195-205℃，混炼70-90min，然后加入纤维素醚，保持温度为195-205℃，混炼110-130min，得到乙丙橡胶共混物；
所述三元乙丙橡胶与聚异丁烯的质量比为15:3-5；
所述三元乙丙橡胶与亚磷酸三月桂酯的质量比为75-85:1；
所述三元乙丙橡胶与纤维素醚的质量比为25-35:1；
b、熔融共混
将高密度聚乙烯升温至130-145℃，保持15-30min后，加入马来酸酐接枝高密度聚乙烯，并升温至155-165℃，搅拌35-50min，再加入乙丙橡胶共混物，调节温度为180-190℃，搅拌45-55min，冷却造粒得到高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料；
所述高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、乙丙橡胶共混物的质量比为70-90:7-9:18-22。
所述制备乙丙橡胶共混物步骤中，三元乙丙橡胶的重均分子量为230000-270000，三元乙丙橡胶中乙烯结构单元的含量为54-56wt%，聚异丁烯的重均分子量为115000-130000，纤维素醚的粘度为3200-4500mPa·s。
所述熔融共混步骤中，高密度聚乙烯的重均分子量为6250000-6620000，马来酸酐接枝高密度聚乙烯的熔融指数为1.35-1.45g/10min。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，具有良好的拉伸屈服强度，拉伸屈服强度为34.5-35.3MPa；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，有较大的断裂伸长率，断裂伸长率为452-468%；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，最大牵引负荷为11103-11285N；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，环刚度高，环刚度为66-71kN/m2；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，复原率合格，复原率为91-93%；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，耐落锤冲击性能合格，测试结果为10个通过；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，耐环境应力开裂能力优异，耐环境应力开裂测试失效数为6-7%；
本发明高密度聚乙烯硅芯管用材料制备的硅芯管，收缩率低，纵向收缩率为0.5-0.7%。
具体实施方式
实施例1一种高密度聚乙烯硅芯管用材料
所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；
所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168的质量比为100:3:2:1:1；
所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷，
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷的质量比为15:1。
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料的制备方法如下：
a、制备乙丙橡胶共混物
将三元乙丙橡胶升温，得到熔融态三元乙丙橡胶，向熔融态三元乙丙橡胶加入聚异丁烯、亚磷酸三月桂酯，调节温度为200℃，混炼80min，然后加入纤维素醚，保持温度为200℃，混炼120min，得到乙丙橡胶共混物；
所述三元乙丙橡胶的重均分子量为250000，乙烯结构单元的含量为55wt%；
所述聚异丁烯的重均分子量为120000；
所述纤维素醚的粘度为4000mPa·s；
所述三元乙丙橡胶与聚异丁烯的质量比为15:4；
所述三元乙丙橡胶与亚磷酸三月桂酯的质量比为80:1；
所述三元乙丙橡胶与纤维素醚的质量比为30:1；
b、熔融共混
将高密度聚乙烯升温至140℃，保持20min后，加入马来酸酐接枝高密度聚乙烯，并升温至160℃，搅拌40min，再加入乙丙橡胶共混物，调节温度为185℃，搅拌50min，冷却造粒得到高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料；
所述高密度聚乙烯的重均分子量为6500000；
所述马来酸酐接枝高密度聚乙烯的熔融指数为1.4g/10min；
所述高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、乙丙橡胶共混物的质量比为80:8:20。
上述硅芯管用材料制备硅芯管的方法为：
将硅芯管外层料和硅芯管内层料分别加热熔融，通过两台挤出机同步挤压复合，冷却定型得到硅芯管；
所述硅芯管外径为40mm，内径为33mm。
实施例2一种高密度聚乙烯硅芯管用材料
所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；
所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168的质量比为80:2.5:1.8:0.8:0.8；
所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷，
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷的质量比为14:1；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料的制备方法如下：
a、制备乙丙橡胶共混物
将三元乙丙橡胶升温，得到熔融态三元乙丙橡胶，向熔融态三元乙丙橡胶加入聚异丁烯、亚磷酸三月桂酯，调节温度为195℃，混炼90min，然后加入纤维素醚，保持温度为195℃，混炼130min，得到乙丙橡胶共混物；
所述三元乙丙橡胶的重均分子量为230000，乙烯结构单元的含量为54wt%；
所述聚异丁烯的重均分子量为115000；
所述纤维素醚的粘度为3200mPa·s；
所述三元乙丙橡胶与聚异丁烯的质量比为15:3；
所述三元乙丙橡胶与亚磷酸三月桂酯的质量比为75:1；
所述三元乙丙橡胶与纤维素醚的质量比为25:1；
b、熔融共混
将高密度聚乙烯升温至130℃，保持30min后，加入马来酸酐接枝高密度聚乙烯，并升温至155℃，搅拌50min，再加入乙丙橡胶共混物，调节温度为180℃，搅拌55min，冷却造粒得到高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料；
所述高密度聚乙烯的重均分子量为6250000；
所述马来酸酐接枝高密度聚乙烯的熔融指数为1.35g/10min；
所述高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、乙丙橡胶共混物的质量比为70:7:18。
上述硅芯管用材料制备硅芯管的方法为：
将硅芯管外层料和硅芯管内层料分别加热熔融，通过两台挤出机同步挤压复合，冷却定型得到硅芯管；
所述硅芯管外径为40mm，内径为33mm。
实施例3一种高密度聚乙烯硅芯管用材料
所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；
所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168的质量比为120:3.5:2.2:1.2:1.2；
所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷，
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷的质量比为16:1；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料的制备方法如下：
a、制备乙丙橡胶共混物
将三元乙丙橡胶升温，得到熔融态三元乙丙橡胶，向熔融态三元乙丙橡胶加入聚异丁烯、亚磷酸三月桂酯，调节温度为205℃，混炼70min，然后加入纤维素醚，保持温度为205℃，混炼110min，得到乙丙橡胶共混物；
所述三元乙丙橡胶的重均分子量为270000，乙烯结构单元的含量为56wt%；
所述聚异丁烯的重均分子量为130000；
所述纤维素醚的粘度为4500mPa·s；
所述三元乙丙橡胶与聚异丁烯的质量比为15:5；
所述三元乙丙橡胶与亚磷酸三月桂酯的质量比为85:1；
所述三元乙丙橡胶与纤维素醚的质量比为35:1；
b、熔融共混
将高密度聚乙烯升温至145℃，保持15min后，加入马来酸酐接枝高密度聚乙烯，并升温至165℃，搅拌35min，再加入乙丙橡胶共混物，调节温度为190℃，搅拌45min，冷却造粒得到高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料；
所述高密度聚乙烯的重均分子量为6620000；
所述马来酸酐接枝高密度聚乙烯的熔融指数为1.45g/10min；
所述高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、乙丙橡胶共混物的质量比为90:9:22。
上述硅芯管用材料制备硅芯管的方法为：
将硅芯管外层料和硅芯管内层料分别加热熔融，通过两台挤出机同步挤压复合，冷却定型得到硅芯管；
所述硅芯管外径为40mm，内径为33mm。
对比例1
在实施例1的基础上，制备高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料步骤中，省去制备乙丙橡胶共混物步骤，在熔融共混步骤中，直接使用未处理的三元乙丙橡胶代替乙丙橡胶共混物，进行熔融共混，其余步骤均和实施例1相同，得到硅芯管；
所述未处理的三元乙丙橡胶的重均分子量为250000，乙烯结构单元的含量为55wt%。
将实施例1-3、对比例1制得的硅芯管按照《GB T24456-2009高密度聚乙烯硅芯管》的方法测定其各项性能，结果见表1。
可见，本发明实施例1-3制备的硅芯管，相对于对比例1，拉伸屈服强度、断裂伸长率、最大牵引负荷、环刚度方面均有显著提高，耐环境应力开裂失效数和纵向收缩率显著降低。
Claims (3)
1.一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，其特征在于，所述硅芯管用材料包括硅芯管外层料和硅芯管内层料，质量比为1:1；
所述硅芯管外层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、抗氧剂1076、抗氧剂168的质量比为80-120:2.5-3.5:1.8-2.2:0.8-1.2:0.8-1.2；
所述硅芯管内层料包括高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料、甲基三氯硅烷的质量比为14-16:1；
所述高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
a、制备乙丙橡胶共混物
将三元乙丙橡胶升温，得到熔融态三元乙丙橡胶，向熔融态三元乙丙橡胶加入聚异丁烯、亚磷酸三月桂酯，调节温度为195-205℃，混炼70-90min，然后加入纤维素醚，保持温度为195-205℃，混炼110-130min，得到乙丙橡胶共混物；
所述三元乙丙橡胶与聚异丁烯的质量比为15:3-5；
所述三元乙丙橡胶与亚磷酸三月桂酯的质量比为75-85:1；
所述三元乙丙橡胶与纤维素醚的质量比为25-35:1；
b、熔融共混
将高密度聚乙烯升温至130-145℃，保持15-30min后，加入马来酸酐接枝高密度聚乙烯，并升温至155-165℃，搅拌35-50min，再加入乙丙橡胶共混物，调节温度为180-190℃，搅拌45-55min，冷却造粒得到高密度聚乙烯乙丙橡胶复合材料；
所述高密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、乙丙橡胶共混物的质量比为70-90:7-9:18-22。
2.根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，其特征在于：
所述制备乙丙橡胶共混物步骤中，三元乙丙橡胶的重均分子量为230000-270000，三元乙丙橡胶中乙烯结构单元的含量为54-56wt%，聚异丁烯的重均分子量为115000-130000，纤维素醚的粘度为3200-4500mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯硅芯管用材料，其特征在于：
所述熔融共混步骤中，高密度聚乙烯的重均分子量为6250000-6620000，马来酸酐接枝高密度聚乙烯的熔融指数为1.35-1.45g/10min。
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