CN116656070A - 一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法 - Google Patents

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CN116656070A CN202310655702.2A CN202310655702A CN116656070A CN 116656070 A CN116656070 A CN 116656070A CN 202310655702 A CN202310655702 A CN 202310655702A CN 116656070 A CN116656070 A CN 116656070A
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徐朋浩
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Abstract

本发明具体为一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法。其中一种改性聚乙烯双壁波纹管料，所述改性聚乙烯双壁波纹管料的各原料及其重量份为如下：基础聚乙烯树脂50‑60份、改性剂20‑10份、光稳定剂0.5‑3份、扛氧剂0.5‑1份、润滑剂0.5‑2份。本发明通过制得的改性聚乙烯双壁波纹管料，具有较高的物理性能、光稳定性、防老化性能，提升了抗压强度，且具有更好的耐热变形能力和更高的抗紫外线能力，从而提高其使用寿命和使用效果，采用异向挤出法进行管材的挤出成型，改变了原材料的取向结构，降低了管材挤出时的表面张力，使得管材具有更为整齐光滑的表面质感，美观度更高，与同向挤出法相比，生产出来的管材厚度均匀，从而不易出现裂纹和开裂的情况。

Description

一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯波纹管生产技术领域，具体为一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯双壁波纹管广泛应用于电力、电信、通讯、建筑、市政工程等领域。其主要原料为高密度聚乙烯(HDPE)，它具有优良的机械性能、电绝缘性和耐化学腐蚀性，在电缆布线、排水排污和通风系统中具有良好的应用效果。
然而，现有的聚乙烯双壁波纹管由于其结构和材料的限制，存在着易热变形、抗紫外线能力差、易老化等问题，在室外暴露使用时，极易损坏，难以发挥优势。
其次，在现有的聚乙烯双壁波纹管的加工工艺方面，目前大部分生产厂家都是采用同向拉伸挤出法(同向SDR法)，因强烈的分子取向会导致管壁厚薄不均，进而容易导致表面易出现裂纹、开裂等缺陷，影响了管材的精度和美观效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法，能够提高聚乙烯双壁波纹管的综合性能，有效解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
一种改性聚乙烯双壁波纹管料，所述改性聚乙烯双壁波纹管料的各原料及其重量份为如下：基础聚乙烯树脂50-60份、改性剂20-10份、光稳定剂0.5-3份、扛氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-2份；
其中，所述基础聚乙烯树脂由丙烯腈、乙烯和苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例进行聚合反应制得；
所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、聚氯乙烯(PVC)交联材料或者聚乙烯(PE)-酸酯共聚物其中的一种；
所述光稳定剂为UV-928，UV-928是一种稳定剂复合物，主要成分是聚合物和低分子量的环状硅氧烷，它可以用于各种塑料和橡胶制品的防紫外光老化，并提供较好的耐热性和抗氧化性，可与抗氧剂配合使用，协同作用效果更佳，UV-928的优点包括成本低、沉淀少、稳定性高等。
进一步的，所述扛氧剂为为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。
进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸中的至少一种。
本发明还提供了一种权利要求1-3种的任一项所述的改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，原料称重
按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取改性剂、光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，备用；
步骤二，制备基础聚乙烯树脂
将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在容器中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂；
步骤三，制备改性聚乙烯树脂
向所述步骤二制得的所述基础聚乙烯树脂中加入所述改性剂，边添加边搅拌，之后80-100℃保温，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂；
步骤四，添加辅料
向所述步骤三中制得的所述改性聚乙烯树脂中依次加入所述光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，边加热边搅拌混合；
步骤五，挤出成型
将所述步骤四中的混合物置入挤出机中进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出方式为异向挤出法。
进一步的，所述步骤二中聚合反应使用的容器为聚合反应釜。
进一步的，所述步骤三中的搅拌转速为800-1000r/min,所述步骤三中的保温时长为2-3h。
进一步的，所述步骤四中所使用的混合设备为高剪切搅拌机。
进一步的，所述步骤四中的加热温度为100-120℃，搅拌转速为600-800r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
1.本发明通过使用改性剂与基础聚乙烯树脂进行混合改性，最终得到了改性聚乙烯树脂，利用其与光稳定剂、扛氧剂和润滑剂混制并经挤压成型得到的改性聚乙烯双壁波纹管料，有效地提高了物理性能、光稳定性和防老化性能，使其具有更高的抗压强度、更好的耐热变形能力和更高的抗紫外线能力，从而提高其使用寿命和使用效果。
2.本发明采用异向挤出法进行管材的挤出成型，改变了原材料的取向结构，降低了管材挤出时的表面张力，使得管材具有更为整齐光滑的表面质感，美观度更高，与同向挤出法相比，生产出来的管材厚度均匀，从而不易出现裂纹和开裂的情况。
3.本发明生产管料得各原料均可通过正常采购获得，且各原料结构简单，同时生产工艺简单，大大降低了生产成本的投入，且生产制得的改性聚乙烯双壁波纹管料能够广泛应用于市政排水、通信电缆和建筑电气等领域，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明提供了一种改性聚乙烯双壁波纹管料，所述改性聚乙烯双壁波纹管料的各原料及其重量份为如下：
基础聚乙烯树脂50-60份、改性剂20-10份、光稳定剂0.5-3份、扛氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-2份；
其中，所述基础聚乙烯树脂由丙烯腈、乙烯和苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例进行聚合反应制得；
所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、聚氯乙烯(PVC)交联材料或者聚乙烯(PE)-酸酯共聚物其中的一种。
所述光稳定剂为UV-928。
所述扛氧剂为为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。
所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸中的至少一种。
本发明提供的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，原料称重
按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取改性剂、光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，备用；
步骤二，制备基础聚乙烯树脂
将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂；
步骤三，制备改性聚乙烯树脂
向所述步骤二制得的所述基础聚乙烯树脂中加入所述改性剂，边添加边搅拌，搅拌转速为800-1000r/min，之后80-100℃保温2-3h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂；
步骤四，添加辅料
向所述步骤三中制得的所述改性聚乙烯树脂中依次加入所述光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，边加热边搅拌混合，加热温度为100-120℃，搅拌转速为600-800r/min，混合设备为高剪切搅拌机；
步骤五，挤出成型
将所述步骤四中的混合物置入挤出机中进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出方式为异向挤出法。
值得说明的是，实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；同时，本申请中所用的原材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，具体如下：
丙烯腈：货号为ACN00100，购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；
乙烯：货号为E29999，购自永信化工；
苯乙烯：UN号为UN2055，购自华创阳安；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物：货号为SEBS-1145，购自广东德东半导体材料有限公司；
聚氯乙烯(PVC)交联材料：货号为HS-310，购自浙江鸿盛实业有限公司；
聚乙烯(PE)-酸酯共聚物：货号为DOWLEX 2388，购自美国陶氏化学公司；
UV-928：货号为TINUVIN 928，购自德国巴斯夫公司；
抗氧剂1010：CAS号为6683-19-8，购自德固赛；
抗氧剂1076：CAS号为2082-79-3，购自广东佛山市正伸化工有限公司；
抗氧剂168：CAS号为31570-04-4，购自广东佛山市正伸化工有限公司；
聚乙烯蜡：货号为PEW-0822，购自东莞市桥头谢氏化工有限公司；
硬脂酸钙：货号为CA-18，购自广州市番禺区信达化工原料有限公司；
硬脂酸锌：货号为ZS-181，购自广州市番禺区信达化工原料有限公司；
硬脂酸：货号为SA1801，购自广州市番禺区信达化工原料有限公司。
实施例一
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、UV-928、抗氧剂1010和聚乙烯蜡，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物，边添加边搅拌，搅拌转速为800r/min，之后90℃保温2h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入所述UV-928、抗氧剂1010和聚乙烯蜡，边加热边搅拌混合，加热温度为110℃，搅拌转速为650r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂55份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物15份、UV-928 0.8份、抗氧剂1010 0.7份、聚乙烯蜡1份。
实施例二
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取聚氯乙烯(PVC)交联材料、UV-928、抗氧剂1076和硬脂酸钙，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入聚氯乙烯(PVC)交联材料，边添加边搅拌，搅拌转速为900r/min，之后90℃保温2.5h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入UV-928、抗氧剂1076和硬脂酸钙，边加热边搅拌混合，加热温度为110℃，搅拌转速为700r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂55份、聚氯乙烯(PVC)交联材料20份、UV-928 0.8份、抗氧剂10761份、硬脂酸钙2份。
实施例三
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取聚乙烯(PE)-酸酯共聚物、UV-928、抗氧剂168和硬脂酸钙，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入聚乙烯(PE)-酸酯共聚物，边添加边搅拌，搅拌转速为900r/min，之后90℃保温3h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入UV-928、抗氧剂168和硬脂酸钙，边加热边搅拌混合，加热温度为120℃，搅拌转速为700r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂60份、聚乙烯(PE)-酸酯共聚物20份、UV-928 1份、抗氧剂168 1份、硬脂酸钙2份。
实施例四
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取聚乙烯(PE)-酸酯共聚物、UV-928、抗氧剂168和硬脂酸锌，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入聚乙烯(PE)-酸酯共聚物，边添加边搅拌，搅拌转速为900r/min，之后90℃保温3h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入UV-928、抗氧剂168和硬脂酸锌，边加热边搅拌混合，加热温度为100℃，搅拌转速为700r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂60份、聚乙烯(PE)-酸酯共聚物10份、UV-928 2份、抗氧剂168 0.5份、硬脂酸锌0.9份。
实施例五
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、UV-928、抗氧剂168和硬脂酸钙，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物，边添加边搅拌，搅拌转速为900r/min，之后90℃保温3h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入UV-928、抗氧剂168和硬脂酸钙，边加热边搅拌混合，加热温度为120℃，搅拌转速为700r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂50份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物20份、UV-928 3份、抗氧剂168 1份、硬脂酸钙2份。
实施例六
本实施例提的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，具体步骤如下：
首先按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取聚氯乙烯(PVC)交联材料、UV-928、抗氧剂1010和聚乙烯蜡，备用，随后将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在聚合反应釜中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂，向基础聚乙烯树脂中加入聚氯乙烯(PVC)交联材料，边添加边搅拌，搅拌转速为1000r/min，之后100℃保温3h，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂，接着将改性聚乙烯树脂置入高剪切搅拌机中后，并依次加入UV-928、抗氧剂1010和聚乙烯蜡，边加热边搅拌混合，加热温度为120℃，搅拌转速为800r/min，制得混合物，接着将混合物置入双螺杆挤出机，利用异向挤出法进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，其中各原料及其重量份为：基础聚乙烯树脂55份、聚氯乙烯(PVC)交联材料15份、UV-928 3份、抗氧剂1010 1份、聚乙烯蜡2份。
实施例一至六制备的双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，性能测试项目、方法和标准与公布号为CN111763366A的中国发明申请中的表1一致，具体性能测试结果如附表1所示。
附表1
可见，经本发明制得的改性聚乙烯双壁波纹管料的综合性能均在上乘，能够满足市场的需要。
此外，测试实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料与传统聚乙烯双壁波纹管料(型号为SN4的双壁波纹管)的比较结果如下：
将实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料以及传统的聚乙烯双壁波纹管料分别在太阳辐照下1000小时，实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料仅有颜色变化，而传统聚乙烯双壁波纹管料表面已出现开裂的情况，可见，由本发明制得的改性聚乙烯双壁波纹管料具有明显的抗紫外线能力，适合在室外暴露使用。
将实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料以及传统的聚乙烯双壁波纹管料分别经过60天的人工老化，实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料外部未受到明显影响，而传统的聚乙烯双壁波纹管料已开裂、甚至损坏，失去了使用价值，可见由本发明制得的改性聚乙烯双壁波纹管料具有明显的抗老化能力。
同时在生产中，对实施例一至六制得的改性聚乙烯双壁波纹管料的内外壁进行观察，由于本发明采用异向挤出法进行管材的挤出成型，改变了原材料的取向结构，降低了管材挤出时的表面张力，使得管材具有更为整齐光滑的表面质感，美观度更高，与同向挤出法相比，生产出来的管材厚度均匀，从而不易出现裂纹和开裂的情况。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种改性聚乙烯双壁波纹管料，其特征在于：
所述改性聚乙烯双壁波纹管料的各原料及其重量份为如下：
基础聚乙烯树脂50-60份、改性剂20-10份、光稳定剂0.5-3份、扛氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-2份；
其中，所述基础聚乙烯树脂由丙烯腈、乙烯和苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例进行聚合反应制得；
所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、聚氯乙烯(PVC)交联材料或者聚乙烯(PE)-酸酯共聚物其中的一种；
所述光稳定剂为UV-928。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料，其特征在于：
所述扛氧剂为为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料，其特征在于：
所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸中的至少一种。
4.一种权利要求1-3种的任一项所述的改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，原料称重
按照重量份数称取丙烯腈、乙烯和苯乙烯，备用，按照重量份数称取改性剂、光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，备用；
步骤二，制备基础聚乙烯树脂
将所述丙烯腈、所述乙烯和所述苯乙烯按照0.8:0.15:0.05的比例在容器中进行聚合反应制得基础聚乙烯树脂；
步骤三，制备改性聚乙烯树脂
向所述步骤二制得的所述基础聚乙烯树脂中加入所述改性剂，边添加边搅拌，之后80-100℃保温，待自然冷却后，制得改性聚乙烯树脂；
步骤四，添加辅料
向所述步骤三中制得的所述改性聚乙烯树脂中依次加入所述光稳定剂、扛氧剂和润滑剂，边加热边搅拌混合；
步骤五，挤出成型
将所述步骤四中的混合物置入挤出机中进行挤出成型，即得具有双层波纹结构的改性聚乙烯双壁波纹管料，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出方式为异向挤出法。
5.根据权利要求4所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，其特征在于：
所述步骤二中聚合反应使用的容器为聚合反应釜。
6.根据权利要求4所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料的制备方法，其特征在于：
所述步骤三中的搅拌转速为800-1000r/min,所述步骤三中的保温时长为2-3h。
7.根据权利要求4所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法，其特征在于：
所述步骤四中所使用的混合设备为高剪切搅拌机。
8.根据权利要求4所述的一种改性聚乙烯双壁波纹管料及其制备方法，其特征在于：
所述步骤四中的加热温度为100-120℃，搅拌转速为600-800r/min。
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