CN117362799B - 一种耐高温改性pe给水管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温改性PE给水管及其制备方法。制备该耐高温改性PE给水管的原料包括以下质量份的组分：聚乙烯类树脂100‑150质量份、无机填料10‑30质量份、聚乙烯接枝马来酸酐2‑5质量份、分散剂A0.5‑5质量份、抗氧剂0.1‑1质量份、交联剂0.1‑3质量份、偶联剂0.5‑4质量份；其中，分散剂A具有如下式所示的结构。本申请提供的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，耐热性好；较高的断裂伸长率、拉伸强度，力学性能优异；且氧化诱导期时间较长，抗氧化性好；同时，还具有较好的耐环境应力开裂性。
Description
技术领域
本发明属于管材领域，具体涉及一种耐高温改性PE给水管及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)管材是聚乙烯材质的管材，具有无毒、无味、无腐蚀、耐化学性等诸多特点，而在给水管领域广泛使用。聚乙烯材料主要包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯，高密度聚乙烯由于具有硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性较好；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低等特性，而成为制备聚乙烯(PE)管材的重要原料，但是，由于高密度聚乙烯存在耐热性、耐环境应力开裂性以及抗氧化性能差，而限制高密度聚乙烯制得的聚乙烯管材在给水管领域的使用。
针对现有高密度聚乙烯存在耐热性、耐环境应力开裂性以及抗氧化性能差的问题，CN113652168B公开的一种耐老化聚乙烯管材及其制备方法中，通过在聚乙烯管材表面涂覆有耐老化涂层，使制得的聚乙烯管材能够显著的提高其抗紫外与耐老化性能，但由于埃夫卡EFKA-4020分散剂的使用，使各组分的分散性能不理想，而使得高密度聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性和力学性能的改善并不明显；CN114573895B公开的一种保温一体耐热聚乙烯管材及其制备方法中，通过由内到外依次包括耐热层、保温层和防护层，使制得的保温一体耐热聚乙烯管材具有很好的耐热性能，但是耐热层对耐环境应力开裂性以及力学性能的改善均不明显，且制备工艺复杂。
因而，针对现有聚乙烯管材存在的问题，如何提供一种耐热性、耐环境应力开裂性、抗氧化性和力学性能好的耐高温改性PE给水管，是本发明亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温改性PE给水管及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一方面，本发明提供一种耐高温改性PE给水管，制备所述耐高温改性PE给水管的原料包括以下质量份的组分：聚乙烯类树脂100-150质量份、无机填料10-30质量份、聚乙烯接枝马来酸酐2-5质量份、分散剂A0.5-5质量份、抗氧剂0.1-1质量份、交联剂0.1-3质量份、偶联剂0.5-4质量份；
其中，分散剂A具有如下式所示的结构：
所述聚乙烯类树脂为高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的混合物。
作为进一步的改进，所述高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的质量比为(2-4):1。
作为进一步的改进，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300万-500万。
作为进一步的改进，作为进一步的改进，所述无机填料为高岭土和玻璃微珠的混合物。
作为进一步的改进，作为进一步的改进，所述高岭土和玻璃微珠的质量比为1：(1.5-2)。
作为进一步的改进，原料还包括0.1-4质量份的光稳定剂，所述光稳定剂为2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑。
作为进一步的改进，所述偶联剂为含叔胺基硅烷偶联剂。
作为进一步的优化，含叔胺基硅烷偶联剂为N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
作为进一步的改进，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330中的至少一种；所述交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的至少一种。
另一方面，本发明还提供一种耐高温改性PE给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯类树脂、无机填料、聚乙烯接枝马来酸酐、分散剂A、抗氧剂、交联剂和偶联剂送入高速搅拌机中混合均匀；
(2)将步骤(1)混合均匀的物质投入挤出机中挤出成型，制得耐高温改性PE给水管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请提供的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，耐热性好；较高的断裂伸长率、拉伸强度，力学性能优异；且氧化诱导期时间较长，抗氧化性好；同时，还具有较好的耐环境应力开裂性。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
以下实施例中，所使用的化合物单体及相关试剂均可从市场购得，其中，高密度聚乙烯购自沙比克的P6006牌号；超高分子量聚乙烯购自深圳市特力新材科技有限公司，牌号为CGFZ；聚乙烯接枝马来酸酐购自上海精正丰化工助剂有限公司，型号为GR202；高岭土购自灵寿县驰骋矿产品有限公司；玻璃微珠购自灵寿县则凯矿产品有限公司，货号为ZK-598；分散剂A购自南京凯镁克精细化工有限公司。
耐高温改性PE给水管1-8的制备，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯类树脂、无机填料、聚乙烯接枝马来酸酐、分散剂A、抗氧剂、交联剂和偶联剂送入高速搅拌机中混合均匀，其中，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为3min；
(2)将步骤(1)混合均匀的物质投入挤出机中挤出成型，制得耐高温改性PE给水管；
其中，挤出成型的步骤为：将步骤(1)混合均匀的物质投入挤出机中，设置挤出机的机筒各区温度和口模各区温度，挤出机机筒温度设置如下：一区95-105℃，二区175-185℃，三区195-205℃，四区210-220℃，五区220-225℃；口模温度设置如下：一区220-230℃，二区210-220℃，三区195-205℃，四区180-190℃，五区135-145℃；
待机筒各区温度和口模各区温度升至设定温度后，加热2小时；开启挤出机，转速控制在100-120r/min；当管坯从口模挤出时，将口模五区温度下调至115-125℃，并开启模温机，控制其温度为70-90℃，对从口模挤出的管坯进行冷却定型。
耐高温改性PE给水管1-8的原料所使用的组分和各组分含量如表1-2所示：
表1
表2
测试方法如下：
维卡软化温度：依据GB/T1633-2000标准；
断裂伸长率：按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》进行测试；
拉伸强度：按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》进行测试；
氧化诱导期测试：将待测样品浸泡在氯含量为5mg/l水溶液中，浸泡时间为10周，将经过处理的管材，采用GB/T 19466.6-2009进行氧化诱导期的测试，测试温度为200℃，所用坩埚为铝皿；
静液压强度测试:依据GB/T 6111-2003检测待测样品的静液压强度。
测试结果如表3所示：
表3
由耐高温改性PE给水管1和耐高温改性PE给水管8对比可知，分散剂A的使用，可以显著提高耐高温改性PE给水管各组分的分散性能，使制得的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，氧化诱导期时间增长，提高耐高温改性PE给水管的抗氧化性，且80℃静液压强度(165h)环向应力5.6MPa时，不发生破裂，具有较好的耐环境应力开裂性，且断裂伸长率、拉伸强度均有所改善；
由耐高温改性PE给水管1和耐高温改性PE给水管4-5对比可知，聚乙烯类树脂为高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯，且高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的质量比为在合适的范围时，不仅提高制得的耐高温改性PE给水管的维卡软化温度、耐环境应力开裂性、断裂伸长率和拉伸强度，且氧化诱导期时间也得到增长；
由耐高温改性PE给水管1和耐高温改性PE给水管6-7对比可知，无机填料为高岭土和玻璃微珠，且高岭土和玻璃微珠的质量比在合适的范围时，使制得的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，且断裂伸长率、拉伸强度也有所改善；
由耐高温改性PE给水管1-3对比可知，使用本申请提供的组分和含量制得的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，提高耐高温改性PE给水管的耐热性；具有较高的断裂伸长率、拉伸强度，提高耐高温改性PE给水管的力学性能，且具有较长的氧化诱导期时间，提高耐高温改性PE给水管的抗氧化性，即使80℃静液压强度(165h)环向应力5.6MPa时，不发生破裂，具有较好的耐环境应力开裂性；
综上，本申请提供的耐高温改性PE给水管具有较高的维卡软化温度，耐热性好；较高的断裂伸长率、拉伸强度，力学性能优异；且氧化诱导期时间较长，抗氧化性好；同时，还具有较好的耐环境应力开裂性。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种耐高温改性PE给水管，其特征在于：制备所述耐高温改性PE给水管的原料包括以下质量份的组分：聚乙烯类树脂100-150质量份、无机填料10-30质量份、聚乙烯接枝马来酸酐2-5质量份、分散剂A0.5-5质量份、抗氧剂0.1-1质量份、交联剂0.1-3质量份、偶联剂0.5-4质量份；
其中，分散剂A具有如下式所示的结构：
；
所述聚乙烯类树脂为高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的混合物；
所述高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的质量比为（2-4）:1；
所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300万-500万；
所述无机填料为高岭土和玻璃微珠的混合物；
所述高岭土和玻璃微珠的质量比为1：（1.5-2）；
所述原料还包括0.1-4质量份的光稳定剂，所述光稳定剂为2-(2′-羟基-3′ , 5′-二叔丁基苯基) -5-氯苯并三唑。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温改性PE给水管，其特征在于：所述偶联剂为含叔胺基硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温改性PE给水管，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330中的至少一种；所述交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐高温改性PE给水管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将聚乙烯类树脂、无机填料、聚乙烯接枝马来酸酐、分散剂A、抗氧剂、交联剂和偶联剂送入高速搅拌机中混合均匀；
（2）将步骤（1）混合均匀的物质投入挤出机中挤出成型，制得耐高温改性PE给水管。
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