CN100478385C - 一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管 - Google Patents

一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管 Download PDF

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一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管，是在HDPE原料中添加母料用挤出成型工艺生产的公称直径大于400mm以上的波纹管。在100份HDPE树脂中添加15～25份，微米CaCO3母料和8～16份纳米CaCO3母料。所述的母料由微米CaCO3或纳米CaCO3同一定量的HDPE树脂、分散剂和偶联剂经混合后熔融挤出制粒得到的。本波纹管的各项技术指标均符合GB/T 19472.1-2004的规定，特别是提高了环刚度等级和冲击强度。

Description

一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管
一、技术领域
本发明涉及一种改性的塑料制品，特别涉及一种用纳米材料改性的聚乙烯模制品，确切地说是一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管。
二、背景技术
聚乙烯(PE)是一种热塑性塑料，有优异的耐化学性能和电绝缘性能。已广泛用于制备盛放化学品的容器或衬里、化学介质管道、燃气管和水管以及电器部件和电线电缆绝缘层等等。PE适用于多种成型工艺，如涂覆、热成型、挤出成型、注塑或吹塑成型和回转成型等。可以根据用途的需要选择相应的成型工艺。
对埋地的PE管道***包括管材、管件等应符合国家标准GB/T 19472.1-2004规定的技术指标。在该标准中对公称直径大于500mm的管材，接环刚度大小分类有六个等级，谓公称环刚度等级，简称环刚度等级。
众所周知，PE的起始原料是石油，在用PE树脂为原料加工各种制品时，如能节省PE的用量就等于节省了能源，同时对企业来说也可以降低成本以应对激烈的市场竞争。CN1542040A公开了一种制备PE管材的复合材料，是在高密度聚乙烯(HDPE)中填加无机填料和改性剂，无机填料包括玻璃纤维、云母、超细CaCO3和空心微珠，改性剂包括钛酸酯、铝酸酯和硅烷偶联剂。
纳米材料的出现和发展为高分子材料特别是塑料的改性提供了一条新的途径。目前国内外这方面的研究异常活跃，特别是纳米材料对聚氯乙烯(PVC)的改性研究较早、报导也较多。
三、发明内容
本发明所称的聚乙烯大口径双壁波纹管(下简称波纹管)是指公称直径大于400mm的波纹管。用高密度聚乙烯(HDPE)为原料。
本发明是在HDPE树脂中添加无机填料构成复合材料以取代部分PE树脂，该复合料用挤出成型工艺加工成波纹管。所要解决的技术问题是一方面该波纹管应符合GB/T19472.1-2004规定的各项指标，另一方面对波纹管进行改性，提高环刚度等级和增强韧性，以保证埋地工况的使用安全并延长使用寿命，同时明显降低成本。
所述的无机填料是纳米碳酸钙(CaCO3)和微米碳酸钙(CaCO3)。为使填料与HDPE树脂颗粒混合分散均匀，同时改善无机填料与有机PE相间界面相容性，要将填料辅以助剂加工成颗粒状的母料，母料与PE树脂混合分散均匀构成复合料，再挤出成塑加工波纹管。
本波纹管各组分有以下重量份数：
HDPE树脂         100份
微米CaCO3母料    15～25份
纳米CaCO3母料    8～16份。
优选：
HDPE树脂         100份
微米CaCO3母料    18～22份
纳米CaCO3母料    10～14份。
所述的母料由填料同HDPE树脂以及分散剂和偶联剂经混合后挤出、切粒制备得到的。各组分有以下重量百分比：
分散剂                0.5～5％
偶联剂                0.5～5％
HDPE树脂              20～30％
微米CaCO3或纳米CaCO3  余量；
优选：
分散剂                1～3％
偶联剂                1～3％
HDPE树脂              22～28％
微米CaCO3或纳米CaCO3  余量。
用微米CaCO3制备的即是微米CaCO3母料，用纳米CaCO3制备的即是纳米CaCO3母料。
所述的分散剂选自硬脂酸或其酯或其盐、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡、固体石蜡等中的一种或两种以上分散剂，优选硬脂酸或/和聚乙烯蜡。
所述的偶联剂选自铝酸酯、钛酸酯、硅烷中的一种或两种以上偶联剂，优选铝酸酯或/和钛酸酯。
本复合料的力学性能与纯HDPE树脂相比，其拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度不相上下，但弯曲强度≥70MPa，较之HDPE树脂有大幅度提高，而且加工性能良好。
用本复合料加工的波纹管，经安徽省产品质量监督检验所检测，所检项目全部合格((2005)皖检Q字第0581号)，特别是环刚度等级高达SN8，而纯HDPE波纹管和只添加微米CaCO3母料的波纹管，其环刚度等级分别为SN2和SN4；冲击性能试验破坏次数为0。
四、具体实施方式
(一)、专用母料的制备
1、取固体石蜡0.5份、硅烷偶联剂0.5份、HDPE 20份、微米CaCO3 79份，于100～130℃条件混合搅拌均匀，然后熔融、挤出制粒得到100份微米CaCO3母料(下简称母料I)。
2、聚氧化聚乙烯蜡5份、钛酸酯5份，HDPE 30份，微米CaCO3 60份，加工同例1，得到100份母料I。
3、取聚乙烯蜡1份，铝酸酯1份，HDPE 22份，微米CaCO3 76份，加工同例1，得到100份母料I。
4、取硬脂酸钙3份，硅烷偶联剂3份，HDPE 28份，微米CaCO3 66份，加工同例1，得到100份母料I。
5、取硬脂酸酯1份，钛酸酯3份，HDPE 22份，微米CaCO3 74份，加工同例1，得到100份母料I。
6、取硬脂酸3份，铝酸酯1份，HDPE 28份，微米CaCO3 68份，加工同例1，得到100份母料I。
7、取硬脂酸1.5份，钛酸酯2.5份，HDPE 24份，微米CaCO3 72份，加工同例1，得到100份母料I。
8、取聚乙烯蜡2.5份，铝酸酯1.5份，HDPE 26份，微米CaCO3 70份，加工同例1，得到100份母料I。
9、取硬脂酸2份，铝酸酯2份，HDPE 25份，微米CaCO371份，加工同例1，得到100份母料I。
10、取硬脂酸1份，聚乙烯蜡1份，铝酸酯1份，钛酸酯1份，HDPE 25份，微米CaCO3 71份，加工同例1，得到100份母料I。
11、纳米CaCO3母料(下简称母料II)的制备同例1～10。
(二)现以公称直径500mm大口径双壁波纹管为例，非限定实施例叙述如下：
12、取HDPE树脂100份，母料I 15份，母料II 8份，用挤出成型工艺加工波纹管。
13、取HDPE树脂100份，母料I 25份，母料II 16份，加工同例12。
14、取HDPE树脂100份，母料I 15份，母料II 16份，加工同例12。
15、取HDPE树脂100份，母料I 25份，母料II 8份，加工同例12。
16、取HDPE树脂100份，母料I 18份，母料II 10份，加工同例12。
17、取HDPE树脂100份，母料I 22份，母料II 14份，加工同例12。
18、取HDPE树脂100份，母料I 18份，母料II 14份，加工同例12。
19、取HDPE树脂100份，母料I 22份，母料II 10份，加工同例12。
20、取HDPE树脂100份，母料I 20份，母料II 12份，加工同例12。

Claims (3)

1、一种纳米改性聚乙烯大口径双壁波纹管，包括聚乙烯树脂和填料，其特征在于：各组分有以下重量份数：
HDPE树脂             100份
微米CaCO3母料        15～25份
纳米CaCO3母料        8～16份；
所述的母料有以下组分及其重量百分比：
分散剂               0.5～5％
偶联剂               0.5～5％
HDPE树脂             20～30％
微米CaCO3或纳米CaCO3 余量；
所述的分散剂选自硬脂酸或其酯或其盐、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡、固体石蜡中的一种或两种以上分散剂；
所述的偶联剂选自铝酸酯、钛酸酯、硅烷中的一种或两种以上偶联剂。
2、根据权利要求1所述的波纹管，其特征在于：
HDPE树脂         100份
微米CaCO3母料    18～22份
纳米CaCO3母料    10～14份。
3、根据权利要求1或2所述的波纹管，其特征在于：母料的组分及其重量百分比为：
分散剂                1～3％
偶联剂                1～3％
HDPE树脂              22～28％
微米CaCO3或纳米CaCO3  余量；
所述的分散剂为硬脂酸或/和聚乙烯蜡；所述的偶联剂为铝酸酯或/和钛酸酯。
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