CN104530524A - 一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法 - Google Patents

一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法，该复合管包括由下列重量份的原料配制而成：高密度聚乙烯130-140、硼酸三乙醇胺6-10、硅酮聚合物3-4、硬脂酸钙1-2、苯甲酸钠2-3、丁晴橡胶2-3、无水乙醇7-9、氢氧化镁纳米颗粒5-7、聚乙烯蜡6-10、硅烷偶联剂6-8、纳米级二氧化硅4-5、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯 2-3、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 3-5、多聚磷酸胺2-3、助剂7-9。本发明的增强钢骨架塑料复合管具有硬度高，耐磨性极强，性能稳定，使用寿命长等特点。

Description

一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法
技术领域
 本发明属于塑料管材及其加工技术领域，具体地说是涉及一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法。
背景技术
钢骨架塑料复合管结合了金属管和塑料管的优点,在机械强度、耐腐蚀及耐热等方面均具有卓越的性能,与相同口径的塑料管相比,同等压力条件下,其安全系数高，已经广泛地应用于建筑给排水、饮用水供给、采暖、化工、石油和天然气输送等领域。但是钢骨架塑料复合管在城市供暖、锅炉管线使用时，耐高温性能较差，限制了其在该领域的应用。原因为该种管道普遍使用的原料为聚乙烯，热变形温度在80度左右。以其为原料制成的塑料复合管材耐热性能较好，但存在着抗金属老化能力差等缺点。另外，几乎含有塑料的制品都存在易燃烧，同时释放大量有毒有害气体的问题。这也一定程度上限制了钢骨架塑料复合管的用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强钢骨架塑料复合管及其制备方法，通过添加化学和物理成分对其进行改性，使其拥有更加广泛的应用前途。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种增强钢骨架塑料复合管，包括由下列重量份的原料配制而成：高密度聚乙烯130-140、硼酸三乙醇胺6-10、硅酮聚合物3-4、硬脂酸钙1-2、苯甲酸钠2-3、丁晴橡胶2-3、无水乙醇7-9、氢氧化镁纳米颗粒5-7、聚乙烯蜡6-10、硅烷偶联剂6-8、纳米级二氧化硅4-5、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯 2-3、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 3-5、多聚磷酸胺2-3、助剂7-9；所述助剂由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯10-12、纳米氮化铝3-5、钛白粉2-4、氟化石墨5-6、硼酸锌4-5、纳米蒙脱土6-8、多聚磷酸铵2-3、过氧化氢二异丙苯2-4、季戊四醇脂5-9、硬脂酸锌2-5、导电炭黑7-9、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8-1、硫代二丙酸双酯 1-2；制备方法是：将纳米氮化铝、钛白粉、氟化石墨、硼酸锌、纳米蒙脱土、硬脂酸锌、导电炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，即得所需的助剂。
一种增强钢骨架塑料复合管的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照组分配比称取硬脂酸钙、氢氧化镁纳米颗粒、聚乙烯蜡、纳米级二氧化硅混合后研磨，再加入硼酸三乙醇胺、硅酮聚合物、苯甲酸钠、丁晴橡胶、无水乙醇混合均匀后输入密炼机中在135℃～145℃条件下密炼25-30分钟，冷却后破碎得到混合料A；
    （2）称取高密度聚乙烯、硅烷偶联剂、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、多聚磷酸胺、助剂等投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至80-85℃，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40℃以下时出料，得到混合料B；
    （3）将步骤（1）得到的混合料A和步骤（2）得到的混合料B混合均匀送至双螺杆挤出机中在150℃～160℃条件下挤出造粒，得到高密度聚乙烯改性母粒；
    （4）将高密度聚乙烯改性母粒通过挤出成型机挤出一层塑料内层胚管，然后将预制好的缠绕带按照一定的螺距通过左、右旋交叉缠绕在内层胚管上，形成缠绕带增强体，接着通过高频加热圈加热缠绕在内层胚管上的缠绕带增强体，使包覆缠绕带的粘接剂达到粘流状态，再通过挤出成型机挤出一层塑料包覆在缠绕带增强体之上，形成外层管壁，即得所需的增强钢骨架塑料复合管。
本发明的有益效果：
本发明采用上述材料、工艺制成的钢骨架塑料复合管具有良好性能，添加的硬脂酸钙和硬脂酸锌具有较好的稳定性，提高其耐高温性能、氢氧化镁纳米颗粒、纳米氮化铝可以提高阻燃性能，添加的其他材料可以增加管材其它物理性能如耐压性、耐腐蚀性等性能，本发明的增强钢骨架塑料复合管具有硬度高，耐磨性极强，性能稳定，使用寿命长等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种增强钢骨架塑料复合管，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：高密度聚乙烯130、硼酸三乙醇胺6、硅酮聚合物3、硬脂酸钙1、苯甲酸钠2、丁晴橡胶2、无水乙醇7、氢氧化镁纳米颗粒5、聚乙烯蜡6、硅烷偶联剂6、纳米级二氧化硅4、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯 2、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 3、多聚磷酸胺2、助剂7；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：聚氯乙烯10、纳米氮化铝3、钛白粉2、氟化石墨5、硼酸锌4、纳米蒙脱土6、多聚磷酸铵2、过氧化氢二异丙苯2、季戊四醇脂5、硬脂酸锌2、导电炭黑7、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8、硫代二丙酸双酯 1；制备方法是：将纳米氮化铝、钛白粉、氟化石墨、硼酸锌、纳米蒙脱土、硬脂酸锌、导电炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，即得所需的助剂。
一种增强钢骨架塑料复合管的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照组分配比称取硬脂酸钙、氢氧化镁纳米颗粒、聚乙烯蜡、纳米级二氧化硅混合后研磨，再加入硼酸三乙醇胺、硅酮聚合物、苯甲酸钠、丁晴橡胶、无水乙醇混合均匀后输入密炼机中在135℃～145℃条件下密炼25-30分钟，冷却后破碎得到混合料A；
    （2）称取高密度聚乙烯、硅烷偶联剂、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、多聚磷酸胺、助剂等投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至80-85℃，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40℃以下时出料，得到混合料B；
    （3）将步骤（1）得到的混合料A和步骤（2）得到的混合料B混合均匀送至双螺杆挤出机中在150℃～160℃条件下挤出造粒，得到高密度聚乙烯改性母粒；
    （4）将高密度聚乙烯改性母粒通过挤出成型机挤出一层塑料内层胚管，然后将预制好的缠绕带按照一定的螺距通过左、右旋交叉缠绕在内层胚管上，形成缠绕带增强体，接着通过高频加热圈加热缠绕在内层胚管上的缠绕带增强体，使包覆缠绕带的粘接剂达到粘流状态，再通过挤出成型机挤出一层塑料包覆在缠绕带增强体之上，形成外层管壁，即得所需的增强钢骨架塑料复合管。
实施例2：
一种增强钢骨架塑料复合管，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：高密度聚乙烯135、硼酸三乙醇胺8、硅酮聚合物3.5、硬脂酸钙1.5、苯甲酸钠2.5、丁晴橡胶2.5、无水乙醇8、氢氧化镁纳米颗粒6、聚乙烯蜡8、硅烷偶联剂7、纳米级二氧化硅4.5、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯 2.5、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 4、多聚磷酸胺2.5、助剂8；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：聚氯乙烯11、纳米氮化铝4、钛白粉3、氟化石墨5.5、硼酸锌4.5、纳米蒙脱土7、多聚磷酸铵2.5、过氧化氢二异丙苯3、季戊四醇脂7、硬脂酸锌3.5、导电炭黑8、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.9、硫代二丙酸双酯 1.5；制备方法是：将纳米氮化铝、钛白粉、氟化石墨、硼酸锌、纳米蒙脱土、硬脂酸锌、导电炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，即得所需的助剂。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种增强钢骨架塑料复合管，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：高密度聚乙烯140、硼酸三乙醇胺10、硅酮聚合物4、硬脂酸钙2、苯甲酸钠3、丁晴橡胶3、无水乙醇9、氢氧化镁纳米颗粒7、聚乙烯蜡10、硅烷偶联剂8、纳米级二氧化硅5、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯3、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5、多聚磷酸胺3、助剂9；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：聚氯乙烯12、纳米氮化铝5、钛白粉4、氟化石墨6、硼酸锌5、纳米蒙脱土8、多聚磷酸铵3、过氧化氢二异丙苯4、季戊四醇脂9、硬脂酸锌5、导电炭黑9、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1、硫代二丙酸双酯2；制备方法是：将纳米氮化铝、钛白粉、氟化石墨、硼酸锌、纳米蒙脱土、硬脂酸锌、导电炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，即得所需的助剂。
制备方法同实施例1。
上述实施例1-3制得的增强钢骨架塑料复合管的性能检测结果见下表：
  实施例1 实施例2 实施例3
阻燃性能 V-0 V-0 V-0
拉伸强度，Mpa 26.2 23.5 23.6
断裂伸长率，% 472 487 507
缺口冲击强度，KJ/㎡ 20.8 19.5 22.4
表面电阻，Ω 6.4×105 8.5×105 9.2×104

Claims (2)

1.一种增强钢骨架塑料复合管，其特征在于，包括由下列重量份的原料配制而成：高密度聚乙烯130-140、硼酸三乙醇胺6-10、硅酮聚合物3-4、硬脂酸钙1-2、苯甲酸钠2-3、丁晴橡胶2-3、无水乙醇7-9、氢氧化镁纳米颗粒5-7、聚乙烯蜡6-10、硅烷偶联剂6-8、纳米级二氧化硅4-5、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯 2-3、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 3-5、多聚磷酸胺2-3、助剂7-9；
所述助剂由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯10-12、纳米氮化铝3-5、钛白粉2-4、氟化石墨5-6、硼酸锌4-5、纳米蒙脱土6-8、多聚磷酸铵2-3、过氧化氢二异丙苯2-4、季戊四醇脂5-9、硬脂酸锌2-5、导电炭黑7-9、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8-1、硫代二丙酸双酯 1-2；
所述助剂的制备方法如下：将纳米氮化铝、钛白粉、氟化石墨、硼酸锌、纳米蒙脱土、硬脂酸锌、导电炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，即得所需的助剂。
2.根据权利要求1所述的一种增强钢骨架塑料复合管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    （1）按照组分配比称取硬脂酸钙、氢氧化镁纳米颗粒、聚乙烯蜡、纳米级二氧化硅混合后研磨，再加入硼酸三乙醇胺、硅酮聚合物、苯甲酸钠、丁晴橡胶、无水乙醇混合均匀后输入密炼机中在135℃～145℃条件下密炼25-30分钟，冷却后破碎得到混合料A；
（2）称取高密度聚乙烯、硅烷偶联剂、亚磷三（2，4-二叔丁基苯基）酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、多聚磷酸胺、助剂等投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至80-85℃，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40℃以下时出料，得到混合料B；
（3）将步骤（1）得到的混合料A和步骤（2）得到的混合料B混合均匀送至双螺杆挤出机中在150℃～160℃条件下挤出造粒，得到高密度聚乙烯改性母粒；
    （4）将高密度聚乙烯改性母粒通过挤出成型机挤出一层塑料内层胚管，然后将预制好的缠绕带按照一定的螺距通过左、右旋交叉缠绕在内层胚管上，形成缠绕带增强体，接着通过高频加热圈加热缠绕在内层胚管上的缠绕带增强体，使包覆缠绕带的粘接剂达到粘流状态，再通过挤出成型机挤出一层塑料包覆在缠绕带增强体之上，形成外层管壁，即得所需的增强钢骨架塑料复合管。
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