CN105906926A - 一种高强度聚乙烯通信管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度聚乙烯通信管材，其中，组分A包括：高密度聚乙烯100份；硅烷0.5-3.0份；过氧化二异丙苯0.05-0.15份；组分B包括：高密度聚乙烯100份；二月桂酸二丁基锡0.02-1份；助剂组分C包括：抗氧剂0.5-1.5份；二苯甲酮类紫外线吸收剂0.6-0.8份。本发明通过硅烷交联聚乙烯的方式改进了聚乙烯通信管材的配方，提高了管材的强度，具有坚硬的质地，并且还具有较好的韧性，耐环境性能较好。

Description

一种高强度聚乙烯通信管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及通信管材领域，尤其是高密度聚乙烯通信管材，具体涉及一种基于高密度聚乙烯改性的高强度聚乙烯通信管材及其制备方法。
背景技术
PE管材是除PVC管材最常用的管材之一，PE管材具有优越的抗腐蚀性、良好的强度、能够承受一定应变能力，使用寿命长，其具有重量轻、易于安装、具有良好的柔韧性、耐低温等优点，应用在众多领域中。
但是，现在常用的PE管材也存在着一些缺陷：强度相对较低，在敷设或者使用过程中容易被毁损，并且对环境的耐候性较差，在寒冷的地区，温度零度以下不适合敷设施工，这时聚乙烯管容易脆裂；另外PE管易老化，使用寿命较低。
为了解决上述问题，开发研究了高密度聚乙烯管材，高密度聚乙烯管材的使用温度范围较普通PE管材宽，质地坚硬而且有韧性，抗内压强度高，耐环境应力开裂性良好。但是，我国的高密度聚乙烯管材相对较少，现在希望通过对聚乙烯做一些改性研究，提高聚乙烯通信管材的强度，提高其耐环境性能，拓宽其使用环境的温度范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种高强度聚乙烯通信管材及其制备方法，本发明通过聚乙烯管材配方和制备工艺的改进，提高了管材的强度，具有坚硬的质地，并且还具有较好的韧性，耐环境性能较好。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种高强度聚乙烯通信管材，通信管材的材料包括组分A、组分B和助剂组分C，按照重量份数计，所述组分A包括：
高密度聚乙烯 100份
硅烷 0.5-3.0份
过氧化二异丙苯 0.05-0.15份
所述组分B包括：
高密度聚乙烯 100份
二月桂酸二丁基锡 0.02-1份
所述助剂组分C包括：
抗氧剂 0.5-1.5份
二苯甲酮类紫外线吸收剂 0.6-0.8份，
其中，所述高密度聚乙烯为PE100级高密度聚乙烯，所述硅烷包括以下中的一种或几种：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
进一步优选地，所述抗氧剂包括以下中的一种或几种：丙酸正十八碳醇酯、硫代二丙酸双十三醇酯、硫代二丙酸双十四醇酯、硫代二丙酸双十二醇酯、硫代二丙酸双十八醇酯。
进一步优选地，所述二苯甲酮类紫外线吸收剂包括以下中的一种或几种：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
进一步优选地，一种制备高强度聚乙烯通信管材的方法，包括以下步骤：
步骤一、按照通信管材材料配方中各组分的比例含量称取物料，备用；
步骤二、将组分A中的高密度聚乙烯进行干燥，然后与硅烷、作为引发剂的过氧化二异丙苯投入高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合3min，将混合的物料投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；
步骤三、将组分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基锡、以及助剂投入到高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，将混合均匀的物料投入到单螺杆挤出机中，挤出造粒，获得B料粒；
步骤四、将步骤二中和步骤三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到可交联的通信管材的材料，然后将材料投入40-55℃水中交联，制得高强度聚乙烯通信管材材料；
步骤五、将步骤四中制得的高强度聚乙烯通信管材材料塑化成型制备成管材即可。
进一步优选地，所述步骤二中，在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为40.5r/min，牵引速度为51.5r/min。
进一步优选地，所述步骤三中在单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为160-170℃，180-190℃，190-200℃，200-210℃，螺杆转速为20rpm。
进一步优选地，步骤四中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮湿，将A料粒和B料粒在80℃下干燥4-5小时。
本发明的有益效果是:
本发明通过硅烷交联聚乙烯的方式改进了聚乙烯通信管材的配方，提高了管材的强度，具有坚硬的质地，并且还具有较好的韧性，耐环境性能较好。
本发明选用PE100级高密度聚乙烯，其提高了整个材料配方中的力学性能，耐热性和耐环境应力开裂等性能，并且接枝效果好；引发剂的含量对材料的影响较大，如果过低，达不到引发作用，如果过高，在挤出过程中会发生较大程度的交联，造成物料流动性下降，外观粗糙，本发明的引发剂的含量合适，挤出的材料外观光滑。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面将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作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。
实施例1
实施例1中公开了一种高强度聚乙烯通信管材的配方，其配方如表1中所示。
表1实施例1中高强度聚乙烯通信管材配方表
实施例2
实施例2中公开了一种高强度聚乙烯通信管材的配方，其与实施例1的区别为选用的硅烷不同，其配方如表2中所示。
表2实施例2中高强度聚乙烯通信管材配方表
实施例3
实施例3中公开了一种高强度聚乙烯通信管材的配方，其与实施例1的区别是选用的硅烷不同，如表3所示。
表3实施例3中高强度聚乙烯通信管材配方表
实施例4
实施例4中公开的配方与实施例1中的区别是选择的硅烷不同，其如表4中所示。
表4实施例4中高强度聚乙烯通信管材配方表
在实验过程中，发现VTMS的水解速度最大，VTES的接枝速度大于VTMS，在制备材料的时候，如果组分在达到接枝要求前水解程度较慢最佳，因此，选择乙烯基三乙氧基硅烷VTES为最佳的硅烷，因此，后续实施例中，以乙烯基三乙氧基硅烷为例。
实施例5
实施例5中公开了一种通信管材的配方，其与实施例1中的区别是硅烷的含量、引发剂含量、以及其它组分的含量不同，如表5中所示。
表5实施例5中的配方表
实施例6
实施例6公开了一种通信管材的配方，如表6中所示。
表6实施例6中的配方表
对比例
对比例用相同的高密度聚乙烯和助剂，制备普通的高密度聚乙烯材料，未进行改性，与上述实施例中的改性后的聚乙烯管材对比。
将上述实施例1-6和对比例加工成通信管材，包括以下步骤：
步骤一、按照通信管材材料配方中各组分的比例含量称取物料，备用；
步骤二、将组分A中的高密度聚乙烯进行干燥，然后与硅烷、作为引发剂的过氧化二异丙苯投入高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合3min，将混合的物料投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒。
在上述步骤二中，在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为40.5r/min，牵引速度为51.5r/min。
步骤三、将组分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基锡、以及助剂投入到高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，将混合均匀的物料投入到单螺杆挤出机中，挤出造粒，获得B料粒。
上述步骤三中在单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为160-170℃，180-190℃，190-200℃，200-210℃，螺杆转速为20rpm。
步骤四、将步骤二中和步骤三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到可交联的通信管材的材料，然后将材料投入40-55℃水中交联，制得高强度聚乙烯通信管材材料。
步骤五、将步骤四中制得的高强度聚乙烯通信管材材料塑化成型制备成管材即可。
步骤四中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮湿，将A料粒和B料粒在80℃下干燥4-5小时。
性能测试
(1)拉伸强度测试
拉伸强度是PVC材料最基本的性能之一，样品受到拉力作用，直至断裂，样品承受最大拉伸应力，拉伸强度大，性能佳，按照国标GB/T1040-2006来测试。
(2)弯曲强度测试
弯曲强度测试主要用来检验通信管材在承受弯曲载荷作用时的性能，常用弯曲试验来评价材料的弯曲性能和塑性变形的程度，依照国标GB/T9341-2000。
(3)冲击强度性能测试
在冲击载荷的作用下测定材料冲击强度，冲击强度用于评价材料抵抗冲击的能力或者是判断材料的脆性或者韧性程度，按照国标GB/T1843-1996来测试。
对实施例1、实施例5、实施例6和对比例的材料进行性能测试，得到的结果如表7所示。
表7结果测试表
由表7中的结果数据可知，用硅烷交联聚乙烯后，拉伸强度明显提高，断裂伸长率下降，弯曲强度降低，冲击强度提高，这是因为硅烷聚乙烯教练后在结构上形成网状结构，分子间的作用力增大，提升了材料的力学性能。
实施例1、5和6之间对比，可见实施例5的综合性能相对优越，以实施例5作为最佳实施例。
通过上述实施例中，可见对于抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂的选择对材料性能的影响不大。
因此，对于通信管材材料配方的选择，选择合适的硅烷和用量较为重要。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高强度聚乙烯通信管材，通信管材的材料包括组分A、组分B和助剂组分C，其特征在于，按照重量份数计，所述组分A包括：
高密度聚乙烯 100份
硅烷 0.5-3.0份
过氧化二异丙苯 0.05-0.15份
所述组分B包括：
高密度聚乙烯 100份
二月桂酸二丁基锡 0.02-1份
所述助剂组分C包括：
抗氧剂 0.5-1.5份
二苯甲酮类紫外线吸收剂 0.6-0.8份，
其中，所述高密度聚乙烯为PE100级高密度聚乙烯，所述硅烷包括以下中的一种或几种：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯通信管材，其特征在于，所述抗氧剂包括以下中的一种或几种：丙酸正十八碳醇酯、硫代二丙酸双十三醇酯、硫代二丙酸双十四醇酯、硫代二丙酸双十二醇酯、硫代二丙酸双十八醇酯。
3.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯通信管材，其特征在于，所述二苯甲酮类紫外线吸收剂包括以下中的一种或几种：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
4.一种制备权利要求1-3任意一项中所述的高强度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照通信管材材料配方中各组分的比例含量称取物料，备用；
步骤二、将组分A中的高密度聚乙烯进行干燥，然后与硅烷、作为引发剂的过氧化二异丙苯投入高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合3min，将混合的物料投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；
步骤三、将组分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基锡、以及助剂投入到高速混合机中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，将混合均匀的物料投入到单螺杆挤出机中，挤出造粒，获得B料粒；
步骤四、将步骤二中和步骤三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到可交联的通信管材的材料，然后将材料投入40-55℃水中交联，制得高强度聚乙烯通信管材材料；
步骤五、将步骤四中制得的高强度聚乙烯通信管材材料塑化成型制备成管材即可。
5.根据权利要求4所述的一种制备高强度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，所述步骤二中，在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为40.5r/min，牵引速度为51.5r/min。
6.根据权利要求4所述的一种制备高强度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，所述步骤三中在单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为160-170℃，180-190℃，190-200℃，200-210℃，螺杆转速为20rpm。
7.根据权利要求4所述的一种制备高强度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，步骤四中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮湿，将A料粒和B料粒在80℃下干燥4-5小时。
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