CN106380658A - 一种抗压性强的pe波纹管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗压性强的PE波纹管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：高密度的聚乙烯、无机蒙脱土、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐、40‑60%的乙醇水溶液、丁二胺、丙烯腈、雷尼镍、α‑（二苯磷基）乙酸、硼砂、二甲基硅氧烷混合环体、异戊橡胶、对羟基苯甲醚、四甲基氢氧化铵、八甲基环四硅氧烷、聚氯乙烯、石墨烯、亚磷酸苯二异辛酯。本发明的PE波纹管材具有抗压性强、防腐蚀性好，抗静电、阻燃、使用寿命长的特点。

Description

一种抗压性强的PE波纹管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子管状材料，特别是涉及一种抗压性强的PE波纹管材及其制备方法。
技术背景
聚乙烯管耐腐蚀性好、成本低、重量轻、安装方便、使用年限长，是金属管的很好的替代件。大多数塑料管材或金属管材在输送介质时，主要以水作为输送物质的载体，而各种固体颗粒、粉体、浆体的输送因输送量大、各种固体粉料与管壁的接触面积大，其磨损和腐蚀比水作为载体时更为严重，传统的金属管道难以满足使用要求，普通塑料管道更无法胜任和承受。PE管材作为一种高耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、不结垢、内压强度高、噪音小、无毒、轻便的新型塑料管材,是固体、液体、气体三态物质均可输送的高性能工程塑料管材。但聚乙烯管易产生静电，且易燃，限制了聚乙烯管的应用范围。
作者王兴龙等在《阻燃抗静电PE管材料加工工艺研究》采用母料直接加入成型法，将抗静电剂在挤出过程中加入到聚合物中，并对阻燃抗静电PE管材料的加工和挤管成型加工等工艺进行了研究，试验结果表明：生产的阻燃抗静电PE管材料分散性好、产品性能稳定，无污染、有利于大规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗压性强的PE波纹管材及其制备方法。
本发明采用如下技术方案来实现上述目的的：
一种抗压性强的PE波纹管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：高密度的聚乙烯200份、无机蒙脱土8-10份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐15-20份、40-60%的乙醇水溶液80-100份、丁二胺15-20份、丙烯腈20-25份、雷尼镍1-2份、α-（二苯磷基）乙酸40-45份、硼砂8-10份、二甲基硅氧烷混合环体15-20份、异戊橡胶15-20份、对羟基苯甲醚3-5份、四甲基氢氧化铵3-4份、八甲基环四硅氧烷15-20份、聚氯乙烯8-10份、石墨烯6-8份、亚磷酸苯二异辛酯2-3份。
所述的抗压性强的PE波纹管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）将无机蒙脱土和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐混合均匀，加入40-60%的乙醇水溶液，70-80℃，混合搅拌4-6h，过滤，得有机蒙脱土；将有机蒙脱土、丁二胺、丙烯腈、雷尼镍混合均匀，80-90℃混合搅拌8-10h，加入α-（二苯磷基）乙酸，降低温度至65-75℃，搅拌反应5-6h，再加入硼砂，升高温度至80-90℃，搅拌反应8-10h，得到支化层状硅酸盐；
（2）向聚合反应釜加入二甲基硅氧烷混合环体，真空度为-0.09MPa、80℃下抽真空脱水3-5h；脱水结束后，卸真空，加入异戊橡胶、对羟基苯甲醚、四甲基氢氧化铵、八甲基环四硅氧烷，搅拌均匀后升温，控温105℃±5℃下密封开环聚合反应5-8h；聚合反应结束，升温到200℃，真空度-0.1MPa，抽真空脱除低分子挥发分3-4h；
（3）先将高密度聚乙烯、聚氯乙烯、石墨烯、支化层状硅酸盐、亚磷酸苯二异辛酯投入高混机中，经过30-40min的搅拌后，将混合后的料加入挤出机中，挤出机螺杆各段温度为150-220℃，挤出的料经切粒、干燥、冷却即为母料；将母料与步骤（2）的产物混合加入挤出机中，挤出机的长径比为30，挤出机螺杆各段温度为40-200℃，混合料经过高温加热及螺杆旋转充分混合并被挤出，挤出料在加温、加压作用下物料被塑化成熔融状，以不同规格的机头模具和定径套挤出相应的管坯，而后再经过相对应的波纹模块和扩口模块冷却定型，然后经过计长装置和切割装置，管材被自动地定长切断，最后进入自动扩口机，对管材头部进行扩口加工，得到PE波纹管材。
所述的高密度的聚乙烯的密度处于0.950～0.985g/cm3之间。
本发明的有益效果是：采用层状硅酸盐改性聚乙烯是利用层状硅酸盐片层之间结合力较弱、片层间的摩擦系数小的特性，当进行熔体加工时,硅酸盐片层之间相对滑移,从而可减少聚乙烯大分子之间的无序缠结,提高其熔体的流动性,改善其加工性能；异戊橡胶具有优良的耐温性、优异的耐候性、良好的电绝缘性，经有机硅烷接枝的聚乙烯的加工流动性得到极大的提高，可用普通的挤出设备进行加工，所制备的PE管材具有极好的耐磨性、耐腐蚀性和耐低温性；通过在管材中添加石墨烯,可大大增强管材的强度,添加的合理组配的阻燃剂和抗静电剂,使聚乙烯管材获得了良好的阻燃和抗静电性能。由于采用添加石墨烯的方式来增加强度,不必将管材制作的较厚,成本低,又轻巧,使用方便,适用范围广。
具体实施方式
本实施例的抗压性强的PE波纹管材，其由如下重量份的原料制备而成：高密度的聚乙烯200份、无机蒙脱土10份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐20份、60%的乙醇水溶液100份、丁二胺20份、丙烯腈25份、雷尼镍2份、α-（二苯磷基）乙酸45份、硼砂10份、二甲基硅氧烷混合环体20份、异戊橡胶20份、对羟基苯甲醚5份、四甲基氢氧化铵4份、八甲基环四硅氧烷20份、聚氯乙烯10份、石墨烯8份、亚磷酸苯二异辛酯3份。
本实施例的抗压性强的PE波纹管材，其由如下步骤制备而成：
（1）将无机蒙脱土和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐混合均匀，加入60%的乙醇水溶液，80℃，混合搅拌6h，过滤，得有机蒙脱土；将有机蒙脱土、丁二胺、丙烯腈、雷尼镍混合均匀，90℃混合搅拌10h，加入α-（二苯磷基）乙酸，降低温度至75℃，搅拌反应6h，再加入硼砂，升高温度至90℃，搅拌反应10h，得到支化层状硅酸盐；
（2）向聚合反应釜加入二甲基硅氧烷混合环体，真空度为-0.09MPa、80℃下抽真空脱水5h；脱水结束后，卸真空，加入异戊橡胶、对羟基苯甲醚、四甲基氢氧化铵、八甲基环四硅氧烷，搅拌均匀后升温，控温105℃±5℃下密封开环聚合反应8h；聚合反应结束，升温到200℃，真空度-0.1MPa，抽真空脱除低分子挥发分4h；
（3）先将高密度聚乙烯、聚氯乙烯、石墨烯、支化层状硅酸盐、亚磷酸苯二异辛酯投入高混机中，经过40min的搅拌后，将混合后的料加入挤出机中，挤出机螺杆各段温度为150-220℃，挤出的料经切粒、干燥、冷却即为母料；将母料与步骤（2）的产物混合加入挤出机中，挤出机的长径比为30，挤出机螺杆各段温度为40-200℃，混合料经过高温加热及螺杆旋转充分混合并被挤出，挤出料在加温、加压作用下物料被塑化成熔融状，以不同规格的机头模具和定径套挤出相应的管坯，而后再经过相对应的波纹模块和扩口模块冷却定型，然后经过计长装置和切割装置，管材被自动地定长切断，最后进入自动扩口机，对管材头部进行扩口加工，得到PE波纹管材。
经测试，本实施例的PE波纹管材的拉伸屈服强度/MPa大于30，弯曲强度/MPa
大于20，缺口冲击强度/kJ·m-2（23℃）大于100。

Claims (3)

1.一种抗压性强的PE波纹管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：高密度的聚乙烯200份、无机蒙脱土8-10份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐15-20份、40-60%的乙醇水溶液80-100份、丁二胺15-20份、丙烯腈20-25份、雷尼镍1-2份、α-（二苯磷基）乙酸40-45份、硼砂8-10份、二甲基硅氧烷混合环体15-20份、异戊橡胶15-20份、对羟基苯甲醚3-5份、四甲基氢氧化铵3-4份、八甲基环四硅氧烷15-20份、聚氯乙烯8-10份、石墨烯6-8份、亚磷酸苯二异辛酯2-3份。
2.根据权利要求1中所述的抗压性强的PE波纹管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）将无机蒙脱土和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐混合均匀，加入40-60%的乙醇水溶液，70-80℃，混合搅拌4-6h，过滤，得有机蒙脱土；将有机蒙脱土、丁二胺、丙烯腈、雷尼镍混合均匀，80-90℃混合搅拌8-10h，加入α-（二苯磷基）乙酸，降低温度至65-75℃，搅拌反应5-6h，再加入硼砂，升高温度至80-90℃，搅拌反应8-10h，得到支化层状硅酸盐；
（2）向聚合反应釜加入二甲基硅氧烷混合环体，真空度为-0.09MPa、80℃下抽真空脱水3-5h；脱水结束后，卸真空，加入异戊橡胶、对羟基苯甲醚、四甲基氢氧化铵、八甲基环四硅氧烷，搅拌均匀后升温，控温105℃±5℃下密封开环聚合反应5-8h；聚合反应结束，升温到200℃，真空度-0.1MPa，抽真空脱除低分子挥发分3-4h；
（3）先将高密度聚乙烯、聚氯乙烯、石墨烯、支化层状硅酸盐、亚磷酸苯二异辛酯投入高混机中，经过30-40min的搅拌后，将混合后的料加入挤出机中，挤出机螺杆各段温度为150-220℃，挤出的料经切粒、干燥、冷却即为母料；将母料与步骤（2）的产物混合加入挤出机中，挤出机的长径比为30，挤出机螺杆各段温度为40-200℃，混合料经过高温加热及螺杆旋转充分混合并被挤出，挤出料在加温、加压作用下物料被塑化成熔融状，以不同规格的机头模具和定径套挤出相应的管坯，而后再经过相对应的波纹模块和扩口模块冷却定型，然后经过计长装置和切割装置，管材被自动地定长切断，最后进入自动扩口机，对管材头部进行扩口加工，得到PE波纹管材。
3.根据权利要求1和权利要求2中所述的高密度的聚乙烯的密度处于0.950～0.985g/cm3之间。
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