CN107189159B - 单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乙烯耐高温管材,具体涉及一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材及其制备方法。包括以下重量份数的原料:超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2‑3份、石墨1‑2份、硬脂酸钙0.3‑0.5份、高岭土10‑15份和无水乙醇0.5‑1份。本发明提高了管材力学性能和热性能,管材拉伸屈服强度≥22MPa,热变形温度≥110℃,维卡软化温度≥150℃,其他性能均能满足QB/T2668‑2004标准要求,模压样片的拉伸强度和断裂伸长率高;提高管材热变形温度30℃以上,可应用于工况100℃时使用;本发明还提供其制备方法,工艺合理,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯耐高温管材,具体涉及一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材及其制备方法。
背景技术
目前超高分子量聚乙烯管材具有优良的力学性能和耐低温性,可用于输送散物料、食品、医药工业、纺织、化纤工业、建材工业、化工工业、矿粉输送及电厂除灰、用在采选矿、冶金行业、水煤浆工程等等。但其热变形温度为80℃,不能应用到相对较高温度的工况(如城市热水管路>80℃)下使用,这直接限制了超高分子量聚乙烯管材的应用领域。
中国专利CN101344198A公开了一种超高分子量聚乙烯耐磨管道,以质量百分数计,原料包括超高分子量聚乙烯树脂70-90%、玻璃纤维或玻璃微珠3-20%、硅烷类偶联剂0.1-1%、石墨0.5-3%和聚乙烯蜡1-7%,该专利存在产品抗拉强度不高、断裂伸长率较低的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,提高其力学性能和热性能的基础上,提高其热变形温度30℃以上,可应用于工况100℃时使用;本发明还提供其制备方法。
本发明所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,包括以下重量份数的原料:
其中:
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的黏均分子量为250±50万。
聚乙烯蜡的重均分子量为2000-3000。
高岭土的粒径在10-100微米,利于分散,与超高分子量聚乙烯相容性好。。
本发明添加无水乙醇,无水乙醇是极性有机物,其羟基基团与无机物相连,其烷基与UHMW-PE相连,经过无水乙醇的处理,使UHMW-PE与高岭土等原料具有较好的相容性,形成良好的结合界面,且成本低,易操作。
耐温性高从微观角度就是限制分子的热运动,对于UHMW-PE就是限制大分子链的重排运动,本发明添加一定质量份数的高岭土,影响了UHMW-PE的结晶形态和结晶度,使得UHMW-PE的结晶边界模糊,不规则、不均匀,限制了UHMW-PE大分子链的重排运动,需要更高的温度才能使UHMW-PE大分子链开始重排运动,这样使UHMW-PE的热变形温度得到提高。
本发明所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,包括以下步骤:
将以上原料投入高速混料机混合,升温至80℃-100℃,然后投入低速混料机冷却至40℃以下;将混配好的原料投入单螺杆挤出机,通过加温、加压,模具成型、定型,连续生产挤出。
其中:高速混料机的转速850-870rpm,优选860rpm。低速混料机的转速55-65rpm,优选60rpm。本发明先将各种物料在高速混料机中混合,随着温度的升高,UHMW-PE树脂能达到预塑化状态,颗粒扩张,与其他物料能更好的相容、分散均匀;然后放入低速混料机混合,以消除高速混合产生的静电,且降温到40℃以下,增加物料的流散性,利于投料。
单螺杆挤出机螺筒温度为80℃-240℃;加温至240℃-160℃,加压至10-30Mpa;模具温度为240℃-160℃。
综上所述,本发明具有以下优点:
(1)提高了管材力学性能和热性能,管材拉伸屈服强度≥22MPa,热变形温度≥110℃,维卡软化温度≥150℃,其他性能均能满足QB/T2668-2004标准要求,模压样片的拉伸强度和断裂伸长率高。
(2)本发明提高管材热变形温度30℃以上,可应用于工况100℃时使用。
(3)本发明添加无水乙醇,无水乙醇是极性有机物,其羟基基团与无机物相连,其烷基与UHMW-PE相连,经过无水乙醇的处理,使UHMW-PE与高岭土等原料具有较好的相容性,形成良好的结合界面,且成本低,易操作。
(4)本发明还提供其制备方法,工艺合理,成本低;先将各种物料在高速混料机中混合,随着温度的升高,UHMW-PE树脂能达到预塑化状态,颗粒扩张,与其他物料能更好的相容、分散均匀;然后放入低速混料机混合,以消除高速混合产生的静电,且降温到40℃以下,增加物料的流散性,利于投料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,由以下重量份数的原料制成:
超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡(重均分子量为2000)2份、石墨1份、硬脂酸钙0.3份、高岭土(粒径100微米)10份、无水乙醇0.5份。
制备方法包括以下步骤:
将以上原料投入高速混料机混合,高速混料机的转速860rpm,升温至90℃,然后投入低速混料机冷却至40℃以下,低速混料机的转速60rpm;将混配好的原料投入单螺杆挤出机,通过加温、加压,挤出机螺筒温度80℃-240℃;模具温度240℃-160℃,模具成型、定型,连续生产挤出,得到产品。
管材拉伸屈服强度≥22MPa,维卡软化温度≥150℃,热变形温度≥110℃,其他性能均达到QB/T2668-2004标准要求。
实施例2
一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,由以下重量份数的原料制成:
超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡(重均分子量为3000)2.5份、石墨1.5份、硬脂酸钙0.4份、高岭土(粒径50微米)12份、无水乙醇0.8份。
制备方法包括以下步骤:
将以上原料投入高速混料机混合,高速混料机的转速860rpm,升温至80℃,然后投入低速混料机冷却至40℃以下,低速混料机的转速60rpm;将混配好的原料投入单螺杆挤出机,通过加温、加压,挤出机螺筒温度80℃-240℃;模具温度240℃-160℃,模具成型、定型,连续生产挤出,得到产品。
管材拉伸屈服强度≥24MPa,维卡软化温度≥150℃,热变形温度≥112℃,其他性能均达到QB/T2668-2004标准要求。
实施例3
一种单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,由以下重量份数的原料制成:
超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡(重均分子量为2500)3份、石墨2份、硬脂酸钙0.5份、高岭土(粒径10微米)15份、无水乙醇1份。
制备方法包括以下步骤:
将以上原料投入高速混料机混合,高速混料机的转速860rpm,升温至100℃,然后投入低速混料机冷却至40℃以下,低速混料机的转速60rpm;将混配好的原料投入单螺杆挤出机,通过加温、加压,挤出机螺筒温度80℃-240℃;模具温度240℃-160℃,模具成型、定型,连续生产挤出,得到产品。
管材拉伸屈服强度≥26MPa,维卡软化温度≥150℃,热变形温度≥112℃,其他性能均达到QB/T2668-2004标准要求。
对比例1
采用与实施例1相同的原料和制备方法,唯一的不同在于将高岭土改为玻璃微珠。
将实施例1-3和对比例1的管材产品做成模压样片,进行性能测试,测试结果见表1。
表1
序号 | 维卡软化温度(℃) | 拉伸强度(Mpa) | 断裂伸长率(%) |
对比例1 | 154.6 | 7.627 | 47.253 |
实施例1 | 152.7 | 15.78 | 110.117 |
实施例2 | 152.8 | 15.80 | 110.162 |
实施例3 | 153.2 | 15.81 | 110.211 |
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材,其特征在于:高岭土的粒径在10-100微米。
3.一种权利要求1-2任一所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
将以上原料投入高速混料机混合,升温至80℃-100℃,然后投入低速混料机冷却至40℃以下;将混配好的原料投入单螺杆挤出机,通过加温、加压,模具成型、定型,连续生产挤出。
4.根据权利要求3所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:高速混料机的转速850-870rpm。
5.根据权利要求3所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:低速混料机的转速55-65rpm。
6.根据权利要求3所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:单螺杆挤出机螺筒温度为80℃-240℃。
7.根据权利要求3所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:加温至240℃-160℃,加压至10-30Mpa。
8.根据权利要求3所述的单螺杆超高分子量聚乙烯耐高温管材的制备方法,其特征在于:模具温度为240℃-160℃。
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