CN110845794A - 一种波纹管原料组合物、其制备方法及管材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波纹管原料组合物、其制备方法及管材，属于管材技术领域。该波纹管原料组合物包括以下按照质量分数计的组分：聚丙烯63％～92.8％、聚甲基丙烯酸甲酯5％～25％、1，2‑聚丁二烯1％～5％、顺丁烯二酸酐1％～5％、光稳定剂0.1％～1％、抗菌剂0.1％～1％；其中，光稳定剂为2‑(2’‑羟基‑3’‑叔丁基‑5’‑甲基苯基)‑5‑氯代苯并***；抗菌剂为磷酸锆载银。本发明实施例提供的波纹管原料组合物，解决了管材环刚度与环柔性并存难以达标技术问题，其提高了管材的理化性能和成品率，有利于管材制作成本的回落并延长了管材的使用寿命。

Description

一种波纹管原料组合物、其制备方法及管材
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体是一种波纹管原料组合物、其制备方法及管材。
背景技术
目前，管业企业制作加工的高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的支撑波纹管原料，大多采用聚丙烯与玻璃纤维共混挤出成型，以达到管材环刚度技术标准要求。
但是，由于玻璃纤维是由石英砂、硼镁石等矿石经熔制、拉丝等工艺制成的无机增强材料，其与有机聚丙烯载体的结构、极性、晶体等特征差异较大、相容性较差，因而，降低了管材主要技术指标环刚度检验达标率，其不利于管材性能的长期稳定性；特别是由于玻璃纤维无机增强材料的脆性，更降低了管材主要技术指标环柔性检验达标率，使管材环刚度与环柔性互适并存技术标准要求难以并存达标。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种波纹管原料组合物，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种波纹管原料组合物，包括以下按照质量分数计的组分：聚丙烯63％～92.8％、聚甲基丙烯酸甲酯5％～25％、1，2-聚丁二烯1％～5％、顺丁烯二酸酐1％～5％、光稳定剂0.1％～1％、抗菌剂0.1％～1％。
作为本发明实施例的一个优选方案，所述的波纹管原料组合物包括以下按照质量分数计的组分：聚丙烯70.18％～85.61％、聚甲基丙烯酸甲8.56％～21.05％、1，2-聚丁二烯2.57％～3.51％、顺丁烯二酸酐2.57％～4.21％、光稳定剂0.26％～0.49％、抗菌剂0.43％～0.56％。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述的光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述的抗菌剂为磷酸锆载银。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述波纹管原料组合物的制备方法，其包括以下步骤：
按照上述质量分数称取聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂，备用；
将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于50～80℃的温度下进行混合后，再置于5～25℃的温度下进行分散，得到分散料；
将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到所述的波纹管原料组合物。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述制备方法制得的波纹管原料组合物。
本发明实施例的另一目的在于提供一种管材，所述管材的部分或全部包含上述的波纹管原料组合物。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述的管材为高密度聚乙烯缠绕结构壁管材，所述的高密度聚乙烯缠绕结构壁管材还包含高密度聚乙烯。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供的一种波纹管原料组合物，解决了管材环刚度与环柔性并存难以达标技术问题，其提高了管材的理化性能和成品率，有利于管材制作成本的回落并延长了管材的使用寿命。其中，本发明实施例提供的波纹管原料组合物中的各组分的作用如下：
1、聚丙烯为波纹管原料组合物的基体和基本骨架结构。
2、聚甲基丙烯酸甲酯为增强剂，是提高波纹管弹性模量物理性能的有机高分子聚合物，可大大改善和提高波纹管的环刚度、拉伸强度、蠕变比率等力学性能。
3、1，2-聚丁二烯为增韧剂，是增加波纹管环柔性间规构型聚合弹性体，其乙烯基团和第三级碳原子与氢原子相连，大大提高了与基体用料的相容性和柔韧性，使波纹管既能承受较高压力，又能在压力屈服时兼具柔韧性，解决了环刚度与环柔性互适并存的技术难题。
4、顺丁烯二酸酐为相容剂，是醛基极性基团和烯烃非极性链段，在熔融剪切作用下，其酸酐基团与极性基团发生脱水反应形成化学键，使非极性聚合物主链引入极性侧基并与极性聚合物支链产生活性接枝形成共聚物材料。其接枝用料组分在共混体系中，既保持了独立材料的特性，又在共聚物体系中兼具较好的相容性和协作性，实现了集不同材料特性优势来补充单一材料特性不足的完美结合。
5、光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，其可吸收太阳光辐射光波290～380nm的紫外线。当光稳定剂吸收光能分解氢键时(光稳定剂生成分子内氢键)其吸收能量以热能形式耗散放出，化解了紫外光对共聚物材料的降解作用。
6、抗菌剂为磷酸锆载银(α-Zr(HPO4)2·H2O)，是以磷酸锆为载体，银等金属离子为抗菌离子的无机抗菌剂。在管材埋置地下使用过程中，抗菌剂缓释溶出带正电荷的金属离子与带负电荷的微生物细胞膜产生库伦吸附并钻入微生物细胞核，终止微生物蛋白质氨基、羟基、巯基等功能基团合成活性酶，达到广谱高效的抗菌功效、有效杀灭和抑制各类微生物菌株的繁衍，避免管材在地下使用过程中，由于受微生物细菌侵蚀造成性能和质量的退化，延长了管材的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做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
该实施例提供了一种波纹管原料组合物，该波纹管原料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯630g、聚甲基丙烯酸甲酯250g、1，2-聚丁二烯50g、顺丁烯二酸酐50g、光稳定剂10g、抗菌剂10g，备用。其中，抗菌剂为磷酸锆载银，具体可选用市售型为XDK-201的抗菌剂，光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，具体可选用市售型号为UV-326的光稳定剂。
(2)将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于50℃的温度下进行混合后，再置于5℃的温度下进行分散，得到分散料。
(3)将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到粒径为2mm、粒长为2mm的圆柱形颗粒，即为所述的波纹管原料组合物。该波纹管原料组合物可以与高密度聚乙烯混合制成高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管。需要说明的是，高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的具体制备工艺不是本发明的改进点，其可以采用现有技术的工艺，故在这边就不作赘述了。
实施例2
该实施例提供了一种波纹管原料组合物，该波纹管原料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯928g、聚甲基丙烯酸甲酯50g、1，2-聚丁二烯10g、顺丁烯二酸酐10g、光稳定剂1g、抗菌剂1g，备用。其中，抗菌剂为磷酸锆载银，具体可选用市售型为X DK-201的抗菌剂，光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，具体可选用市售型号为UV-326的光稳定剂。
(2)将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于80℃的温度下进行混合后，再置于25℃的温度下进行分散，得到分散料。
(3)将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到粒径为3mm、粒长为5mm的圆柱形颗粒，即为所述的波纹管原料组合物。该波纹管原料组合物可以与高密度聚乙烯混合制成高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管。需要说明的是，高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的具体制备工艺不是本发明的改进点，其可以采用现有技术的工艺，故在这边就不作赘述了。
实施例3
该实施例提供了一种波纹管原料组合物，该波纹管原料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯701.8、聚甲基丙烯酸甲210.5g、1，2-聚丁二烯35.1g、顺丁烯二酸酐42.1g、光稳定剂4.9g、抗菌剂5.6g，备用。其中，抗菌剂为磷酸锆载银，具体可选用市售型为XDK-201的抗菌剂，光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，具体可选用市售型号为UV-326的光稳定剂。
(2)将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于60℃的温度下进行混合后，再置于10℃的温度下进行分散，得到分散料。
(3)将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到粒径为1mm的圆球形颗粒，即为所述的波纹管原料组合物。该波纹管原料组合物可以与高密度聚乙烯混合制成高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管。需要说明的是，高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的具体制备工艺不是本发明的改进点，其可以采用现有技术的工艺，故在这边就不作赘述了。
实施例4
该实施例提供了一种波纹管原料组合物，该波纹管原料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯856.1g、聚甲基丙烯酸甲85.6g、1，2-聚丁二烯25.7g、顺丁烯二酸酐25.7g、光稳定剂2.6g、抗菌剂4.3g，备用。其中，抗菌剂为磷酸锆载银，具体可选用市售型为XDK-201的抗菌剂，光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，具体可选用市售型号为UV-326的光稳定剂。
(2)将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于70℃的温度下进行混合后，再置于20℃的温度下进行分散，得到分散料。
(3)将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到粒径为5mm的圆球形颗粒，即为所述的波纹管原料组合物。该波纹管原料组合物可以与高密度聚乙烯混合制成高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管。需要说明的是，高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的具体制备工艺不是本发明的改进点，其可以采用现有技术的工艺，故在这边就不作赘述了。
实施例5
该实施例提供了一种波纹管原料组合物，该波纹管原料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)称取聚丙烯781.5g、聚甲基丙烯酸甲150g、1，2-聚丁二烯30g、顺丁烯二酸酐30g、光稳定剂3.5g、抗菌剂5g，备用。其中，抗菌剂为磷酸锆载银，具体可选用市售型为XDK-201的抗菌剂，光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***，具体可选用市售型号为UV-326的光稳定剂。
(2)将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于65℃的温度下进行混合后，再置于15℃的温度下进行分散，得到分散料。
(3)将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到粒径为3mm的圆球形颗粒，即为所述的波纹管原料组合物。该波纹管原料组合物可以与高密度聚乙烯混合制成高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管。需要说明的是，高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管的具体制备工艺不是本发明的改进点，其可以采用现有技术的工艺，故在这边就不作赘述了。
对比例1
该对比例1提供了一种市售的波纹管原料组合物，其包括聚丙烯和玻璃纤维组分。
将上述实施例5和对比例1提供的波纹管原料组合物分别与高密度聚乙烯按照相同的工艺生产一批数量相同、规格相同的高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管产品，并分别对生产的高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管产品的环刚度、环柔性以及熔接拉伸力等指标的达标率进行测试，其测试结果如下表1所示。其中，环刚度的测试方法和达标要求可参考GB/T9647-2015标准。环柔性的测试方法可参考GB/T9647-2015标准，当试验力连续增加，产品在垂直方向外径变形量为原外径的30％时，无反向弯曲、无破裂，则说明该产品达标。熔接拉伸力(缝的拉伸力)可根据不同产品的公称直径DN来确定达标值，当400mm≤DN≤500mm，则拉伸力需不小于510N才算达标；当600mm≤DN≤700mm，则拉伸力需不小于760N才算达标；当800mm≤DN≤1700mm，则拉伸力需不小于1020N才算达标。
表1
测试项目 环刚度达标率(％) 环柔性达标率(％) 熔接拉伸力达标率(％)
实施例5 98 99 95
对比例1 88 90 80
从上表1可以看到，相比于现有的波纹管原料组合物，利用本发明实施例5提供的波纹管原料组合物制成的高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管产品的环刚度达标率、环柔性达标率以及熔接拉伸力达标率均较高。
另外，经检测，相比于现有的波纹管原料组合物，利用本发明实施例5提供的波纹管原料组合物制成的高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管产品的环刚度平均提高了5.15％，熔接拉伸力评价提高了1.31％。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种波纹管原料组合物，其特征在于，包括以下按照质量分数计的组分：聚丙烯63％～92.8％、聚甲基丙烯酸甲酯5％～25％、1，2-聚丁二烯1％～5％、顺丁烯二酸酐1％～5％、光稳定剂0.1％～1％、抗菌剂0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种波纹管原料组合物，其特征在于，所述的波纹管原料组合物包括以下按照质量分数计的组分：聚丙烯70.18％～85.61％、聚甲基丙烯酸甲8.56％～21.05％、1，2-聚丁二烯2.57％～3.51％、顺丁烯二酸酐2.57％～4.21％、光稳定剂0.26％～0.49％、抗菌剂0.43％～0.56％。
3.根据权利要求1或2所述的一种波纹管原料组合物，其特征在于，所述的光稳定剂为2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***。
4.根据权利要求1或2所述的一种波纹管原料组合物，其特征在于，所述的抗菌剂为磷酸锆载银。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述波纹管原料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照上述质量分数称取聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂，备用；
将上述聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲、1，2-聚丁二烯、顺丁烯二酸酐、光稳定剂、抗菌剂先置于50～80℃的温度下进行混合后，再置于5～25℃的温度下进行分散，得到分散料；
将上述分散料进行熔融挤出，并造粒，得到所述的波纹管原料组合物。
6.一种如权利要求5所述制备方法制得的波纹管原料组合物。
7.一种管材，其特征在于，所述管材的部分或全部包含如权利要求1～4和权利要求6中任一项所述的波纹管原料组合物。
8.根据权利要求7所述的一种管材，其特征在于，所述的管材为高密度聚乙烯缠绕结构壁管材，所述的高密度聚乙烯缠绕结构壁管材还包含高密度聚乙烯。
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