CN116178818A - 一种高流动性高保型性pe材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高流动性高保型性PE材料的制备方法及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：S1.将萜烯树脂和液体石蜡混合，加热，再加入PE树脂，得第一混合液，备用；将EVA树脂加热，再加入二茂铁催化剂，反应，得第二混合液，备用；S2.将第一混合液和第二混合液混合，反应，再在磁场强度为1～1.5T以及温度为30～60℃的条件下塑炼，即得所述高流动性高保型性PE材料。该制备方法制得的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能高，从而具有良好的流动性；其作为原料制成中空缠绕管的壁厚偏差小，保型性好。此外，该高流动性高保型性PE材料还具有良好的拉伸屈服强度以及较低落锤冲击试验破损率。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，更具体地，涉及一种高流动性高保型性PE材料及其制备方法和应用。
背景技术
PE中空缠绕管以高密度聚乙烯(HDPE)为原料，经缠绕焊接成型，由于其独特的成型工艺，可以生产直径达3米的PE中空缠绕管。目前PE中空缠绕管的生产工艺为两步法成型工艺：第一台挤出机挤出圆管经定型冷却机定型成方管，然后进入缠绕成型机，同时第二台挤出机挤出融熔胶条把方管以螺旋线形式粘合而成。由于现有的PE原料保型性不好，当挤出时采用方形管模具，容易变形，故不能采用方管挤出的工艺。目前行业内主要以圆管挤出，然后采用方管定型，该工艺不但效率低，且废品率高，导致产品成本增加。
名称为HDPE中空平壁缠绕管材料的中国专利提供了一种中空平壁缠绕管的材料，其主要关注材料的力学性能，并不关注材料的保型性问题。
因此，需研究一种PE材料，其能适用于方管的挤出，且具有较好的保型效果。
发明内容
本发明的首要目的是克服上述现有PE原料在制备中空缠绕管时不适用于方管的挤出且保型性差的问题，提供一种高流动性高保型性PE材料的制备方法。该制备方法制得的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能高，从而具有良好的流动性；其作为原料制成中空缠绕管的壁厚偏差小，保型性好。此外，该高流动性高保型性PE材料还具有良好的拉伸屈服强度以及较低落锤冲击试验破损率。
本发明的进一步目的是提供一种高流动性高保型性PE材料。
本发明的进一步目的是提供上述高流动性高保型性PE材料在制备中空缠绕管中的应用。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将萜烯树脂和液体石蜡混合，加热，再加入PE树脂，得第一混合液，备用；将EVA树脂加热，再加入二茂铁催化剂，反应，得第二混合液，备用；
S2.将第一混合液和第二混合液混合，反应，再在磁场强度为1～1.5T以及温度为30～60℃的条件下塑炼，即得所述高流动性高保型性PE材料。
本发明的发明人通过多次研究发现，采用萜烯树脂和液体石蜡作为溶剂对PE树脂进行溶胀，使其具有一定的粘弹性，得到端基活性的PE树脂，即第一混合液；同时将二茂铁催化剂加入到EVA树脂，反应生成端基二茂铁EVA树脂，即第二混合液；然后将第一混合液和第二混合液混合，先反应生成EVA内增塑PE树脂，再在磁场和特定的温度下塑炼，使EVA内增塑PE树脂分子排列具有取向性，从而得到高流动性高保型性PE材料。该高流动性高保型性PE材料的热稳定性能高，从而具有良好的流动性；其作为原料制成中空缠绕管的壁厚偏差小，保型性好。此外，该高流动性高保型性PE材料还具有良好的拉伸屈服强度以及较低落锤冲击试验破损率。
优选地，步骤S1中所述萜烯树脂和液体石蜡的质量比1:(0.5～2)。
更为优选地，步骤S1中所述萜烯树脂和液体石蜡的质量比1:(0.6～1.6)。
萜烯树脂和液体石蜡的质量比控制在该范围内，最后得到的高流动性高保型性PE材料的制成的PE中空缠绕管的壁厚偏差更小，保型性更好。
优选地，步骤S1中萜烯树脂和液体石蜡混合后，加入PE树脂前的加热温度为90～120℃。
优选地，步骤S1中所述第一混合液中PE树脂的质量百分数为80～90％。
更为优选地，步骤S1中所述第一混合液中PE树脂的质量百分数为84～88％。
PE树脂的控制在该范围内，最后得到的高流动性高保型性PE材料的热稳定性更好。
优选地，步骤S1中所述EVA树脂的重均分子量为10000～50000。
优选地，步骤S1中所述二茂铁催化剂加入前，将EVA树脂加热到90～100℃。
优选地，步骤S1中将EVA树脂加热后，EVA树脂的粘度为10000～12000cps。
优选地，步骤S1中所述二茂铁催化剂加入前，还包括将稀释剂加入到EVA树脂中的步骤。
更为优选地，所述稀释剂为环己烷。
优选地，步骤S1中所述反应的反应温度为90～120℃。
更为优选地，步骤S1中所述反应的反应温度为100～115℃。
控制EVA树脂与二茂铁的反应在该范围下，得到的高流动性高保型性PE材料的不仅流动性更好、保型性更好，而且拉伸屈服强度更高，落锤冲击试验破损率更低。
优选地，步骤S1中所述EVA树脂与二茂铁催化剂的质量比为1:(0.005～0.02)。
更为优选地，步骤S1中所述EVA树脂与二茂铁催化剂的质量比为1:(0.01～0.018)。
控制EVA树脂与二茂铁催化剂的质量比在该范围下，得到的高流动性高保型性PE材料的不仅流动性更好、保型性更好，而且拉伸屈服强度更高，落锤冲击试验破损率更低。
优选地，步骤S2中所述第一混合液和第二混合液的质量比为1:(0.05～2)。
更为优选地，步骤S2中所述第一混合液和第二混合液的质量比为1:(0.5～2)。
优选地，步骤S2中所述反应的反应温度为100～120℃，反应时间为30～90min。
一种高流动性高保型性PE材料，由上述制备方法制备得到。
上述高流动性高保型性PE材料在制备中空缠绕管中的应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能高，从而具有良好的流动性；其作为原料制成中空缠绕管的壁厚偏差小，保型性好。此外，该高流动性高保型性PE材料该具有良好的拉伸屈服强度以及较低落锤冲击试验破损率。
具体实施方式
为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
实施例1
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:2的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂(重均分子量为3000000，下同)，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂(重均分子量为10000，下同)加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在90℃下反应1小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为80％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为0.5％。
2、将按照质量比为1:0.5的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1T，温度为30℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例2
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:1.6的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在90℃下反应0.5小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为82％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为0.8％。
2、将按照质量比为1:0.75的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.1T，温度为35℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例3
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:1.2的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在100℃下反应1小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为84％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为1％。
2、将按照质量比为1:1的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.2T，温度为40℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例4
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:1的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在110℃下反应1.2小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为85％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为1.2％。
2、将按照质量比为1:1.5的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.25T，温度为45℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例5
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:0.8的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在110℃下反应1.1小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为86％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为1.5％。
2、将按照质量比为1:1.75的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.3T，温度为50℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例6
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:0.6的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在115℃下反应1.3小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为88％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为1.8％。
2、将按照质量比为1:1.8的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.4T，温度为55℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
实施例7
本实施例一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将萜烯树脂和液体石蜡按照质量比1:0.5的比例混合，在90℃下加热至萜烯树脂和和液体石蜡混合均匀，再加入PE树脂，搅拌至均相后得第一混合液，备用；将EVA树脂加热至90℃，采用旋转粘度计对其粘度进行测试，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，再加入二茂铁催化剂，在120℃下反应1.5小时，得第二混合液。其中，第一混合液中PE树脂的质量分数为90％；二茂铁催化剂占EVA树脂的质量为2％。
2、将按照质量比为1:2的比例将第一混合液和第二混合液在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.5T，温度为60℃的条件下塑炼，即得高流动性高保型性PE材料。
对比例1
本对比例提供一种PE材料的制备方法，其与实施例1的不同之处在于：第1步中不加入二茂铁催化剂，即将EVA树脂加热至90℃，再加入适量非活性稀释剂环己烷，调至粘度为10000cps，得第二混合液。
对比例2
本对比例提供一种PE材料的制备方法，除得第一混合液的步骤与实施例1相同外，其他步骤为：不往EVA树脂中加入二茂铁催化剂，即EVA树脂和二茂铁催化剂并未在90℃下反应1小时，而是将EVA树脂和二茂铁催化直接同时加入到第一混合液中，在100℃下混合，反应30min；然后再在磁场强度为1.5T，温度为60℃的条件下塑炼，即得PE材料。
对比例3
本对比例提供一种PE材料的制备方法，其与实施例1的不同之处在于：不加入萜烯树脂。
对比例4
本对比例提供一种PE材料的制备方法，其与实施例1的不同之处在于：不加入液体石蜡。
性能测试
取实施例1～7的制得高流动性高保型性PE材料、对比例1～5制得的PE材料，按如下测试方法或测试标准测定其性能。
热稳定性能：使用转矩流变仪对实施例和对比例的PE材料进行动态热稳定性测试，测试过程为：每隔3min取样进行颜色测试，直到颜色发生变化，热稳定时间的长短表征材料体系热稳定性能的好坏，颜色变化越慢，热稳定时间越长，表明材料的热稳定性能越好，颜色变化越快，热稳定时间越短，表明材料的热稳定性能越差。
拉伸屈服强度：检验方法按照GB/T8804.2-2003测定；
落锤冲击试验破损率：检验方法按照GB/T14152-2001测定，破损率＝(破损样品数量/样品总数量)×100％。
实施例1～7的制得高流动性高保型性PE材料、对比例1～5制得的PE材料作为原料，做成PE中空缠绕管并测试PE中空缠绕管的壁厚偏差，测试的方法如下：
壁厚偏差：壁厚偏差＝[(最大壁厚-最小壁厚)/公称壁厚]×100％，公称壁厚参照GB/T10002.1-2006，最大壁厚和最小壁厚是沿着管壁圆周任意测试20个点，取其中的最大值和最小值，分别作为最大壁厚和最小壁厚。
各性能的测试结果如下表1所示。
表1各实施例和对比例的性能测试结果
从表1可知；
实施例1～7的高流动性高保型性PE材料的热稳定时间都大于39分钟，表明本发明制备方法得到高流动性高保型性PE材料的热稳定性能高，从而具有良好的流动性；制成的PE中空缠绕管的壁厚偏差都小于1.5％，表明本发明制备方法得到高流动性高保型性PE材料保型性好。此外，实施例1～7的高流动性高保型性PE材料的拉伸屈服强度都大于40.2MPa，落锤冲击试验破损率都小于5％，表明本发明的制备方法得到高流动性高保型性PE材料还具有良好的拉伸屈服强度以及落锤冲击试验破损率低。
对比例1不加入二茂铁催化剂，得到的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能较低，拉伸屈服强度较低、落锤冲击试验破损率高，且材料的保型性较差；对比例2未将EVA树脂和二茂铁催化剂进行反应就直接加入到第一混合液中，得到的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能较低，拉伸屈服强度较低、落锤冲击试验破损率高，且材料的保型性较差；对比例3和对比例4分别不加入萜烯树脂和液体石蜡，得到的高流动性高保型性PE材料的热稳定性能、拉伸屈服强度和落锤冲击试验破损率都不好，且材料的保型性差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高流动性高保型性PE材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将萜烯树脂和液体石蜡混合，加热，再加入PE树脂，得第一混合液，备用；将EVA树脂加热，再加入二茂铁催化剂，反应，得第二混合液，备用；
S2.将第一混合液和第二混合液混合，反应，再在磁场强度为1～1.5T以及温度为30～60℃的条件下塑炼，即得所述高流动性高保型性PE材料。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述萜烯树脂和液体石蜡的质量比1:(0.5～2)。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中萜烯树脂和液体石蜡混合后，加入PE树脂前的加热温度为90～120℃。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述第一混合液中PE树脂的质量百分数为80～90％。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述EVA树脂的重均分子量为10000～50000。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1中所述EVA树脂与二茂铁催化剂的质量比为1：(0.005～0.02)。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述第一混合液和第二混合液的质量比为1:(0.05～2)。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2中所述反应的反应温度为90～120℃，反应时间为30～90min。
9.一种高流动性高保型性PE材料，其特征在于，由权利要求1～8任一所述制备方法制备得到。
10.权利要求9所述高流动性高保型性PE材料在制备中空壁缠绕管中的应用。
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| CN202211712174.1A CN116178818A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种高流动性高保型性pe材料及其制备方法和应用 |
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| CN202211712174.1A CN116178818A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种高流动性高保型性pe材料及其制备方法和应用 |
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| CN116178818A true CN116178818A (zh) | 2023-05-30 |
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Family Applications (1)
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-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211712174.1A patent/CN116178818A/zh active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张克立等编著: "《无机合成化学（第二版）》", 31 January 2012, 武汉大学出版社, pages: 334 * |
| 王春华主编: "《药学化学实验（II）第2版》", 31 January 2020, 科学出版社, pages: 247 * |
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