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CN105968484A - 一种掺杂纳米氧化钙的pe波纹管填充母料及其制备方法 - Google Patents

一种掺杂纳米氧化钙的pe波纹管填充母料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯45‑55、高密度聚乙烯 20‑25、改性纳米氧化钙10‑15、EVA 1‑2、硅钙镁(SCM)晶须 10‑15、PE蜡 4‑5、碳酸钙40‑50、硬脂酸1‑2、抗氧剂1010 0.2‑0.5、抗氧剂168 0.3‑0.4、白油0.5‑0.8、增强剂10‑15。采用常规双螺杆挤出机进行挤出造粒，添加本发明的母料加工出的波纹管具有环刚度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。

Description

一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及波纹管填充母料领域，具体涉及一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展和城市建设，大口径塑料排水管道替代传统水泥管道，需求日益强劲。但是1 米以上大口径塑料管道的环刚度是亟待解决的难题。为满足工程对管道环刚度的要求，厂家一般采用内衬钢板或者加厚管壁的办法解决，这种办法成本高，工艺复杂。
硅钙镁(简称SCM )晶须是一种新型结构的硅酸盐材料, 呈一维单晶体结构, 直径为0. 2 ～ 0. 8μm, 长度为20 ～ 60 μm, 具有极高的力学性能, 其拉伸强度高达1. 2GPa, 拉伸弹性模量高达32 GPa, 用作塑料的填料具有明显的增强和增刚作用。目前被广泛用作排水管、污水管、地下电缆管、农业排灌管的高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管是一种外壁呈波纹状、内壁光滑的新颖管材, 与同规格同强度的其它类管材相比具有用料省、刚性高、弯曲性优良, 以及高抗冲、高抗压等特点, 已在相当范围内取代了传统的钢管、铸铁管、水泥管、石棉管和普通塑料管。但是, 目前困扰大口径双壁波纹管的最大问题是环刚度低。现在国产双壁波纹管的最大内径为710 mm, 有关设备厂家正在大力开发口径1 600mm的生产线, 这对管材材料的性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料及其制备方法。本发明的填充母料添加到制备波纹管的原料中，加工出的波纹管具有环刚度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯45-55、高密度聚乙烯 20-25、改性纳米氧化钙10-15、EVA 1-2、硅钙镁(SCM)晶须 10-15、PE蜡 4-5、碳酸钙40-50、硬脂酸1-2、抗氧剂1010 0.2-0.5、抗氧剂1680.3-0.4、白油0.5-0.8、增强剂10-15，
所述改性纳米氧化钙的制备方法如下：将氧化钙粉末、硅烷偶联剂按质量比为100：1-2的比例分别溶于乙醇中，室温快速搅拌并超声震荡15-20min后，真空加热到40℃左右除去溶剂后，在50-70℃下，球磨30-40min得到表面经偶联剂处理的纳米GaO；
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 10-15、无碱玻纤20-30、超细滑石粉20-30、ABS高胶粉10-12、石蜡4-6、氧化石墨烯10-15、硅烷偶联剂0.8-1.0、硬脂酸1-2、弹性体POE 10-15；
所述增强剂制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
所述的一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯50、高密度聚乙烯 24、改性纳米氧化钙13、EVA 2、硅钙镁(SCM)晶须 13、PE蜡 4、碳酸钙45、硬脂酸1.5、抗氧剂1010 0.3、抗氧剂168 0.4、白油0.7、增强剂13，
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
所述的一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2) 将低密度聚乙烯、高密度聚乙烯 、改性纳米氧化钙、EVA 、硅钙镁(SCM)晶须 、PE蜡先加入到高速捏合机中，高速捏合10-15min,然后将碳酸钙、硬脂酸、抗氧剂、增强剂、白油等余下组分加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出各区温度：一区温度（125～155）℃，二区温度（155～165）℃，三区温度（165～175）℃，四区温度（175～185）℃，五区温度（170～185）℃，六七区温度（160～170）℃，主机转速为200～300r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
所述的硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
有益效果：
本发明的填充母料，在配方中添加有硅钙镁(SCM)晶须，硅钙镁(SCM)晶须与聚乙烯复合能提高波纹管的环刚度，纳米氧化钙的掺入使得添加该母料的复合PE材料的弹性模量和拉伸强度均有提高，同时提高了波纹管的强度，复合抗氧剂的添加增加了波纹管的抗氧化性，自制增强剂的加入，大大提高了塑料的拉伸强度、挠曲强度和弹性模量，同时还可以提高热变形温度、尺寸稳定性，减低了大口径波纹管的生产加工成本。添加本发明的母料加工出的波纹管具有环刚度高、质量轻、抗氧化性强、用料省、施工安装方便和耐高低温性能好等优点。
本申请采用ABS高胶粉、硅烷偶联剂对氧化石墨烯改性，增加氧化石墨烯与塑料材料的相容性，起到增强作用，其中在造粒时，氧化石墨烯受到高温作用，也相当于改性，增加了其分散性，提高了与塑料复合稳定性。
具体实施方式
一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，由下列重量（kg）的组分原料制成：低密度聚乙烯50、高密度聚乙烯 24、改性纳米氧化钙13、EVA 2、硅钙镁(SCM)晶须 13、PE蜡4、碳酸钙45、硬脂酸1.5、抗氧剂1010 0.3、抗氧剂168 0.4、白油0.7、增强剂13，
其中，改性纳米氧化钙的制备方法如下：将氧化钙粉末、硅烷偶联剂按质量比为100：1.5的比例分别溶于乙醇中，室温快速搅拌并超声震荡15-20min后，真空加热到40℃左右除去溶剂后，在50-70℃下，球磨30-40min得到表面经偶联剂处理的纳米GaO，
增强剂由下列重量（kg）的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2) 将低密度聚乙烯、高密度聚乙烯 、改性纳米氧化钙、EVA 、硅钙镁(SCM)晶须 、PE蜡先加入到高速捏合机中，高速捏合10-15min,然后将碳酸钙、硬脂酸、抗氧剂、增强剂、白油等余下组分加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出各区温度：一区温度（125～155）℃，二区温度（155～165）℃，三区温度（165～175）℃，四区温度（175～185）℃，五区温度（170～185）℃，六七区温度（160～170）℃，主机转速为200～300r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
增强剂的制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
其中，硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
在HDPE双壁波纹管内、外层配方中加入本发明的填充母料30份制得厚度为3.5mm、内径为600 mm的双壁波纹管, 并对其综合性能进行了测试, 其结果如表1所示。
表1 HDPE/ 填充母料双壁波纹管的综合性能
项　目 技术指标 测定值
环刚度/kPa ≥8 11.4
扁平试验 压至外径变形40%, 无破裂 无破裂
液压试验 无渗漏、不破裂 无渗漏、不破裂
蠕变率/% ≤4 2.54
“米重” /kg· m-1 20.6
由表1可以看出，将本发明的填充母料与HDPE共混, 能提高双壁波纹管的环刚度，HDPE双壁波纹管的蠕变率低，“米重”小。

Claims (4)

1.一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯45-55、高密度聚乙烯 20-25、改性纳米氧化钙10-15、EVA 1-2、硅钙镁(SCM)晶须 10-15、PE蜡 4-5、碳酸钙40-50、硬脂酸1-2、抗氧剂1010 0.2-0.5、抗氧剂1680.3-0.4、白油0.5-0.8、增强剂10-15，
所述改性纳米氧化钙的制备方法如下：将氧化钙粉末、硅烷偶联剂按质量比为100：1-2的比例分别溶于乙醇中，室温快速搅拌并超声震荡15-20min后，真空加热到40℃左右除去溶剂后，在50-70℃下，球磨30-40min得到表面经偶联剂处理的纳米GaO；
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 10-15、无碱玻纤20-30、超细滑石粉20-30、ABS高胶粉10-12、石蜡4-6、氧化石墨烯10-15、硅烷偶联剂0.8-1.0、硬脂酸1-2、弹性体POE 10-15；
所述增强剂制备方法：将硬脂酸和超细滑石粉加入到高速搅拌机混合活化处理，将石蜡熔融把硅烷偶联剂加入其中搅拌均匀，然后将ABS高胶粉、高密度聚乙烯、氧化石墨烯、弹性体POE及余下物料一起加入到活化后的滑石粉内，高速混合均匀出料，最后将上述混合均匀的物料，投入双螺杆造粒机内进行造粒，即为增强剂。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制成：低密度聚乙烯50、高密度聚乙烯 24、改性纳米氧化钙13、EVA 2、硅钙镁(SCM)晶须 13、PE蜡 4、碳酸钙45、硬脂酸1.5、抗氧剂1010 0.3、抗氧剂168 0.4、白油0.7、增强剂13，
所述的增强剂由下列重量份的组份原料制成：高密度聚乙烯 13、无碱玻纤25、超细滑石粉25、ABS高胶粉11、石蜡5、氧化石墨烯14、硅烷偶联剂0.9、硬脂酸1.5、弹性体POE 14。
3.如权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配方比例称取各组份原料；
(2) 将低密度聚乙烯、高密度聚乙烯 、改性纳米氧化钙、EVA 、硅钙镁(SCM)晶须 、PE蜡先加入到高速捏合机中，高速捏合10-15min,然后将碳酸钙、硬脂酸、抗氧剂、增强剂、白油等余下组分加入到混料中，继续高速捏合搅拌20-30min,出料；
（3）将放出的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出各区温度：一区温度（125～155）℃，二区温度（155～165）℃，三区温度（165～175）℃，四区温度（175～185）℃，五区温度（170～185）℃，六七区温度（160～170）℃，主机转速为200～300r/min，出料、挤出后冷却、干燥，切粒，即可。
4.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化钙的PE波纹管填充母料，其特征在于：所述的硅钙镁(SCM)晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。
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