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CN114605727A - 一种再生聚乙烯纳米改性合金muhdpe管材 - Google Patents

一种再生聚乙烯纳米改性合金muhdpe管材 Download PDF

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CN114605727A CN202210409176.7A CN202210409176A CN114605727A CN 114605727 A CN114605727 A CN 114605727A CN 202210409176 A CN202210409176 A CN 202210409176A CN 114605727 A CN114605727 A CN 114605727A
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Abstract

本发明涉及高分子复合材料及制品领域，具体为一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，由内层和外层经热熔复合而成，外层和内层均采用再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料制成；再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料包括如下材料：PE大中空级破碎片料，重包装膜破碎片料，HDPE瓶盖破碎片料，PE再生塑料改性剂，β成核剂，超细滑石粉，纳米级重质碳酸钙，白碳黑，扩散油，铝酸酯偶联剂，光稳定剂，抗氧剂1010，抗氧剂168。本发明提升了管材的环刚度、环柔度、抗冲击性能、耐低温耐侯性能。

Description

一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材
技术领域
本发明涉及高分子复合材料及制品领域，特别是涉及一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材。
背景技术
大部分塑料排污管道产品表现环刚度不高，管材脆性大，抗冲击强力差，管材内外壁粗糙，低温脆性明显，产品扩口头破损严重，管材埋地后经常出现破管，水流堵塞；并且管材施工难度高，管道之间的连接漏水，管材连接扩口处强度不足，容易破损；在生产车间产品不良率90％以上是因为管材扩口问题造成的。在众多的塑料埋地排水管道中，由于双壁波纹结构管独特的结构设计，比其它塑料管道更节省原料。
当前，我国用于双壁波纹结构管生产的原料主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。聚氯乙烯双壁波纹管的优点在于聚氯乙烯材料的刚性高，其材料的弹性模量大于聚乙烯材料。因此达到同等的环刚度可以用较小的惯性矩，如果采用同样的波形设计可以用较小的壁厚。所以在一定范围内聚氯乙烯双壁波纹管在经济性上占优势，但由于聚氯乙烯材料的流动性和热稳定性比较差，生产大口径双壁波纹管有困难，以及聚乙烯材料的良好柔韧性，可以在低温环境下施工，聚乙烯管材具有可以熔接，比重轻等优点。
国内的一些普通管材料在生产大口径双壁波纹管时会出现熔体强度不够、产品环刚度达不到要求等问题。环刚度和环柔度是管材最重要的性能指标，因为在埋地排水管的应用中，管材不承受内压或压力很低，而只承受外压负载。如果管材的环刚度太小，管材将发生大的变形破坏，这样就不能保证管材的安全使用；若环柔度过低，管材在使用过程中易破坏漏水等。添加入无机填料，如：短切玻璃纤维、碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅灰石等，以降低材料成本、提高材料性能的刚性，然而，在塑料材料中加入无机填充材料后一般都会使材料性能变脆，缺口冲击韧性下降，材料的使用性能因此受到明显影响。增加塑料的韧性时，早期通常采用橡胶类弹性体进行，例如：ABS(聚丙烯腈_丁二烯_苯乙烯)，HIPS(耐冲击性聚苯乙烯)和EPDM[聚丙烯/三元乙丙橡胶(含双环戊二烯)]等增韧体系，橡胶增韧聚合物可使冲击韧性成倍增长，但由于其模量和玻璃化温度低，给增韧塑料带来固有的缺陷，如材料的刚度、强度、热变形温度大幅度降低，成本提高等。聚乙烯复合材料所表现的强度增加或韧性提高总是以牺牲其它性能为代价的，所以如何保持再生塑料改性聚乙烯复合材料强度和韧性的平衡是制备埋地排污聚乙烯再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材的关键问题。
因为再生塑料混杂、材料来路不明，造成材料不纯，在复合材料体系中不相容，利用该材料制备的管材的环刚度、环柔度、抗冲击性能、耐低温耐侯性能不能达到使用需求。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，解决混杂的再生塑料相容性问题，并且将多元材料通过合成合金，提升材料性能，管材能达到使用需求。
本发明的技术方案，一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，由内层和外层经热熔复合而成，外层和内层均采用再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料制成。再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料包括如下按重量份计的材料：50-60份PE大中空级破碎片料，5-10份重包装膜破碎片料，5-10份HDPE瓶盖破碎片料，5-15份PE再生塑料改性剂，0.3-0.5份β成核剂，5-7份超细滑石粉，10-18份纳米级重质碳酸钙，1-3份白碳黑，0.3-0.6份扩散油，1-2份铝酸酯偶联剂，0.3-0.6份光稳定剂，0.3-0.6份抗氧剂1010，0.3-0.6份抗氧剂168。
优选的，按以下重量份配置原料：50-60份PE大中空级破碎片料，5-10份重包装膜破碎片料，5-10份HDPE瓶盖破碎片料，5-15份PE再生塑料改性剂，0.3-0.5份β成核剂；将以上材料加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料A；
按以下重量份配置填料：5-7份超细滑石粉，10-18份纳米级重质碳酸钙，1-3份白碳黑，0.3-0.6份扩散油，1-2份铝酸酯偶联剂，0.3-0.6份光稳定剂，0.3-0.6份抗氧剂1010，0.3-0.6份抗氧剂168；将以上材料加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料B。
优选的，将A、B两种混合好的物料加入高速混合机组中混合、改性、预塑化10-15分钟，再加入到双阶挤出机组中进行熔融、塑化、混炼、挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料，料筒温度分别为：170℃，180℃，190℃，190℃，190℃，口模温度为：190℃。
优选的，将A、B两种混合好的物料加入密炼机进行混合、改性、熔融、塑化、混炼，再通过挤出机组进行挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料。
优选的，在制备管材时，将内层材料和外层材料分别加入两台挤出机中挤出，物料通过挤出机螺杆加热熔融塑化输送至机头口模，管材内层通过内定径套抽真空再冷却定型，管材外层在内部空气压力和外部真空吸力的共同作用下和模块紧密接触成型，管材内、外层均匀地熔合在一起，内层挤出各段温度：170℃，180℃，200℃，200℃，200℃，外层挤出各段温度：175℃，185℃，205℃，205℃，205℃。
优选的，外层为双波波形结构。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明采用再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料制备再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，所制备的再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材的环刚度、环柔度、抗冲击性能、耐低温耐侯性能均明显提高，能满足埋地排污管的性能要求。
附图说明
图1为管材连接时的结构示意图；
图2为管材连接时的结构剖视图；
图3为图2中A处的结构放大图。
附图标记：1、波纹管本体；11、管体部；111、波峰部；1111、波槽；112、波谷部；12、扩口部；121、主扩口部；122、限位部；123、副扩口部；2、密封圈；3、限位圈。
具体实施方式
本发明提出的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，由内层和外层经热熔复合而成，外层为双波波形结构，波峰结构高和波峰有效面积大，此结构主要起外部承压增强强度的作用。如图1-3所示，包括波纹管本体1、密封圈2和限位圈3。波纹管本体1包括沿轴向一体连接的管体部11和扩口部12，管体部11外周并排设置有多个波峰部111，波峰部111外周具有波槽1111，从而形成外层的双波波形结构，相邻波峰部111之间形成波谷部112，扩口部12包括依次连接的主扩口部121、限位部122和副扩口部123，主扩口部121和副扩口部123均呈喇叭状，主扩口部121具有内环面，主扩口部121和限位部122之间形成卡槽；限位圈3和密封圈2沿远离扩口部12方向依次套设在两个波谷部112处。
在连接两个波纹管之前，先将一个限位圈3套在波谷部112处，再将一个密封圈2套在另一个波谷部112处，限位圈3和密封圈2均处在与扩口部12相对的另一端。在连接两个波纹管时，将一个波纹管的限位圈3和密封圈2所在端插入到另一个波纹管的扩口部12处，密封圈2先进入扩口部12内，并抵紧在主扩口部121的内环面上，限位圈3卡紧在卡槽内，密封圈2和限位圈3既起到密封作用，又起到限位作用，有效保障了两个波纹管连接时的稳固性和密封性，在埋设时不会发生错位，不会在连接处出现泄露情况。
副扩口部123最窄处的直径大于主扩口部121最窄处的直径，且小于主扩口部121最宽处的直径，则能有效的在主扩口部121和限位部122之间形成卡槽，供限位圈3卡入。限位部122为环状结构，限位部122外端与主扩口部121最宽端连接，限位部122内端与副扩口部123最窄端连接，限位部122两端分别连接主扩口部121和副扩口部123，实现了两个结构的衔接，并形成卡槽。主扩口部121与副扩口部123平行，即主扩口部121和副扩口部123均倾斜设置，副扩口部123能对波纹管的插入过程进行导向，使得一个波纹管上的密封圈2和限位圈3能更顺畅的插入到另一个波纹管的扩口部12内。
密封圈2外周面为圆台形斜面，且密封圈2外周面上沿轴向并排设置有多个凹槽，圆台形斜面的直径沿远离限位圈3方向逐渐减小，则密封圈2外周面有多处能与内环面充分抵接，能实现多重密封连接，密封效果更好。密封圈2和限位圈3均为橡胶圈，密封性能好，不会腐蚀，使用寿命长。
实施例一
对于再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料：
按以下重量份配置混合料A：
50份PE大中空级破碎片料，5份重包装膜破碎片料，5份HDPE瓶盖破碎片料，5份PE再生塑料改性剂，0.3份β成核剂；加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料A。
按以下重量份配置混合料B：
7份超细滑石粉，18份纳米级重质碳酸钙，3份白碳黑，0.6份扩散油，2份铝酸酯偶联剂，0.6份光稳定剂，0.6份抗氧剂1010，0.6份抗氧剂168；加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料B。
用纳米粒子和PE改性剂改性聚乙烯，在熔体共混过程中，纳米级碳酸钙和滑石料体以纳米尺寸及不同形状不同粒径分散在有机聚合物基体中形成纳米合金复合材料，纳米合金复合材料有优良的耐磨、耐腐蚀、高强度等性能，其制成的管材成品易于运输、安装、使用和保养。用弹性体相容增韧剂POE6102，提高了体系的相容性和分散性，增强了体系材料的刚性、韧性、耐低温性能、耐侯性能。
再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料可使用如下两种方式制造：
第一种方式：将A、B两种混合好的物料加入高速混合机组中混合、改性、预塑化10-15分钟，再加入到双阶挤出机组中进行熔融、塑化、混炼、挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料，料筒温度分别为：170℃，180℃，190℃，190℃，190℃，口模温度为：190℃。
第二种方式：将A、B两种混合好的物料加入密炼机进行混合、改性、熔融、塑化、混炼，再通过挤出机组进行挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料。
在制备管材时，将内层材料和外层材料分别加入两台挤出机中挤出，物料通过挤出机螺杆加热熔融塑化输送至机头口模，管材内层通过内定径套抽真空再冷却定型，管材外层在内部空气压力和外部真空吸力的共同作用下和模块紧密接触成型，管材内、外层均匀地熔合在一起，内层挤出各段温度：170℃，180℃，200℃，200℃，200℃，外层挤出各段温度：175℃，185℃，205℃，205℃，205℃。
表1：实施例一制备的再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材的物理力学性能
Figure BDA0003603422460000071
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，对于再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料：
按以下重量份配置混合料A：
60份PE大中空级破碎片料，10份重包装膜破碎片料，10份HDPE瓶盖破碎片料，15份PE再生塑料改性剂，0.6份β成核剂；加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料A。
按以下重量份配置混合料B：
5份超细滑石粉，10份纳米级重质碳酸钙，1份白碳黑，0.3份扩散油，1份铝酸酯偶联剂，0.3份光稳定剂，0.3份抗氧剂1010，0.3份抗氧剂168；加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料B。
表2：实施例二制备的再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材的物理力学性能
Figure BDA0003603422460000081
本发明采用再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料制备再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，所制备的再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材的环刚度、环柔度、抗冲击性能、耐低温耐侯性能均明显提高，能满足埋地排污管的性能要求。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (6)

1.一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，由内层和外层经热熔复合而成，外层和内层均采用再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料制成；
再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料包括如下按重量份计的材料：50-60份PE大中空级破碎片料，5-10份重包装膜破碎片料，5-10份HDPE瓶盖破碎片料，5-15份PE再生塑料改性剂，0.3-0.5份β成核剂，5-7份超细滑石粉，10-18份纳米级重质碳酸钙，1-3份白碳黑，0.3-0.6份扩散油，1-2份铝酸酯偶联剂，0.3-0.6份光稳定剂，0.3-0.6份抗氧剂1010，0.3-0.6份抗氧剂168。
2.根据权利要求1所述的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，按以下重量份配置原料：50-60份PE大中空级破碎片料，5-10份重包装膜破碎片料，5-10份HDPE瓶盖破碎片料，5-15份PE再生塑料改性剂，0.3-0.5份β成核剂；将以上材料加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料A；
按以下重量份配置填料：5-7份超细滑石粉，10-18份纳米级重质碳酸钙，1-3份白碳黑，0.3-0.6份扩散油，1-2份铝酸酯偶联剂，0.3-0.6份光稳定剂，0.3-0.6份抗氧剂1010，0.3-0.6份抗氧剂168；将以上材料加入高速混合机中混合5-10分钟，制得混合料B。
3.根据权利要求2所述的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，将A、B两种混合好的物料加入高速混合机组中混合、改性、预塑化10-15分钟，再加入到双阶挤出机组中进行熔融、塑化、混炼、挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料，料筒温度分别为：170℃，180℃，190℃，190℃，190℃，口模温度为：190℃。
4.根据权利要求2所述的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，将A、B两种混合好的物料加入密炼机进行混合、改性、熔融、塑化、混炼，再通过挤出机组进行挤出、造粒，最后冷却切粒，得到再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，在制备管材时，将内层材料和外层材料分别加入两台挤出机中挤出，物料通过挤出机螺杆加热熔融塑化输送至机头口模，管材内层通过内定径套抽真空再冷却定型，管材外层在内部空气压力和外部真空吸力的共同作用下和模块紧密接触成型，管材内、外层均匀地熔合在一起，内层挤出各段温度：170℃，180℃，200℃，200℃，200℃，外层挤出各段温度：175℃，185℃，205℃，205℃，205℃。
6.根据权利要求1所述的一种再生聚乙烯纳米改性合金MUHDPE管材，其特征在于，外层为双波波形结构。
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