【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及聚乙烯材料加工，具體涉及塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，塑料管道因其輕質(zhì)、耐腐蝕、易安裝等特點(diǎn)，在給排水、燃?xì)廨斔汀⑥r(nóng)業(yè)灌溉、化工及建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，聚乙烯作為最常用的塑料管道材料之一，具有優(yōu)良的加工性能和化學(xué)穩(wěn)定性，通常會作為基礎(chǔ)原料制備塑料管。
2、在現(xiàn)有技術(shù)中，公開號為cn112662111a的中國專利技術(shù)專利公開了一種增強(qiáng)聚乙烯管材料及其制備方法，特點(diǎn)是利用超高分子量聚乙烯(uhmwpe)極高的分子纏結(jié)密度及強(qiáng)韌性，分別在pe管材料及uhmwpe分子上接枝反應(yīng)性基團(tuán)，采用簡便高效的反應(yīng)性熔融加工方法實(shí)現(xiàn)兩相分子在界面上的反應(yīng)，并引入較低分子量uhmwpe(l-uhmwpe)構(gòu)建聚乙烯管材料與uhmwpe相匹配的粘度梯度，構(gòu)筑兩相界面分子間強(qiáng)相互作用，促使界面分子間擴(kuò)散，形成界面高度分子纏結(jié)，獲得良好界面相容性，實(shí)現(xiàn)uhmwpe在聚乙烯管材料基體中的良好分散，顯著提升聚乙烯管材料的強(qiáng)韌性。
3、即現(xiàn)有技術(shù)中的塑料管在高密度聚乙烯與較低分子量uhmwpe構(gòu)建聚乙烯管材料，提高分子間的界面相容性，同時(shí)，為提高材料的抗沖擊韌性，還會向聚乙烯材料中添加無機(jī)粒子，但是，無機(jī)粒子與聚乙烯材料的相容性較差，難以在聚乙烯材料中均勻分散，導(dǎo)致聚乙烯材料的機(jī)械性能與抗沖擊韌性有待進(jìn)一步提高，并且，在室外安裝使用時(shí)，塑料管會暴露在空氣環(huán)境中，經(jīng)過高溫和紫外照射，塑料管材會發(fā)生老化，導(dǎo)致塑料管的機(jī)械性能下降，塑料管的耐老化性能有待進(jìn)一步提高。p>
4、針對此方面的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中聚乙烯塑料管的機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊韌性和耐老化性能有待進(jìn)一步提高的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，包括按重量份計(jì)的以下組成：低密度聚乙烯90-100份、甲基丙烯酸縮水甘油酯8-12份、阻燃劑5-6份、復(fù)合填料15-22份、增強(qiáng)彈性體20-30份、引發(fā)劑0.5-0.8份和輔助添加劑3-5份；
3、所述阻燃劑為n-[(10-氧代-9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺。
4、進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑由過氧化二異丙苯和硝酸銨按重量比4:1組成，所述輔助添加劑由分散劑、潤滑劑、增塑劑和抗靜電劑按重量比3:1:7:2組成，所述分散劑為硬脂酸鹽，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、?聚乙烯蠟、微晶石蠟中的一種或幾種，增塑劑為鄰苯二甲酸酯，所述抗靜電劑為抗靜電劑sn、抗靜電劑tm、抗靜電劑sp中的一種或幾種。
5、進(jìn)一步的，所述增強(qiáng)彈性體由以下步驟加工得到：
6、a1、將乳化液加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至65-75℃，向反應(yīng)釜中滴加硅氧烷溶液，滴加完畢，保溫反應(yīng)4-6h，得到聚硅氧烷乳液；
7、a2、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向裝有聚硅氧烷乳液的反應(yīng)釜中加入混合烯烴和引發(fā)劑，反應(yīng)釜溫度升高至75-85℃，保溫反應(yīng)釜6-8h，后處理得到增強(qiáng)彈性體。
8、增強(qiáng)彈性體的合成反應(yīng)式1：
9、
10、增強(qiáng)彈性體的合成反應(yīng)式2：
11、
12、式中：
13、
14、增強(qiáng)彈性體的合成反應(yīng)機(jī)理為：
15、在制備增強(qiáng)彈性體過程中，硅氧烷溶液在乳化液環(huán)境下發(fā)生水解和自組裝，形成硅氧烷縮聚的硅氧烷聚合物，在高速攪拌和乳液環(huán)境下，硅氧烷聚合物以微球狀結(jié)構(gòu)在乳化液中均勻分散，硅氧烷聚合物分子上修飾的不飽和烯烴雙鍵與混合烯烴分子上的不飽和雙鍵在引發(fā)劑的作用下，發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，在聚硅氧烷外部形成聚烯烴包覆，制備得到增強(qiáng)彈性體。
16、進(jìn)一步的，步驟a1中，所述乳化液與硅氧烷溶液的用量比為10ml:2-3g，所述硅氧烷溶液由八甲基環(huán)四硅氧烷、5-己烯基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯按重量比5:2:1組成，所述乳化液由純化水、乙醇、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基酚聚氧乙烯醚按用量比10ml:3ml:0.3g:0.1g組成，所述反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速為600-800r/min；步驟a2中，所述聚硅氧烷乳液、混合烯烴和引發(fā)劑的用量比為100ml:15-18g:0.2-0.3g，所述混合烯烴由二甲基丙烯酸乙二醇酯、改性硅氧烷、n-(4-氨基苯基)馬來酰亞胺、丙烯酸丁酯和油胺按重量比2:3:4:5:2組成，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，向反應(yīng)釜中加入5wt%氯化鈣溶液，攪拌破乳，抽濾，濾餅用純化水洗滌3次后抽干，濾餅轉(zhuǎn)移到溫度為60-70℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到增強(qiáng)彈性體。
17、進(jìn)一步的，改性硅氧烷的制備方法為：將十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷、甲苯加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)的反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至50-60℃，向反應(yīng)釜中加入3-異氰酸丙烯，保溫反應(yīng)3-5h，后處理得到改性硅氧烷。
18、改性硅氧烷的合成反應(yīng)式為：
19、
20、改性硅氧烷的合成反應(yīng)機(jī)理為：
21、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，隔絕空氣與水汽，以異氰酸酯基為活性反應(yīng)基團(tuán)與十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷分子上的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，取代十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷分子上的羥基，在硅氧烷鏈段上形成不飽和雙鍵修飾，制備得到改性硅氧烷，改性硅氧烷的質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)為：m/z:850.2539(100.0%),851.2535(45.7%),852.2508(30.1%),851.2573(28.1%),852.2568(12.9%),853.2503(12.2%),852.2531(9.3%),853.2541(8.5%),854.2476(4.0%),852.2606(3.8%),854.2537(3.4%),853.2564(2.6%),852.2582(2.5%),854.2499(2.2%),853.2602(1.7%),855.2472(1.4%),853.2577(1.2%),854.2575(1.1%),855.2510(1.1%),853.2526(1.1%)。
22、進(jìn)一步的，所述十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷、3-異氰酸丙烯的用量比為1mol:2.1mol，所述十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷和甲苯的用量比為1g:5ml，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，反應(yīng)釜溫度升高至80-90℃，減壓蒸除溶劑，得到改性硅氧烷。
23、進(jìn)一步的，復(fù)合填料由以下步驟加工得到：
24、b1、將碳酸鈣和氫氧化鎂按重量比3:1加入到球磨機(jī)中球磨，過100目篩網(wǎng)，得到無機(jī)混合粉末；
25、b2、將無機(jī)混合粉末、kh-550、乙醇加入到反應(yīng)釜中攪拌分散30-50min，反應(yīng)釜溫度升高至45-55℃，向反應(yīng)釜中加入催化劑，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，包括按重量份計(jì)的以下組成：低密度聚乙烯90-100份、甲基丙烯酸縮水甘油酯8-12份、阻燃劑5-6份、復(fù)合填料15-22份、增強(qiáng)彈性體20-30份、引發(fā)劑0.5-0.8份和輔助添加劑3-5份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，所述引發(fā)劑由過氧化二異丙苯和硝酸銨按重量比4:1組成，所述輔助添加劑由分散劑、潤滑劑、增塑劑和抗靜電劑按重量比3:1:7:2組成，所述分散劑為硬脂酸鹽，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、?聚乙烯蠟、微晶石蠟中的一種或幾種，增塑劑為鄰苯二甲酸酯，所述抗靜電劑為抗靜電劑SN、抗靜電劑TM、抗靜電劑SP中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，所述增強(qiáng)彈性體由以下步驟加工得到：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，步驟A1中，所述乳化液與硅氧烷溶液的用量比為10mL:2-3g，所述硅氧烷溶液由八甲基環(huán)四硅氧烷、5-己烯基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯按重量比5
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，改性硅氧烷的制備方法為：將十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷、甲苯加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)的反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至50-60℃，向反應(yīng)釜中加入3-異氰酸丙烯，保溫反應(yīng)3-5h，后處理得到改性硅氧烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，所述十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷、3-異氰酸丙烯的用量比為1mol:2.1mol。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，復(fù)合填料由以下步驟加工得到：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，步驟B2中，所述無機(jī)混合粉末、KH-550、乙醇和催化劑的用量比為5g:3g:40mL:10mL，所述催化劑為0.2-0.5mol/L氫氧化鈉溶液；步驟B3中，所述復(fù)合填料前驅(qū)體、縛酸劑、三氯甲烷和3,5-雙(叔丁基)-4-羥基苯丙酰氯溶液的用量比為5g:1g:40mL:7g，所述縛酸劑為由碳酸氫鈉、三乙胺按重量比1:2組成，所述3,5-雙(叔丁基)-4-羥基苯丙酰氯溶液由3,5-雙(叔丁基)-4-羥基苯丙酰氯和三氯甲烷按重量比1:3組成。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料的制備方法，其特征在于，所述塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料的制備方法為：將低密度聚乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、阻燃劑、復(fù)合填料、增強(qiáng)彈性體、引發(fā)劑和輔助添加劑加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，得到復(fù)合聚乙烯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)從進(jìn)料端朝向出料端的6個(gè)溫度區(qū)段的溫度依次為1850℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速為15-17r/min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，包括按重量份計(jì)的以下組成：低密度聚乙烯90-100份、甲基丙烯酸縮水甘油酯8-12份、阻燃劑5-6份、復(fù)合填料15-22份、增強(qiáng)彈性體20-30份、引發(fā)劑0.5-0.8份和輔助添加劑3-5份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，所述引發(fā)劑由過氧化二異丙苯和硝酸銨按重量比4:1組成，所述輔助添加劑由分散劑、潤滑劑、增塑劑和抗靜電劑按重量比3:1:7:2組成，所述分散劑為硬脂酸鹽，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、?聚乙烯蠟、微晶石蠟中的一種或幾種，增塑劑為鄰苯二甲酸酯，所述抗靜電劑為抗靜電劑sn、抗靜電劑tm、抗靜電劑sp中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，所述增強(qiáng)彈性體由以下步驟加工得到：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，步驟a1中，所述乳化液與硅氧烷溶液的用量比為10ml:2-3g，所述硅氧烷溶液由八甲基環(huán)四硅氧烷、5-己烯基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯按重量比5:2:1組成，所述乳化液由純化水、乙醇、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基酚聚氧乙烯醚按用量比10ml:3ml:0.3g:0.1g組成；步驟a2中，所述聚硅氧烷乳液、混合烯烴和引發(fā)劑的用量比為100ml:15-18g:0.2-0.3g，所述混合烯烴由二甲基丙烯酸乙二醇酯、改性硅氧烷、n-(4-氨基苯基)馬來酰亞胺、丙烯酸丁酯和油胺按重量比2:3:4:5:2組成，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑料管加工用增強(qiáng)增韌的復(fù)合聚乙烯材料，其特征在于，改性硅氧烷的制備方法為：將十八甲基-1,17-二氫氧基九硅氧烷、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁鵬，宋娜，申輝，高森森，姜燕燕，姜輝，董華剛，谷玉珍，
申請(專利權(quán))人：安徽冠泓塑業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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