一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料及其制备方法。该复合材料由下述原料按如下质量比制成：聚乙烯树脂50～75；POE弹性体10～25；纳米碳酸钙母粒5～15；氧化聚乙烯蜡1～4；有机硅酮粉末1～4；光稳定剂GW‑480 0.1～1；无机颜料0.1～1；抗氧剂300# 0.1～1；乙烯基三乙氧基硅烷0.1～1。其制备方法包括如下步骤：1)将所述无机颜料、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化聚乙烯蜡进行颜料活化处理；2)将其研磨成为复配色粉；3)将复配色粉与光稳定剂GW‑480、抗氧剂300#、有机硅酮粉末、部分所述聚乙烯树脂一起密炼、造粒，制成颜色母粒；4)将颜色母粒、纳米碳酸钙母粒、POE弹性体、剩余的聚乙烯树脂搅拌；5)挤出、烘干。

Weatherproof color polyethylene composite material for cable protection of cable stayed bridge and preparation method thereof

The invention discloses a weatherproof color polyethylene composite material for cable protection of cable stayed bridge and a preparation method thereof. The composite material consists of the following raw materials as follows: made of polyethylene resin mass ratio 50~75; 10~25 POE elastomer; nano calcium carbonate masterbatch 5~15; oxidized polyethylene wax 1~4; silicone powder 1~4; light stabilizer GW 480 0.1 ~ 1 0.1 ~ 1; inorganic pigment; antioxidant 300# 0.1 ~ 1; vinyl triethoxy silane 0.1 ~ 1. The preparation method comprises the following steps: 1) the inorganic pigment, vinyl triethoxysilane, oxidized polyethylene wax pigment activation treatment; 2) will become the grinding compound toner; 3) compound toner with light stabilizer, antioxidant 300#, GW 480 organic silicone powder, part of the polyethylene resin with the mixing, granulating, made of color Masterbatch; 4) polyethylene resin color masterbatch, nano calcium carbonate masterbatch, POE elastomer, the remaining 5 stirring; extruding, drying).

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚乙烯防护材料，尤其涉及斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料。
技术介绍
随着我国桥梁、公路等基础设施建设的调整发展，斜拉索大桥的建设水平也得到了快速发展，跨江、跨海的大跨度斜拉索大桥相继建成。斜拉钢索是斜拉索大桥重要的受力部件，由于斜拉索大桥所处的自然环境恶劣，气候比较潮湿，容易使钢索产生锈蚀情况，因此在设计上为了延长斜拉钢索的使用寿命，需要在钢索上挤保护层，从而起到防锈、防腐蚀的作用。防护材料从最初的聚氨酯材料发展为后来的普通聚乙烯塑料。随着斜拉索大桥要求的不断提高，逐渐发展成为全方位防护的功能型材料，防护材料的质量水平会影响斜拉钢索的使用年限，对斜拉索大桥的安全使用产生重大影响。从现代斜拉索大桥防护材料的发展趋势来看，随着斜拉索大桥设计使用年限的提高，材料的抗紫外线老化、耐环境应力开裂、抗冲击等关键指标要求越来越高，因此产品配方体系的创新、新材料的应用尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料及其制备方法。本专利技术采用技术方案的基本构思是：所述复合材料由下述原料按如下质量比制成：其制备方法包括如下步骤：1)将所述无机颜料、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化聚乙烯蜡在密闭搅拌机中进行颜料活化处理，温度控制在80℃，转速控制在500转/分钟；2)将活化处理后的原料加入到三辊研磨机中研磨，使颜料进一步细化、分散，成为复配色粉；3)将所述复配色粉与所述光稳定剂GW-480、抗氧剂300#、有机硅酮粉末、部分所述聚乙烯树脂一起加入到密炼机中在120-135℃的温度下密炼，使其均匀混合，通过挤出机挤出造粒，制备成颜色母粒；4)将所述颜色母粒、纳米碳酸钙母粒、POE弹性体、剩余的聚乙烯树脂加入搅拌机中进行混合搅拌，使各种材料分布均匀；5)将搅拌均匀的混和料加入到双螺杆挤出机中混炼挤出，该挤出物经水冷造粒后进行烘干处理即成。优选的，所述复合材料由下述原料按如下质量比制成：优选的，所述无机颜料选自钛白粉、群青、铁红。本专利技术的有益效果是，本专利技术以高密度聚乙烯树脂为基料，并添加颜料和各种助剂混合。改性剂(纳米碳酸钙母粒)在体系中主要是改善材料的抗冲击性能，提高产品的抗冲击强度、弯曲模量。增韧剂(POE弹性体)的加入是为了提高产品的耐环境应力开裂，阻止材料在防护过程中因受力使内部产生的裂纹扩大，降低防护层发生开裂的概率。颜料选用无机颜料，实验发现无机颜料的鲜艳程度虽不及有机合成的颜料，但无机颜料的耐候性好，能够提高材料的抗紫外线老化的能力，颜色之间不会发生迁移现象和褪色。光稳定剂和抗氧剂通过添加量的有效协配，从而提高产品的抗紫外线老化、耐热老化和耐候性，使防护材料在日光照射下经久耐用，延长斜拉钢索的使用年限。本专利技术中使用的增韧剂(POE弹性体)与以往不同，在过去的材料中多使用乙丙橡胶或三元乙丙橡胶来提高产品的耐环境应力开裂性能，但由于橡胶粘度大，硬度低，存放时易受重压而结块，使用时要人工切割后进行二次加工造粒，很不方便，而且由于其硬度低，对防护材料的硬度、弹性模量等指标影响很大，使材料的耐磨和耐刮擦性能下降，在施工过程中斜拉钢索的外皮易出现磨损或划痕，因此在本专利技术中使用了新型弹性体材料POE弹性体，POE弹性体是一种烯烃类弹性体，形态与聚乙烯树脂一样，因此在使用上很方便，容易与其它配料搅拌均匀，同时它与聚乙烯的相容性很好，具有很好的抑制高分子内部裂纹发展的特性，因此POE弹性体对产品的耐环境应力开裂性能有很大的改善，对产品的硬度和刚度影响较小，产品的耐磨性和耐刮擦几乎不受影响。本专利技术的改性剂(纳米碳酸钙母粒)选用纳米材料做成的母粒，它的主要目的是提高材料的缺口冲击强度和弯曲模量，并且使材料在与钢缆索挤塑成型后的尺寸稳定性能获得显著的改善。本专利技术的制备方法是先将无机颜料进行活化处理，并加入光稳定剂、抗氧剂、润滑剂与部分高密度聚乙烯树脂制成颜色母粒，再与剩余的高密度聚乙烯树脂、改性剂、增韧剂搅拌混合后，经挤出机混炼挤出、水冷造粒、烘干处理等步骤制成。这种颜料活化→高浓度母粒→稀释的工艺过程，能够使无机颜料均匀地分散到产品中。本斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料具有优异的耐环境应力开裂性能、抗紫外线老化，适用于不同环境下斜拉索大桥钢缆索的防护。本专利技术生产工艺合理、控制方便，颜色分散均匀，色彩鲜艳，耐候稳定性好，在自然环境中长期使用不褪色，颜色无迁移。具体实施方式实施例1一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，由下述原料按如下质量比制成：其中无机颜料选自钛白粉、群青、铁红；所述聚乙烯树脂的密度在0.941-0.978g/cm3之间，熔融指数在0.1-2.0g/10min之间；所述POE弹性体的熔融指数在1-5g/10min之间。其制备方法包括如下步骤：1)将所述无机颜料、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化聚乙烯蜡在密闭搅拌机中进行颜料活化处理，温度控制在80℃，转速控制在500转/分钟；2)将活化处理后的原料加入到三辊研磨机中研磨，使颜料进一步细化、分散，成为复配色粉；3)将所述复配色粉与所述光稳定剂GW-480、抗氧剂300#、有机硅酮粉末、部分所述聚乙烯树脂一起加入到密炼机中在120-135℃的温度下密炼，使其均匀混合，通过挤出机挤出造粒，制备成颜色母粒；4)将所述颜色母粒、纳米碳酸钙母粒、POE弹性体、剩余的聚乙烯树脂加入搅拌机中进行混合搅拌，使各种材料分布均匀；5)将搅拌均匀的混和料加入到双螺杆挤出机中混炼挤出，该挤出物经水冷造粒后进行烘干处理即成。本实施例的技术性能如表1所示。实施例2一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，由下述原料按如下质量比制成：其中无机颜料选自钛白粉、群青、铁红；所述聚乙烯树脂的密度在0.941-0.978g/cm3之间，熔融指数在0.1-2.0g/10min之间；所述POE弹性体的熔融指数在1-5g/10min之间。其制备方法与实施例1相同，不再赘述。本实施例的技术性能如表1所示。实施例3一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，由下述原料按如下质量比制成：其中无机颜料选自钛白粉、群青、铁红；所述聚乙烯树脂的密度在0.941-0.978g/cm3之间，熔融指数在0.1-2.0g/10min之间；所述POE弹性体的熔融指数在1-5g/10min之间。其制备方法与实施例1相同，不再赘述。本实施例的技术性能如表1所示。实施例4一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，由下述原料按如下质量比制成：其中无机颜料选自钛白粉、群青、铁红；所述聚乙烯树脂的密度在0.941-0.978g/cm3之间，熔融指数在0.1-2.0g/10min之间；所述POE弹性体的熔融指数在1-5g/10min之间。其制备方法与实施例1相同，不再赘述。本实施例的技术性能如表1所示。实施例5一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，由下述原料按如下质量比制成：其中无机颜料选自钛白粉、群青、铁红；所述聚乙烯树脂的密度在0.941-0.978g/cm3之间，熔融指数在0.1-2.0g/10min之间；所述POE弹性体的熔融指数在1-5g/10min之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料由下述原料按如下质量比制成：

【技术特征摘要】
1.一种斜拉索大桥钢索保护用耐候彩色聚乙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料由下述原料按如下质量比制成：2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由下述原料按如下质量比制成：3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述无机颜料选自钛白粉、群青、铁红。4.一种由权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将所述无机颜料、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化聚乙烯蜡在密闭搅拌机中进行颜料活化处理，温度控制在80℃，转速控制在500转/分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：章劼，章万生，郑秦生，马峰，
申请(专利权)人：天水万维电缆材料有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62