一种排水管道用高强度复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种排水管道用高强度复合材料及其制备方法，涉及排水管道材料领域，包括共聚聚丙烯50‑60份、均聚聚丙烯25‑30份、三元乙烯丙橡胶14‑20份、纳米二氧化硅8‑12份、纳米碳化硅4‑9份、纳米碳酸钙6‑12份、纳米氧化锌6‑12份、纳米竹炭粉5‑10份、钛酸酯偶联剂0.4‑0.8份、抗菌剂1.8‑3.6份等重量份计的原料；本发明专利技术材料通过几种高分子聚合物进行共混共融改性后，加入纳米填料和加工助剂，协同作用达到增韧补强效果，使材料具有优异的刚性、柔韧性和抗机械冲击性，同时提高了材料的结晶温度、熔点和热变形温度和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种排水管道用高强度复合材料及其制备方法
本专利技术涉及排水管道领域，具体涉及一种排水管道用高强度复合材料及其制备方法。
技术介绍
排水管道指汇集和排放污水、废水和雨水的管渠及其附属设施所组成的系统。包括干管、支管以及通往处理厂的管道，无论修建在街道上或其它任何地方，只要是起排水作用的管道，都应作为排水管道统计。随着高分子聚合物塑料管的崛起，替代了传统的生铁管、镀锌管及其他一些金属管道。由于环境、能源、卫生性等要求，所以塑料管材代替传统管材(如铸铁管、镀锌钢管、混凝土管、粘土管等)已成为共识。在塑料管材的使用中，排水管道系统是应用量最大的。在此领域，所使用的塑料管道主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)管道，在我国PVC管道的用量占绝对优势，约占60％以上。但在近几年，发达国家的管道应用实践表明：无论是给水管道还是排水管道，聚烯烃管材的发展速度超过PVC管材。聚烯烃管道今后将逐渐占主导地位，特别在大口径实壁管和结构壁管系统。中国专利CN201210191246.2公开了一种埋地塑料排水管道专用料及其制造方法以高密度聚乙烯为原料添加微量的抗氧剂、过氧化物引发剂、润滑剂和增塑剂等加工助剂制备而成，加工性能好，模量高柔韧性好，但是存在耐候性、耐温性和抗机械冲击性能差的缺点。中国专利CN201210252666.7公开了一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯及其制备方法，以耐冲击共聚聚丙烯为基体添加玄武岩纤维、有机改性蒙脱土、稀土、纳米二氧化硅、润滑剂、稳定剂和填料共混熔融挤出造粒制备而成，提高了管道材料的热力学温度，进而维卡软化温度也得到了很大提高；但是共聚聚丙烯存在刚性低、高温下抗氧化差的缺点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种排水管道用高强度复合材料及其制备方法，本专利技术材料通过几种高分子聚合物进行共混共融改性后，加入纳米填料和加工助剂，协同作用达到增韧补强效果，使材料具有优异的刚性、柔韧性和抗机械冲击性，同时提高了材料的结晶温度、熔点和热变形温度和力学性能。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种排水管道用高强度复合材料，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯50-60份、均聚聚丙烯25-30份、三元乙烯丙橡胶14-20份、纳米二氧化硅8-12份、纳米碳化硅4-9份、纳米碳酸钙6-12份、纳米氧化锌6-12份、纳米竹炭粉5-10份、钛酸酯偶联剂0.4-0.8份、抗菌剂1.8-3.6份、相容剂2-4份、增塑剂6-9份、抗氧剂0.8-1.5份和光稳定剂0.8-1.5份。优选地，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯55份、均聚聚丙烯28份、三元乙烯丙橡胶18份、纳米二氧化硅10份、纳米碳化硅7份、纳米碳酸钙8份、纳米氧化锌8份、纳米竹炭粉8份、钛酸酯偶联剂0.6份、抗菌剂2.8份、相容剂3.5份、增塑剂8份、抗氧剂1.2份和光稳定剂1.2份。优选地，所述抗菌剂为负离子粉和纳米氧化银按照1:3的质量比混合组成。优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。优选地，所述增塑剂为环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯和环氧大豆油酸辛酯中的一种或几种结合。优选地，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸脂、β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四(β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的一种或几种结合。优选地，所述光稳定剂为羟基二苯甲酮光稳定剂和羟基苯并三唑光稳定剂中的至少一种。本专利技术中还公开了一种上述排水管道用高强度复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照上述排水管道用高强度复合材料的原料重量份数称取各组分；(2)将钛酸酯偶联剂用试剂级酒精进行稀释，然后缓慢加入高速混合机中，使钛酸酯偶联剂与纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化锌和纳米竹炭粉充分混合15-20分钟后，放入烘箱中，在95-105摄氏度下烘干3-5小时，即得纳米混合粒子；(3)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、三元乙烯丙橡胶加入密炼机中混炼5-10分钟后，加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料干燥后，即得改性聚丙烯；(4)将50％重量的改性聚丙烯与纳米混合粒子、相容剂加入高速混合机中混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，粒料干燥后，即得纳米混合粒子母料；(5)将纳米混合粒子母料与剩余重量的改性聚丙烯、抗菌剂、增塑剂加入高速搅拌机中混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，粒料干燥后，即得所述排水管道用高强度复合材料。优选地，所述钛酸酯偶联剂和试剂级酒精按照质量1:100的比例进行稀释混合。优选地，所述双螺杆挤出机的加料段温度为160-180摄氏度，中段温度为180-210摄氏度，后段温度为190-220摄氏度，摸头温度为200-230摄氏度；螺杆转速为60-80转/分钟，牵引速度为900-1000转/分钟。本专利技术具有如下的有益效果：(1)本专利技术材料通过几种高分子聚合物进行共混共融改性后，加入纳米填料和加工助剂，协同作用达到增韧补强效果，使材料具有优异的刚性、柔韧性和抗机械冲击性，同时提高了材料的结晶温度、熔点和热变形温度和力学性能。(2)本专利技术添加有纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化锌和纳米竹炭粉复合作用，可以提高聚合物材料的强度，同时纳米粒子的比表面积大，与聚合物具有很好的交联作用，可以增强材料的热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性，同时竹炭粉、纳米氧化锌和抗菌剂配合作用可以增强材料的抗菌性，防止水管材料表面细菌滋生。(3)本专利技术制备方法中为了提高纳米混合粒子的在聚合物中的分散性，采用两步法混合分散工艺技术，首先将纳米复合粒子和部分改性聚丙烯、相容剂共混熔融挤出造粒后，制备纳米复合粒子母粒，再与剩余的原料挤出造粒。由于纳米粒子的表面能含量高，相比聚合物来说含量少，此种分散制备方法可以增强纳米粒子在聚合物中的分散性与结合性，从而提高材料的强度和综合性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种排水管道用高强度复合材料，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯50份、均聚聚丙烯25份、三元乙烯丙橡胶14份、纳米二氧化硅8份、纳米碳化硅4份、纳米碳酸钙6份、纳米氧化锌6份、纳米竹炭粉5份、钛酸酯偶联剂0.4份、抗菌剂1.8份、相容剂2份、增塑剂6份、抗氧剂0.8份和光稳定剂0.8份。抗菌剂为负离子粉和纳米氧化银按照1:3的质量比混合组成。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。增塑剂为环氧大豆油。抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸脂。光稳定剂为羟基二苯甲酮光稳定剂。本实施例中的排水管道用高强度复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照上述排水管道用高强度复合材料的原料重量份数称取各组分；(2)将钛酸酯偶联剂用试剂级酒精进行稀释，然后缓慢加入高速混合机中，使钛酸酯偶联剂与纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化锌和纳米竹炭粉充分混合15分钟后，放入烘箱中，在95摄氏度下烘干3小时，即得纳米混合粒子；(3)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、三元乙烯丙橡胶加入密炼机中混炼5分钟后，加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料干燥后，即得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排水管道用高强度复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯50‑60份、均聚聚丙烯25‑30份、三元乙烯丙橡胶14‑20份、纳米二氧化硅8‑12份、纳米碳化硅4‑9份、纳米碳酸钙6‑12份、纳米氧化锌6‑12份、纳米竹炭粉5‑10份、钛酸酯偶联剂0.4‑0.8份、抗菌剂1.8‑3.6份、相容剂2‑4份、增塑剂6‑9份、抗氧剂0.8‑1.5份和光稳定剂0.8‑1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种排水管道用高强度复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯50-60份、均聚聚丙烯25-30份、三元乙烯丙橡胶14-20份、纳米二氧化硅8-12份、纳米碳化硅4-9份、纳米碳酸钙6-12份、纳米氧化锌6-12份、纳米竹炭粉5-10份、钛酸酯偶联剂0.4-0.8份、抗菌剂1.8-3.6份、相容剂2-4份、增塑剂6-9份、抗氧剂0.8-1.5份和光稳定剂0.8-1.5份。2.根据权利要求1所述的排水管道用高强度复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：共聚聚丙烯55份、均聚聚丙烯28份、三元乙烯丙橡胶18份、纳米二氧化硅10份、纳米碳化硅7份、纳米碳酸钙8份、纳米氧化锌8份、纳米竹炭粉8份、钛酸酯偶联剂0.6份、抗菌剂2.8份、相容剂3.5份、增塑剂8份、抗氧剂1.2份和光稳定剂1.2份。3.根据权利要求1所述的排水管道用高强度复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为负离子粉和纳米氧化银按照1:3的质量比混合组成。4.根据权利要求1所述的排水管道用高强度复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。5.根据权利要求1所述的排水管道用高强度复合材料，其特征在于，所述增塑剂为环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯和环氧大豆油酸辛酯中的一种或几种结合。6.根据权利要求1所述的排水管道用高强度复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸脂、β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四(β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的一种或几种结合。7.根据权利要求1所述的排水管道用高强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙康，
申请(专利权)人：合肥语林装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34