一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，包括以下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯80

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料加工
，具体而言，涉及一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是粘均分子量在150万以上的线形结构聚乙烯(普通聚乙烯的相对分子质量仅为2-30万)。极高的相对分子量，赋予了其超凡的使用性能，成为一种性能优良的新型热塑性工程塑料。由于其分子量极高，它几乎集中了各种塑料的优点，具有普通聚乙烯和其他工程塑料所无可比拟的耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、卫生无毒等综合性能，在固体颗粒、粉末、浆体、油气输送等方面，有独一无二的优越性，被称为“令人惊异的塑料”。
[0003]近年来由于偏心转子挤出等技术的突破，使超高分子量聚乙烯管材在国内也实现了工业化连续生产。但由于超高分子量聚乙烯原料的特性决定了超高分子量聚乙烯管材加工的难度，虽然超高分子量聚乙烯管材生产实现了塑料挤出机连续挤出生产，可它的生产速度仅为普通塑料管材制品生产速度的5％左右，远远不能满足工业化生产的需求。同时，在油气集输领域中原油成分较为复杂，输送过程中容易沉积，造成管道结垢的现象普遍存在，大大降低了石油的运输效率。所以，如何提高超高分子量聚乙烯管材生产效率以及防止管材结垢现象的发生，已经成为了业内专业人士研究的热点和难点。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提出了一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，旨在解决现有几种超高分子量聚乙烯管材生产效率较低且容易出现结垢现象的问题。
[0005]本专利技术第一方面提出了一种超高分子量聚乙烯管材，包括以下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯80-100份、低分子量聚乙烯10-20份、石墨烯0.1-0.6份、钙粉类化合物0.1-2份、硬化油0.5-2份、聚乙烯蜡0.5-2份、超支化聚(酯-酰胺)0.5-2份、氟硅母粒0.5-2份、抗氧化剂0.1-0.5份。
[0006]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150-600万。
[0007]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述低分子量聚乙烯的粘均分子量为5-50万。
[0008]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述钙粉类化合物选自重质碳酸钙、硅酸钙和氧化钙中的至少一种。
[0009]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述硬化油按质量百分比由以下组分组成：十八碳烷酸40％～60％、十六碳烷酸20％～40％、余量为低碳烷酸。
[0010]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
[0011]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述超支化聚(酯-酰胺)是以乙醇胺、
丙醇胺、1，2，4-偏苯三酸酐和丁二酸酐为主要原料，通过熔融聚合的方法制得的；其中，乙醇胺、丙醇胺、1，2，4-偏苯三酸酐和丁二酸酐摩尔比为1-3:1-3:4-6:5-8。
[0012]进一步地，上述超高分子量聚乙烯管材中，所述超支化聚(酯-酰胺)的制备方法如下：步骤1，将1，2，4-偏苯三酸酐的乙醇溶液缓缓滴加到冰水浴处理过的乙醇胺和丙醇胺混合物的乙醇溶液中，室温下搅拌一段时间，得到第一产物；步骤2，向所述第一产物中加入丁二酸酐和适量第一催化剂，在30-50℃的条件下进行酰化反应，得到第二产物；步骤3，向所述第二产物中添加适量第二催化剂，在真空条件下，于180-200℃下反应，分离出反应生成的水，直至无水滴生成，即可得到超支化聚(酯-酰胺)产物。
[0013]本专利技术第一方面提供的超高分子量聚乙烯管材，通过在超高分子量聚乙烯中加入低分子量的聚乙烯以增加超高分子量聚乙烯的流动性，以硬化油、聚乙烯蜡和超支化聚(酯-酰胺)作为填料，以起到润滑作用，改善超高分子量聚乙烯大分子链之间的能量传递，使得链段的相对滑动更加容易；同时加入石墨烯和钙粉类化合物，可以减少填充料对管材力学性能影响，并且，钙粉类化合物还能与填充料中的-OH、-NH2等极性基团发生偶合，增加了相容性，使得管材的屈服强度得到了较大程度的提高；尤其是使用氟硅母粒对超高分子量聚乙烯进行改性，使得改性后的管材具有很低的表面能和较大的接触角，从而拥有很好的防结垢性能，此外，抗氧化剂的加入可以防止由于低分子量聚乙烯和其它低沸点物质在高温挤出过程中挥发，导致的管材表面产生气孔的问题。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种上述超高分子量聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：将配方量的各原料投入到混料机中混合均匀得混合料；将所述混合料投入到料仓中，在130-140℃下保温一段时间，之后经偏心转子挤出机挤出，冷却定径，固化成型即得到超高分子量聚乙烯管材。
[0015]进一步的，上述超高分子量聚乙烯管材的制备方法中，所述混料机的转速为600-1000r/min，混料时间为0.5-1h，所述混料机的外壁需通冷凝水。
[0016]进一步的，上述超高分子量聚乙烯管材的制备方法中，所述挤出机的机筒温度为180-210℃，口模温度为180-220℃。
[0017]进一步的，上述超高分子量聚乙烯管材的制备方法中，所述挤出机的螺杆转速为30-50r/min，螺杆扭矩为35-45，牵引速度为0.5-2m/min。
[0018]本专利技术第二方面提供的超高分子量聚乙烯管材的制备方法，控制混配料在料仓中的温度为130-140℃，在该温度下，超高分子量聚乙烯分子链的结晶基本消失，分子链间解缠达到了一定程度，分子链变得柔顺，结合填充料的润滑效果，使得超高分子量聚乙烯管材的加工性能得到了很大的提升，管材稳定挤出时最高挤出速度可达2m/min，大大提高了超高分子量聚乙烯管材的生产效率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1-4制备的管材与不添加钙粉类化合物和氟硅母粒的对比例制备的管材的屈服强度对比图；
[0020]图2为本专利技术实施例1-4制备的管材与不添加钙粉类化合物和氟硅母粒的对比例制备的管材的静态接触角对比图。
具体实施方式
[0021]以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯管材，包括以下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯80-100份、低分子量聚乙烯10-20份、石墨烯0.1-0.6份、钙粉类化合物0.1-2份、硬化油0.5-2份、聚乙烯蜡0.5-2份、超支化聚(酯-酰胺)0.5-2份、氟硅母粒0.5-2份、抗氧化剂0.1-0.5份。优选的，超高分子量聚乙烯管材，包括以下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯90-100份、低分子量聚乙烯15-20份、石墨烯0.2-0.4份、钙粉类化合物0.8-1.2份、硬化油0.8-1.8份、聚乙烯蜡0.7-1.4份、超支化聚(酯-酰胺)0.8-1.5份、氟硅母粒0.8-1.5份、抗氧化剂0.2-0.4份。
[0023]具体而言，所述超高分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，包括以下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯80-100份、低分子量聚乙烯10-20份、石墨烯0.1-0.6份、钙粉类化合物0.1-2份、硬化油0.5-2份、聚乙烯蜡0.5-2份、超支化聚(酯-酰胺)0.5-2份、氟硅母粒0.5-2份、抗氧化剂0.1-0.5份。2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150-600万。3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述低分子量聚乙烯的粘均分子量为5-50万。4.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述钙粉类化合物选自重质碳酸钙、硅酸钙和氧化钙中的至少一种。5.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述硬化油按质量百分比由以下组分组成：十八碳烷酸40％～60％、十六碳烷酸20％～40％、余量为低碳烷酸。6.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。7.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述超支化聚(酯-酰胺)是以乙醇胺、丙醇胺、1，2，4-偏苯三酸酐和丁二酸酐为主要原料，通过熔融聚合的方法制得的；其中，乙醇胺、丙醇胺、1，2，4-偏苯三酸酐和丁二酸酐摩尔比为1-3:1-3:4-6:5-8。8.根据权利要求7所述的超高分子量聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍福磊，周庆国，陆国强，刘秦元，侯学辉，陈江慧，冯益益，郑强，陈平，叶常英，
申请(专利权)人：临海伟星新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：