一种船用增强聚乙烯材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种船用增强聚乙烯材料、制备方法及应用，按照重量份数，包括如下组分：高密度聚乙烯80

【技术实现步骤摘要】
一种船用增强聚乙烯材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种改性聚乙烯复合材料，特别涉及一种船用增强聚乙烯材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]我国渔业船舶发展现状为：小型渔船多，大型船舶少；木质渔船多，钢质渔船少。目前，国内长15m以下的各类小型渔业船舶大多数都是木船，少数为铁船和玻璃钢船等，随着国家对低碳、节能、环保的日益重视，对水环境防污染要求的不断提高，以及用户对小型渔业船舶使用要求的提升，耐腐蚀、耐碰撞的聚乙烯船开始崭露头角，这种环保特性最好的新型船舶，有望成为小型渔业船舶领域替代木船、铁船和玻璃钢船的新一代船舶。
[0003]聚乙烯船体目前主要有两种加工成型工艺：一是直接滚塑成型，二是先加工成聚乙烯板材后通过焊接形成船体结构。
[0004]滚塑工艺整体一次成型，无接缝，无内应力，不易变形，但受模具限制较大，船壳厚度小，无法建造长度大于12米的船舶。现有技术中长度12米以下的船舶使用海况较低，通常不超过2级海况，限制聚乙烯船舶的适合工况和使用范围，成为聚乙烯船舶推广的主要障碍。
[0005]焊接成型所用板材为加压挤出，船体经模块化热成型，组装焊接而成，工艺简单，投资少，成本低，船型设计灵活，可做的更大；船舶整体强度，耐腐蚀，耐环境能力优于滚塑成型船舶。
[0006]现有技术中一些特殊需求，如在保证高强度的情况下，减轻船舶重量,对聚乙烯材料提出了新的挑战。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术存在的缺点和不足，本专利技术的目的首先是提供一种质量轻、增强的船用聚乙烯材料。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：
[0009]一种船用增强聚乙烯材料，按照重量份数，包括如下组分：高密度聚乙烯80
‑
100份、低密度聚乙烯10
‑
20份、改性纳米碳纤维1
‑
10份、改性纳米芳纶纤维2
‑
10份、改性纳米氮化硅纤维1
‑
10份、炭黑聚乙烯母料10
‑
50份、UV聚乙烯母料5
‑
20份、氯化聚乙烯10
‑
20份、增韧剂1
‑
4份、聚乙烯蜡1
‑
5份。
[0010]优选的是，高密度聚乙烯为伊朗石化HD7000F；低密度聚乙烯为燕山石化5200B。
[0011]优选的是，改性纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维，改性纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到，改性纳米氮化硅纤维采用聚丙烯酰氯对纳米氮化硅纤维接枝改性。
[0012]优选的是，炭黑聚乙烯母料中炭黑含量40
‑
65％。
[0013]优选的是，UV聚乙烯母料中光稳定剂占UV聚乙烯母料的质量百分比为0.2
‑
0.4％，
抗氧剂占UV聚乙烯母料的质量百分比为0.1
‑
0.3％，硅烷偶联剂占UV聚乙烯母料的质量百分比为0.1
‑
0.6％；光稳定剂为光稳定剂UV
‑
326；抗氧剂为抗氧剂1001。
[0014]优选的是，增韧剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯(接枝率≥0.5％)。
[0015]优选的是，氯化聚乙烯的数均分子量为8000
‑
120000。
[0016]本专利技术还提供制备上述船用增强聚乙烯材料的方法，将各组分加入双螺杆挤出机中挤出，水冷拉条切粒。
[0017]本专利技术还提供采用上述船用增强聚乙烯材料制造船的方法，包括如下步骤：
[0018]将所述材料加入挤出机中，采用高压挤出的方式生产出所需要的板材，根据船的外形和尺寸，切割，对所有构件预热弯曲，利用焊条加热焊接成型。
[0019]造板工艺中，优选的是，造板挤出机的螺杆采用螺杆长径比30
‑
42；
[0020]优选的是，造板挤出机的螺杆采用几何压缩比4
‑
4.5；
[0021]优选的是，造板挤出机的螺杆采用螺旋升角18
°‑
19
°5′
；
[0022]优选的是，造板挤出机的挤出模头流道纵向截面最大曲率＜0.1；
[0023]优选的是，造板挤出机的挤出模头内表面粗糙度Ra值＜0.3μm；
[0024]优选的是，造板挤出机的成型断面为圆角矩形，圆角半径为成型板厚的1/8；
[0025]优选的是，造板挤出机的料筒前中后三段温度分别为220
‑
230℃、220
‑
260℃、180
‑
200℃；
[0026]优选的是，造板挤出机的冷却段为上下双排压辊+水冷组合；
[0027]优选的是，以压辊作为散热片，压辊内流通冷却水的方式进行水冷；
[0028]优选的是，全部压辊的总额定冷却水流量11.2
‑
14.7m3/h。
[0029]船舶建造工艺中，优选的是，构件预热温度为120
‑
135℃，预热保温时间为1
‑
1.5h；
[0030]优选的是，焊接方式为前置热风+熔融挤出，进行压力焊接的方式；
[0031]优选的是，焊条熔融温度为275
‑
295℃；
[0032]优选的是，熔融焊条与待焊接件的接触压力为0.15
‑
0.17MPa；
[0033]优选的是，热风的温度为315
‑
330℃；
[0034]优选的是，热风的流量为6.5
‑
7L/s；
[0035]优选的是，热风出风嘴的截面形状为∞型，面积为5
‑
7cm2；
[0036]优选的是，焊接速度为1
‑
1.2m/min。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]1)本专利技术船用增强聚乙烯材料密度0.92
‑
0.94g/cm3，强度高；
[0039]2)常规聚乙烯高温下会发生俗称发软的现象，除韧性以外的各项机械性能均会大幅下降，本专利技术材料高温下机械性能提升幅度约60％；
[0040]3)提高温度使用上限，常规聚乙烯通常到60℃，其机械性能就无法满足船舶结构的要求，本专利技术的材料温度在90℃以上机械性能仍能满足船舶结构的要求。
具体实施方式
[0041]下面结合实施例对本专利技术的生产方法作进一步详细说明。
[0042]以下实施例中：
[0043]高密度聚乙烯为伊朗石化HD7000F；
[0044]低密度聚乙烯为燕山石化5200B；
[0045]光稳定剂为光稳定剂UV
‑
326；
[0046]抗氧剂为抗氧剂1001。
[0047]增韧剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯(接枝率≥0.5％)。
[0048]氯化聚乙烯的数均分子量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用增强聚乙烯材料，其特征在于，按照重量份数，包括如下组分：高密度聚乙烯80
‑
100份、低密度聚乙烯10
‑
20份、改性纳米碳纤维1
‑
10份、改性纳米芳纶纤维2
‑
10份、改性纳米氮化硅纤维1
‑
10份、炭黑聚乙烯母料10
‑
50份、UV聚乙烯母料5
‑
20份、氯化聚乙烯10
‑
20份、增韧剂1
‑
4份、聚乙烯蜡1
‑
5份。2.如权利要求1所述的一种船用增强聚乙烯材料，其特征在于，高密度聚乙烯为伊朗石化HD7000F；低密度聚乙烯为燕山石化5200B。3.如权利要求1所述的一种船用增强聚乙烯材料，其特征在于，改性纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维，改性纳米芳纶纤维经硅烷偶联剂改性得到，改性纳米氮化硅纤维采用聚丙烯酰氯对纳米氮化硅纤维接枝改性。4.如权利要求1所述的一种船用增强聚乙烯材料，其特征在于，炭黑聚乙烯母料中炭黑含量40
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘岩，王普，
申请(专利权)人：泛海海工山东智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：