一种多功能HDPE/PA结构壁管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能HDPE/PA结构壁管，其原料包括：高密度聚乙烯、尼龙、马来酸酐接枝聚乙烯、超细滑石粉、白炭黑、硫酸钡、碳酸钙晶须、成核剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、核壳结构复合纳米纤维；高密度聚乙烯、尼龙、马来酸酐接枝聚乙烯、超细滑石粉、白炭黑、硫酸钡、碳酸钙晶须、成核剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、核壳结构复合纳米纤维的质量比为60

【技术实现步骤摘要】
一种多功能HDPE/PA结构壁管及其制备方法


[0001]本申请涉及HDPE结构壁管
，尤其涉及一种多功能HDPE/PA结构壁管及其制备方法。

技术介绍

[0002]高密度聚乙烯(HDPE)结构壁管是一种以聚乙烯为原材料，经过挤出和特殊的成型工艺加工而成，具有重量轻、耐高压、韧性好、施工快、寿命长等特点，除了具有普通塑料管所具有的耐腐蚀性好，绝缘性高，内壁光滑，流动阻力小等特点以处，还因采用了特殊的中空环形结构，具有优异的强度与韧性。
[0003]目前HDPE结构壁管广泛应用于煤矿通风、化工、通信电缆护套等领域。但目前HDPE结构壁管采用高密度聚乙烯树脂为原料，其为非阻隔性树脂，阻隔性能差，限制其应用范围。层状共混复合技术是指起阻隔作用的阻隔树脂分散相呈层状分布于连续相基体树脂中，阻隔层与基体组成多层结构，使得容器中溶剂分子穿透途径变得迂回曲折，增加了途程的长度，因而增强了容器的阻隔性能。
[0004]在HDPE/PA共混物研究方面，HDPE为非极性聚合物，对水等极性溶剂具有良好阻隔性，但对气体阻隔性不好。而PA为极性聚合物，它对非极性溶剂、气体阻隔性好，对极性溶剂的阻隔性差，如PA易吸水增塑而降低其力学性能。HDPE/PA共混物可综合了二者优点，生产出性能优良的高阻隔性结构壁管，但在HDPE/PA结构壁管中，由于HDPE、PA在分子链结构、极性等方面相差很大，两者共混属于不相容体系，阻隔性能提高有限，同时HDPE刚性较差，HDPE/PA结构壁管在提高刚性前提下，会导致热稳定性降低，严重影响结构壁管的使用寿命。
[0005]目前，如何生产出刚性更高，同时热稳定性好，阻隔性能优异的HDPE/PA结构壁管成为目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多功能HDPE/PA结构壁管及其制备方法。
[0007]本申请提供的一种多功能HDPE/PA结构壁管，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯60
‑
100份，尼龙10
‑
30份，马来酸酐接枝聚乙烯1
‑
2份，超细滑石粉5
‑
15份，白炭黑1
‑
5份，硫酸钡1
‑
5份，碳酸钙晶须1
‑
5份，成核剂1
‑
2份，抗氧剂1
‑
2份，润滑剂1
‑
2份，增韧剂1
‑
2份，核壳结构复合纳米纤维5
‑
10份；核壳结构复合纳米纤维为表面包覆有氨基化二氧化硅壳层的氧化铬纤维。
[0008]优选地，成核剂为(1，3:2，4)
‑
二亚苄基山梨醇、1，3:2，4
‑
二(3，4
‑
二甲基亚苄基)山梨醇、对羟基苯甲酸、聚4
‑
甲氧基
‑4’‑
丙烯酰氧苯甲酸苯酯、硬脂酸钾、硬脂酸钙中至少一种。
[0009]优选地，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗
氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中至少一种。
[0010]优选地，润滑剂为微晶石蜡、聚乙烯蜡、环氧大豆油中至少一种。
[0011]优选地，增韧剂为聚乙烯辛烯共弹性体、茂金属聚乙烯、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中至少一种。
[0012]优选地，核壳结构复合纳米纤维的直径为100
‑
500nm，其中内层纤维直径为总直径的60
‑
80％。
[0013]优选地，核壳结构复合纳米纤维采用如下具体步骤制取：将无水乙醇、N，N
‑
二甲基甲酰胺混合均匀，加入九水合硝酸铬，50
‑
80℃搅拌1
‑
2h，加入聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌得到溶胶a；将乙醇、乙酸混合均匀，搅拌状态下加入3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，40
‑
50℃搅拌1
‑
2h，加入聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌得到溶胶b；将溶胶a作为内流体、溶胶b作为外流体进行同轴静电纺丝，将同轴静电纺丝所得纤维400
‑
500℃退火1
‑
2h，得到核壳结构复合纳米纤维。
[0014]本申请采用同轴静电纺丝的方式，在氧化铬纤维表面包覆一层氨基化二氧化硅壳层，所得核壳纤维不仅具有极好的热稳定性，而且力学性能优异。
[0015]优选地，九水合硝酸铬、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1
‑
2：1
‑
2：2
‑
4。
[0016]上述多功能HDPE/PA结构壁管的制备方法，包括如下步骤：
[0017](1)将高密度聚乙烯、尼龙、马来酸酐接枝聚乙烯、核壳结构复合纳米纤维、超细滑石粉、白炭黑、硫酸钡、碳酸钙晶须、成核剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂搅拌，搅拌速度为500
‑
1000r/min，得到预混料；
[0018](2)将预混料加入至长径比为30
‑
40：1的双螺杆造粒机中，190
‑
200℃挤出，造粒得到粒料；
[0019](3)将粒料加入至单螺杆挤出机中，200
‑
220℃挤出成型，其中挤出压力为2
‑
4MPa，挤出真空度为0.01
‑
0.03MPa，管材牵引速度为1
‑
2m/min，将管材扩口，冷却，切割得到多功能HDPE/PA结构壁管。
[0020]本申请的有益效果如下所示：
[0021](1)本申请在HDPE/PA中，采用马来酸酐接枝聚乙烯作为相容剂，可有效改善HDPE与PA的相容性，HDPE/PA共混体系，尼龙必须受到一定剪切作用才能在体系中取向，而剪切力若过大会极容易使两相产生不稳定湍流，尼龙倾向于形成细小颗粒；
[0022]本申请在高剪切过程中，核壳结构复合纳米纤维在马来酸酐接枝聚乙烯的配合下，其在体系中高度分散的网络纤维结构不仅可促使尼龙进行一定取向，同时在高剪切过程中有效延迟尼龙破碎，维持其较大的尺寸和形变，有效保证体系阻隔性能；气体分子透过结构壁管时，透过路径发生曲折，路径变长，相当于增大了结构壁管的厚度，阻隔性能显著提高。
[0023](2)本申请将核壳结构复合纳米纤维表面含有活性氨基，其表面极性高，与马来酸酐接枝聚乙烯结合后，在高剪切作用下在HDPE中形成高度分散的纤维网络，在马来酸酐接枝聚乙烯与PA相容性极好，使整个体系不仅热稳定性性能优异，而且高度相容的层片状结构与网络纤维结构复配分散在体系，大大促使产物刚性增强，有效解决HDPE/PA结构壁管的刚性与热稳定性相互制约，难以同时提高的问题。
[0024](3)而核壳结构复合纳米纤维与碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯60
‑
100份，尼龙10
‑
30份，马来酸酐接枝聚乙烯1
‑
2份，超细滑石粉5
‑
15份，白炭黑1
‑
5份，硫酸钡1
‑
5份，碳酸钙晶须1
‑
5份，成核剂1
‑
2份，抗氧剂1
‑
2份，润滑剂1
‑
2份，增韧剂1
‑
2份，核壳结构复合纳米纤维5
‑
10份；所述核壳结构复合纳米纤维为表面包覆有氨基化二氧化硅壳层的氧化铬纤维。2.根据权利要求1所述多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，所述成核剂为(1,3:2,4)
‑
二亚苄基山梨醇、1,3:2,4
‑
二(3,4
‑
二甲基亚苄基)山梨醇、对羟基苯甲酸、聚4
‑
甲氧基
‑4’‑
丙烯酰氧苯甲酸苯酯、硬脂酸钾、硬脂酸钙中至少一种。3.根据权利要求1所述多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中至少一种。4.根据权利要求1所述多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，所述润滑剂为微晶石蜡、聚乙烯蜡、环氧大豆油中至少一种。5.根据权利要求1所述多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，所述增韧剂为聚乙烯辛烯共弹性体、茂金属聚乙烯、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中至少一种。6.根据权利要求1所述多功能HDPE/PA结构壁管，其特征在于，所述核壳结构复合纳米纤维的直径为100
‑
500nm，其中内层纤维直径为总直径的60
‑
80％...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，金玉龙，张凯，朱会灵，
申请(专利权)人：江苏惠升管业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：