本发明专利技术公开了一种多功能聚乙烯管材及其制造方法，属高分子复合材料。以高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）、超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）、聚辛烯橡胶（ＴＯＲ）、过氧化二异丙苯（ＤＣＰ）、纳米稀土β晶型成核剂和硅酮聚合物共混改性而成，各原料具体质量分为：高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）３０－５０份，超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）７０－９０份，聚辛烯橡胶（ＴＯＲ）１０－１５份，纳米稀土β晶型成核剂１．５－２．０份，过氧化二异丙苯（ＤＣＰ）１．０－１．５份，硅酮聚合物阻燃剂３－５份，色母３－５份。有益效果是解决了聚乙烯管材的低温脆性、耐磨性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、加工性、阻燃性等问题。可广泛应用于给排水、排污、油气、煤电、矿业、供气供暖、化工、电力通信、海洋、疏浚等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型多功能高分子复合材料，具体是一种多功能聚乙烯管材及其制造 方法。
技术介绍
1933年英国ICI公司首先发现了 PE。世界经济发达国家从40年代末已经开始 研究聚乙烯管道，并应用于给排水及燃气工程，从60年代相继在给水输配系统、排水输配 系统和燃气输配系统中使用聚乙烯管道，且使用比例逐步扩大。如英国聚乙烯管道使用量 以1968年应用于天然气输送为转折点，使用量急剧增加，1979年埋设的干、支管道中，聚乙 烯管占80%，美国在1983年埋设的燃气管道中有88. 6%为PE管，现在国际上欧、美、日等 发达国家已经全部采用聚乙烯管道。在国外，塑料管道正不断代替金属或其他传统材料的 管道，发展十分迅速。从1980 1990年的十年中除塑料管道以外，其他各种材料的管道增 长率总和不足2%，而塑料管道的增长率是其他各种管道增长率总和的4倍，达到8%，进入 九十年代塑料管道的需求量将仍是每年4. 2%的速率增长，其产值大约以每年8%的速率 递增。发展至今，PE是由多种工艺方法生产的，具有多种结构和特性及多种用途的系列 品种的树脂，已经占世界合成树脂产量的三分之一，居第一。PE的最佳用途之一是可以用来 生产输送除高浓度强酸、强碱外的任何介质的管材，广泛用于给水、燃气输送、排污、农业浇 灌、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域。由于PE管材料本身的特点，PE管也有一定的弱点，如强度低，碰到坚石，金属碰撞 挤压，易引起凹坑，直至穿孔；没有阻燃性；对最高使用压力有限制，而在我国北方地区，在 冬季野外铺设的聚乙烯埋地给水时，总结出一条经验是在零度以下就不适宜铺设施工，因 为这时聚乙烯管轻易脆裂；另外，PE管堆放要求高，不能长时间日晒雨淋，否则轻易老化， 降低使用寿命。因此保持PE管道原有的优良性能，改善其韧性不足，提高其阻燃性能、耐磨性能、 抗冲击性、抗开裂性、防结垢性能、耐腐蚀性能、延长系统使用寿命，就成了 PE管道创新发 展的课题之一，也是突破PE管道局限性的关键。目前PE管道性能改进方式为国际上PE管道技术创新的主要方向是通过材料 和加工工艺的技术创新，制造出比传统PE管道性能更好，兼有高强度、高韧性、阻燃、绝缘、 高耐磨、防结垢、耐压安全的管道系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，结合高密度聚乙烯(HDPE)、超高 分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚辛烯橡胶(TOR)、过氧化二异丙苯(DCP)、纳米稀土 β晶型成 核剂、硅酮聚合物的优点，提供了一种多功能聚乙烯管材及其制造方法，它复合使用HDPE、 UHMWPE、TOR物理共混形成共混体系，采用过氧化二异丙苯(DCP)交联剂化学交联共混体3系，采用纳米稀土 β晶型成核剂增容共混体系，采用硅酮聚合物阻燃剂改性共混体系，有 效解决了 PE管材的低温脆性、耐磨性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、加工性、阻燃性等问题。 本专利技术是以如下技术方案实现的本专利技术提供一种多功能聚乙烯管材，以高密度 聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚辛烯橡胶(TOR)、过氧化二异丙苯(DCP)、纳米稀土 β晶型成核剂和硅酮聚合物共混改性而成，各原料具体质量分为高密度聚乙烯(HDPE)30-50 份超高分子量聚乙烯(UHMWPE)70-90 份聚辛烯橡胶(TOR)10-15份纳米稀土 β晶型成核剂1. 5-2. 0 份过氧化二异丙苯(DCP)1. 0-1. 5 份硅酮聚合物阻燃剂3-5份色母3-5 份。所述的纳米稀土 β晶型成核剂是由纳米级稀土和β晶型成核剂按质量比1的比例混合搅拌至温度98-102°C时即为纳米稀土 β晶型成核剂。本专利技术中使用了高密度聚乙烯(HDPE)树脂，是一种结晶度高、非极性的热塑性树 脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。HDPE具有优良的耐大 多数生活和工业用化学品的特性。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用 途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子 量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40°C低温度下均如此。本专利技术中使用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，UHMWPE极高的分子量赋予其优异 的使用性能，而且属于价格适中、性能优良的热塑性工程塑料，它几乎集中了各种塑料的优 点，具有普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击 能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能。事实上，目前还没有一 种单纯的高分子材料兼有如此众多的优异性能。提高管材的机械性能、耐磨性能、抗老化性 能、耐腐蚀性能、防结垢性能等。本专利技术中使用了聚辛烯橡胶(T0R)，为进口 TOR橡胶，是一种部分结晶橡胶。作为 一种聚合物助剂，它在混合和制造过程中成为聚合物的增塑剂，其参与交联反应，而且作为 一种弹性体被完全结合到整个物质化学键的网络结构中，有效解决了管材的韧性、敏感性、 抗老化性差的问题。本专利技术中使用了纳米稀土 β晶型成核剂，为共混体系成核剂，是一种新功能助 剂，提高共混体系相容性，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使 晶粒尺寸细微化，达到缩短成型周期、提高管材透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形 温度、抗冲击性、抗蠕变性等综合性能。本专利技术中使用了过氧化二异丙苯(DCP)交联剂，在共混体系熔融加工过程中，交 联反应可以使共混体系分子链间形成三维网状的体型结构，不仅能提高管材耐热性，还能 改善其化学性能，电性能，耐介质性，耐候耐老化性等各项性能。本专利技术中使用了硅酮聚合物阻燃剂改性，具有润滑耐磨和分散的作用，提高共混 体系的阻燃性能和力学性能，增加管材挤出速度，减少次品率，提高管材加工的流动性、降低扭矩、提高充模和脱膜能力，提高管材的表面滑爽性(手感)、耐磨、抗刮性，提高产品自 洁性能。上述多功能聚乙烯管材的制造方法为高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)、聚辛烯橡胶(TOR)、过氧化二异丙苯(DCP)、纳米稀土 β晶型成核剂、硅酮聚合物 阻燃剂和色母按比例称重后一起加入高速混合机搅拌10-15分钟，加入挤出机造粒，将粒 料加入全自动一体化挤出机挤出真空定型、喷码、切割、检验、包装、入库；挤出温度是进 料段为150-180°C，压缩段为200-220°C，塑化段为220_230°C，均化段为200_210°C，模具温 度为190-210°C，冷却水温度15-20°C ；冷却定型真空为0. 4MPa。所得管材其性能为低温脆性温度< -70°C、200°C氧化诱导时间36min、热变形温 度彡122°C、拉伸屈服应力为45MPa、断裂伸长率480%、简支梁缺口冲击强度为155KJ/m2、 氧指数85 %、自熄时间1S、表面电阻率1. 8 X 109 Ω、摩擦系数0. 04、砂浆磨损率0. 1 %、纵向 回缩率1 %、静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用 水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。与现有聚乙烯管材比较，本专利技术具有以下优越性1.耐腐蚀化学稳定性极高，具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一 定的温度和浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程全山，岳喜东，
申请(专利权)人：徐州百安居建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。