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        一種改性的雙壁波紋管制備方法研究

        2020-09-10 07:22:44于長輝
        中國化工貿(mào)易·上旬刊 2020年5期
        關(guān)鍵詞:制備方法改性

        于長輝

        摘 要:本文介紹一種利用新型超細(xì)化固體納米級顆粒及無機(jī)粒子改性的聚乙烯專用料制備方法。該專用料主要用于生產(chǎn)高強(qiáng)度、低成本聚乙烯雙壁波紋管材。

        關(guān)鍵詞:改性;雙壁波紋管;制備方法

        0 引言

        聚乙烯雙壁波紋管材主要適用于埋地排水,亦可用于工業(yè)排水、排污。隨著市場要求的增大和對管材技術(shù)性能要求的不斷提高,特別是在滿足管材長期使用可靠性的要求下,對其環(huán)剛度和韌性有更高的要求。埋地排水管在正常工作時(shí)管內(nèi)的排放物成分復(fù)雜,管材要承受靜載荷(土壤重量)和動(dòng)載荷(車輛行人)的共同作用。基于埋地排水管的工作特點(diǎn),該管道應(yīng)具有極佳的承受外壓載荷并保持形狀穩(wěn)定性的能力;具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和沖擊韌性以保持管材整體性;還應(yīng)具有優(yōu)良耐磨性和適當(dāng)?shù)哪蛻?yīng)力開裂能力。

        作為生產(chǎn)埋地排水管的主要原料聚乙烯樹脂,主要有純樹脂、純樹脂加碳酸鈣母料、純樹脂加功能專用料、專用的樹脂改性復(fù)合材料。目前,市場上這些埋地排水管材專用料存在著強(qiáng)度低(尤其是環(huán)剛度、彎曲強(qiáng)度和彈性模量),抗沖擊性能、環(huán)柔性差等缺點(diǎn)。同時(shí)一些成本低的專用料因配方問題使得其加工特性不好、塑化慢,管材成型性和外觀不佳。

        本文選用聚乙烯樹脂為基材,通過加入成本低的無機(jī)粒子和采用最新共混技術(shù),制備具有較好綜合性能的埋地排水管專用料。

        1 研究內(nèi)容及制備方法

        為了解決聚乙烯埋地排水管專用料剛性低、環(huán)柔性差等問題,提供了一種埋地用聚乙烯結(jié)構(gòu)壁管道專用料的制備方法。

        1.1 專用料的組成

        專用料按重量百分比由聚乙烯(一定比例本廠回用料)

        60~75%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10~15%、納米混合碳酸鈣5~15%、硫酸鈣晶須8~15%、馬來酸酐接枝聚乙烯3~5%、潤滑劑0.5~1%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        1.2 埋地用聚乙烯結(jié)構(gòu)壁管道專用料制備方法

        ①混合:按重量百分比粉煤灰10~15%、納米混合碳酸鈣5~15%、硫酸鈣晶須8~15%放入高混機(jī)中經(jīng)5~10min的冷混后,獲得分散均勻的粉末;②高混:按重量百分比將HDPE聚乙烯60~75%、馬來酸酐接枝聚乙烯3~5%、潤滑劑0.5~1%在高混機(jī)中攪拌,攪拌的同時(shí)將聚乙烯加熱到100~120℃,按重量百分比將步驟①經(jīng)高混機(jī)冷混后獲得分散均勻的粉末加入高混機(jī)中,在高混機(jī)中高速預(yù)混5~10min后獲得粒狀混合物;③混煉:將步驟②獲得的粒狀混合物料送到雙螺桿擠出機(jī)中,進(jìn)料口溫度為150~160℃,熔體溫度為200~220℃,口模溫度為200~210℃的溫度范圍擠出專用料。

        原材料埋地排水管具有良好的剛性、柔性,管材的抗開裂性能、耐壓性、穩(wěn)定性都有所改善、耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長的特點(diǎn),并且管材的成本明顯的降低。

        2 具體實(shí)施方式

        專用料配方中各組分采用的產(chǎn)品及性能參數(shù):

        聚乙烯:選用中國石油化工股份有限公司大慶石化產(chǎn)

        80級聚乙烯,牌號為HDPE2480,其主要性能為:密度:

        0.947,熔體流動(dòng)指數(shù):12.53(21.6kg),拉伸強(qiáng)度>25.5MPa,

        斷裂伸長率:>890.8%,環(huán)境應(yīng)力開裂>500h,屈服拉伸強(qiáng)度(23℃)>30MPa。

        回用料:采用本廠生產(chǎn)的同種管材、清潔的上海石化YGH041或吉林石化JHMGC100S。

        粉煤灰:由硅烷偶聯(lián)劑KH590改性研制;將篩選的粉煤灰(粒度在0.001mm~0.1mm)烘干,加入到高速混合機(jī)內(nèi),邊攪拌邊噴入硅烷偶聯(lián)劑KH590(以乙醇稀釋),高速攪拌10~15min,使之充分混合活化,在95~100℃烘干即得活化的粉煤灰。

        納米混合碳酸鈣:新型超細(xì)化固體納米級的顆粒材料。以石灰石為原材料,采用沉淀法制備納米粉體。其顆粒直徑一般小于100nm,特點(diǎn)是粒徑小,表面活性高。

        硫酸鈣晶須:無水硫酸鈣晶須,其長度(um):50~ 200;直徑(um):0.2~4.0。

        馬來酸酐接枝聚乙烯:采用馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(MAH-g-HDPE),主要作用是對無機(jī)粒子增容。

        潤滑劑:潤滑劑采用牌號為BB潤滑劑。

        炭黑母粒:其主要性能為:熔體流動(dòng)速率40.0(190℃ 21.6kg),炭黑含量2.0~2.5%,炭黑分散≤3級,顏料分散≤3級。

        具體實(shí)施方式一:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料的制備方法的步驟如:①混合:按重量百分比粉煤灰10~15%、硫酸鈣晶須5~10%、硫酸鈣晶須8~15%放入高混機(jī)中經(jīng)5~10min的冷混后,獲得分散均勻的粉末;②高混:按重量百分比將HDPE聚乙烯60~75%、馬來酸酐接枝聚乙烯2~3%、潤滑劑0.5~1%、吸水劑、炭黑母粒在高混機(jī)中攪拌,攪拌的同時(shí)將聚乙烯加熱到100~120℃,按重量百分比將步驟①經(jīng)高混機(jī)冷混后獲得分散均勻的粉末加入高混機(jī)中,在高混機(jī)中高速預(yù)混5-10min后獲得粒狀混合物;③混煉:將步驟②獲得的粒狀混合物料送到雙螺桿擠出機(jī)中,進(jìn)料口溫度為150~160℃,溶體溫度為200~220℃,口模溫度為200~210℃的溫度范圍擠出專用料。

        具體實(shí)施方式二:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯60%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10%、納米混合碳酸鈣15%、硫酸鈣晶須12%、馬來酸酐接枝聚乙烯2.5%、潤滑劑0.5%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式三:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯65%、經(jīng)活化改性的粉煤灰12%、納米混合碳酸鈣10%、硫酸鈣晶須10%、馬來酸酐接枝聚乙烯2.5%、潤滑劑0.5%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式四:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯64.5%、經(jīng)活化改性的粉煤灰15%、納米混合碳酸鈣5%、硫酸鈣晶須12%、馬來酸酐接枝聚乙烯3%、潤滑劑0.5%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式五:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯62%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10%、納米混合碳酸鈣10%、硫酸鈣晶須15%、馬來酸酐接枝聚乙烯2%、潤滑劑1%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式六:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯72.5%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10%、納米混合碳酸鈣5%、硫酸鈣晶須10%、馬來酸酐接枝聚乙烯2.%、潤滑劑0.5%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式七:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯69.5%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10%、納米混合碳酸鈣10%、硫酸鈣晶須8%、馬來酸酐接枝聚乙烯2%、潤滑劑0.5%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式八:本實(shí)施方式的埋地排水管聚乙烯專用料按重量百分比由聚乙烯60%、經(jīng)活化改性的粉煤灰10%、納米混合碳酸鈣15%、硫酸鈣晶須11%、馬來酸酐接枝聚乙烯3%、潤滑劑1%、吸水劑、炭黑母粒組成。

        具體實(shí)施方式中二至八采用具體實(shí)施方式一的制備方法得到的專用料。對上述專用料采用下列測試方法檢測;熔體指數(shù)采用GB/T3682-2000規(guī)定的方法測定,拉伸性能按GB/T1040-92規(guī)定的方法測定,拉伸速度為50mm/min;彎曲性能按GB/T9431-2000規(guī)定的方法測定,測得的各項(xiàng)性能參數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

        3 應(yīng)用效果

        專用料制備的埋地排水管具有良好的剛性,環(huán)柔性,抗沖擊性,管材的抗開裂性能、耐壓性、穩(wěn)定性都有所改善,具有耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長的特點(diǎn),并且管材的成本明顯的降低。

        在達(dá)到相同環(huán)剛度的情況下,使用本發(fā)明后埋地排水管材每米可節(jié)約成本8%以上,按年生產(chǎn)700t計(jì)算,年節(jié)約成本70萬以上,降低成本同時(shí)必定提升埋地排水管的市場競爭力,推動(dòng)產(chǎn)品銷售。

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