[发明专利]一种超强刚度聚乙烯管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乙烯应用领域的加工问题，具体地说是一种超强耐应力开裂耐划伤聚乙烯管材及其制备方法。

背景技术

聚乙烯管具有耐化学腐蚀性、耐低温性、焊接性能好、柔韧性好、质轻、对输送介质无污染、使用寿命长、制造安装费用低等优异性能，愈来愈广泛地应用于燃气输送、给排水输送等领域.

目前，在施工现场，焊接过程难免要搬运拖动，特别是在非开挖穿越中与泥土、碎石或者是铁器等亲密接触，作为一种高分子聚合物材料 ，虽然柔韧性好，但刚度不够,不耐划伤。在管道燃气输送和给排水过程中，管道内部有压力，划伤部分会应力集中，随着时间的推移，形成开裂,缩短了管道使用的寿命.

针对聚乙烯管不耐划伤刚度不够的缺点,随着时间推移容易应力开裂的情况,可以通过改变分子链取向和结晶方面的研究来改善材料在一定工艺生产条件下的增强耐应力开裂,提高刚度.但该方法效果有限.目前最常用的方法是通过塑料的复合改性技术提高塑料制品的刚度.大量研究表明采用填充改性的方法时只有刚度填料含量达到一定数量,填料在基体中形成刚度网链时材料的刚度系数才会明显提高,耐应力开裂才会加强，搬运拖动时才不会被划伤.而采用单一填料时又需要较高含量才能形成刚度网链,过多又会极大地降低材料的力学性能、物理性能、成型加工性能。从而导致聚乙烯管材静液压测试、断裂伸长度测试无法达到标准的要求。

聚乙烯复合物材料的刚度性能取决于添加物在基体中形成刚度网链形成一种网状保护层，与单一填料相比，采用复合添加物可以利用不同特性的添加物之间的优势互补增加刚度网链形成的几率，从而提高材料的刚度能力。目前虽有利用复合添加物进行塑料改性的研究，但研究中极少能形成刚度性能与力学性能、物理性能、加工性能之间的平衡，因此不适合于管材的生产。尚没有采用该方法进行超强耐应力开裂耐划伤聚乙烯管材制备的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种超强刚度聚乙烯管材及其制备方法，采用复合填充物改性聚乙烯，在保持聚乙烯管材原有优点的基础上，有效提高了耐划伤、耐应力开裂的管材的性能。

为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：一种超强耐应力开裂而划伤聚乙烯管材，包括如下重量份数的组分：

聚乙烯：     100

复合添加物： 3～8

偶联剂：    0.2

抗冲改性剂：    4～4.5

以上所述复合添加物包含抗冲剂、增韧剂。

本发明所述抗冲剂是陶瓷碎粒、玻璃纤维、不锈钢碎粒、活性钙、EVA。

以上本发明增韧剂是MBS，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丁二烯热塑性弹性体。

本发明偶联剂是乙烯基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂KH-550.

以上本发明抗冲改性物是CPE，聚丙烯酸丁酯，氯化聚乙烯。

本发明通过使用复合填充物，在低复合添加物时明显提高材料的刚度系数，低的复合添加物有利于保持聚乙烯原有的优良力学性能、物理性能，特别是具有高的静液压强度和断裂伸长率。

上述方案中，所述聚乙烯为PE100级聚乙烯压力管道专用料。

上述方案中，所述复合添加物为 抗冲剂的陶瓷碎粒，不锈钢碎粒的细度在不少于260目，

本发明的目的在于提供一种超强刚度聚乙烯管材的制备方法，

A：将复合添加物与聚乙烯混合搅拌，然后加入偶联剂和抗冲改性物共混；

B：将混合料用烘干机二次烘干，水分含量≤300ppm时以单螺杆挤出机挤出成管材，然后真空定径、冷却成型。

上述方案中，步骤B采用单螺杆挤出机挤出管材，挤出机筒温度为190℃-210℃，模头温度210℃-225℃，真空度为0.4MPa-0.6MPa。

与现有技术相比，本发明采用复合填充物改性聚乙烯，制备的聚乙烯管材具有良好的刚度，耐划伤耐应力开裂能力比现有技术提高50%，同时其各种物理性能、力学性能指标符合相应的燃气、给排水PE类管道产品的国家标准和行业标准。

本发明的有益之处是具有良好的刚度，耐划伤应力开裂能力，提高了管材的性能。

具体实施例

实施例1

一种超强刚度聚乙烯管材（单位为重量份数）：

聚乙烯：     100

陶瓷碎粒（细度不少于260目）5

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：0.2

乙烯基三甲氧基硅烷：1.5

氯化聚乙烯：4

一种超强刚度聚乙烯管材的制备方法：