[发明专利]一种耐高温超高分子量聚乙烯管材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，按质量百分比计，由以下材料制备：超高分子量聚乙烯78‑88%，陶瓷微珠10‑20%，石墨粉1‑2%，成核剂0.3‑0.5%，抗氧剂0.1‑0.5%，偶联剂0.5‑2%陶瓷微珠熔点较高，在高温下不分解，能够限制聚乙烯分子的热运动，提高了超高分子量聚乙烯管材的热变形温度及阻燃性；陶瓷微珠呈球状，具有良好的流动性，能够均匀地分布于超高分子量聚乙烯基体中，不仅降低了熔体粘度，而且使得管材各部位收缩一致，提高了其尺寸稳定性；偶联剂改善了陶瓷微珠与超高分级子量聚乙烯的界面结合，成核剂能够促进异质形核、细化晶粒，从而使得超高分子量聚乙烯管材具有良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚乙烯管材的制备领域，具体来说，涉及一种耐高温超高分子量聚乙烯管材及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯管材具有优良的力学性能，如：比强度高，耐磨性好、抗冲击性能高；且其化学性质稳定，耐腐蚀性强；同时具有极好的不黏着性及自润滑性，结垢物很难沉积；其独特的耐低温性能，使其在零下40℃时，冲击性能达到最大值，被称为“令人惊异的塑料”，广泛应用于煤炭、石油化工、火力发电、公共事业等行业的粉体、浆体、液体及气体输送。

当前，超高分子量聚乙烯管材在加工及使用过程中任然存在如下问题：

(1)超高分子量聚乙烯熔体粘度极高，流动性极差，管材挤出成型速度缓慢。超高分子量聚乙烯与中低分子量聚乙烯共混、或者在熔体中添加聚乙烯蜡等润滑剂在一定程度上能够改善熔体流动性，但也会降低管材的力学性能；

(2)线膨胀系数较大，挤出管材尺寸稳定性较差。挤出管材经冷却收缩后发生翘曲，截面尺寸发生变化，导致后续连接困难；

(3)热变形温度（80~85℃）低，限制其应用范围。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种耐高温超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，能够解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐高温超高分子量聚乙烯管材，按质量百分比计，由以下材料制备：超高分子量聚乙烯78-88%，陶瓷微珠10-20%，石墨粉1-2%，成核剂0.3-0.5%，抗氧剂0.1-0.5%，偶联剂0.5-2%。

进一步地，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150万-500万。

进一步地，所述陶瓷微珠包括空心陶瓷微珠和实心陶瓷微珠。

进一步地，所述陶瓷微珠直径为3-5μm。

进一步地，所述成核剂选用白炭黑、热解硅石、硬脂酸盐中的一种或几种。

进一步地，所述偶联剂为硅烷类偶联剂。

一种耐高温超高分子量聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：

S1.准备原材料，按质量百分比计，超高分子量聚乙烯78-88%，陶瓷微珠10-20%，石墨粉1-2%，成核剂0.3-0.5%，抗氧剂0.1-0.5%，偶联剂0.5-2%；

S2.将偶联剂用体积百分数为10%的乙醇溶液稀释，配制成偶联剂与乙醇的混合溶液待用；

S3.将超高分子量聚乙烯、陶瓷微珠、石墨粉、成核剂、抗氧剂置于混料机中低速搅拌混合，并喷撒步骤S2所述的混合溶液，待溶液喷撒完毕后，高速搅拌并干燥，制得偶联剂包覆的活性混合料；

S4.将步骤S3所述的偶联剂包覆的活性混合料投入挤出机中成型得到超高分子量聚乙烯管材。