[发明专利]高密度聚乙烯管及其制备方法

说明书

本发明提供一种酰氯接枝石墨烯与玻璃纤维共同增强的高密度聚乙烯管及其制备方法，按重量份计，该高密度聚乙烯管包括以下组分：高密度聚乙烯40‑90份、玻璃纤维5‑30份、相容剂2‑30份、酰氯接枝石墨烯0.05‑5份、防玻纤外露剂0.2‑3份以及黑色母粒1‑10份。本发明的高密度聚乙烯管中，酰氯接枝石墨烯可与玻纤表面羟基反应生成酯基，增强界面结合力，玻纤表面的其他羟基又可通过相容剂与HDPE相结合，不同相态物质可以充分结合在一起有效传递应力，从而使高密度聚乙烯管具有优异的弯曲性能、拉伸性能和韧性，同时其制备方法简单易操作，具有大规模生产应用的可能性。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种酰氯接枝石墨烯与玻璃纤维共同增强的高密度聚乙烯管及其制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)通常是线性高分子材料，其具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好(在室温条件下，不溶于有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀)，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。

由HDPE制造成的管材具有柔韧性，抗拉伸性能强、耐腐蚀能力且容易更换的优点，一般使用环境下，土壤、电力、酸碱等因素不会使管道破坏，因此可广泛应用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉等领域。

常见的HDPE管材存在耐压性能差的缺陷，在管道使用过程中，若受压后产生裂纹过大，则会导致管道内流体泄漏，限制了管材的使用。

CN110372941A公开了一种高密度聚乙烯管及其制备方法，其使用偶联剂对四针状氧化锌晶须表面进行偶联处理后，四针状氧化锌晶须与高密度聚乙烯之间的相容性得到改善，高密度聚乙烯与偶联剂的亲有机端连接在一起，四针状氧化锌晶须与偶联剂的亲无机端连接在一起，从而提高四针状氧化锌晶须与高密度聚乙烯的相容性，从而制备出抗开裂性能优异的高密度聚乙烯管。

然而现有技术中并未有采用酰氯接枝石墨烯与玻璃纤维共同增强HDPE管材的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中HDPE管材耐压性能差的缺陷，提供一种酰氯接枝石墨烯与玻璃纤维共同增强的高密度聚乙烯管，以增强管材的抗弯曲性能、拉伸性能和韧性。

为实现上述目的，本发明所采用的方案为：

一种高密度聚乙烯管，按重量份计，包括以下组分：

高密度聚乙烯40-90份、玻璃纤维5-30份、相容剂2-30份、酰氯接枝石墨烯0.05-5份、防玻纤外露剂0.2-3份以及黑色母粒1-10份。

在一些实施例中，所述玻璃纤维选自粗纤维、初级纤维、中级纤维和高级纤维中的一种或多种。

在一些实施例中，所述相容剂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、硅烷接枝聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯脂共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种。

在一些实施例中，所述酰氯接枝石墨烯选自亚硫酰氯改性氧化石墨烯、三氯化磷改性氧化石墨烯和五氯化磷改性氧化石墨烯中的一种或多种。

在一些实施例中，所述防玻纤外露剂选自聚乙烯蜡(PE蜡)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)、季戊四醇四硬脂酸酯(PETS)、聚四氟乙烯(PTFE)和硅酮的一种或多种。

另一方面，本发明提供上述高密度聚乙烯管的制备方法，包括以下步骤：

将高密度聚乙烯、玻璃纤维、相容剂、酰氯接枝石墨烯、防玻纤外露剂以及黑色母粒混合均匀，得到混合物；以及

将所述混合物放入挤出机中挤出成型，得到所述高密度聚乙烯管。

在一些实施例中，所述挤出机为双螺杆挤出机。