[发明专利]一种塑料管材用抗熔垂母粒及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及塑料管材制备技术领域，尤其涉及一种塑料管材用抗熔垂母粒及其制备方法与应用。按重量份计，所述抗熔垂母粒的原料包括以下组分：低密度聚乙烯(LDPE)100份、多壁碳纳米管5～15份、表面改性剂0.1～1份、交联剂0.1～3份、加工助剂2～7份、抗氧剂0.2～3份。本发明通过交联反应制备大分子量，支化结构复杂的交联聚合物，通过制备过程中的特殊反应达成微交联结构，有效的避免了凝胶现象的出现，制备的抗熔垂母粒能够极大地增强管道原材料分子链间的缠绕程度，提高熔体强度，有效降低了熔垂效应的同时，还保证管材制品光滑的表面。

技术领域

本发明涉及塑料管材制备技术领域，尤其涉及一种塑料管材用抗熔垂母粒及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

聚乙烯(PE)管材因其具有质量轻、耐腐蚀、耐磨损、施工快捷、安装方便等优点，现今广泛应用于输排水、输气、输油等市政民用与石油、化工等领域。随着社会发展与科技进步，特别是耐压等级更高的PE100级原材料的开发与使用，聚乙烯管材管径型号不断增大，但管径增大的同时，为满足管材耐内外压力的要求，其管材壁厚也随之增大。伴随而来的问题是由于熔体强度较低，熔体由挤出机模口到冷却定径的过程中，熔体受重力作用而向下熔流或垂落，致管材上部壁厚小于下部壁厚，即“熔垂效应”。传统的克服上述问题的方式是调节模芯到外模的间距，使上部间隙大于下部，为熔垂效应留出余量。然而，本发明人研究发现：这种方法需要不断调节、试验得出适合的间隙参数，不仅调节时间长，而且工艺非常繁琐，即使调节后，当设备重新开机时，仍会出现偏差；更重要的是，即使调节合格，也仅是在标准允许偏差范围内，而无法做到各方向厚度一致。目前，国外也有许多知名石化厂家开发了多种抗熔垂效果较优的聚乙烯管道料，但普遍价格偏高，产品优势并不明显。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种塑料聚烯烃管材用抗熔垂母粒及其制备方法与应用，这种母粒用于管道料中能够极大地增强管道原材料分子链间的缠绕程度，提高熔体强度，有效的降低熔垂效应，又保证有较光滑的管材制品外观。为实现上述发明目的，具体地，本发明公开了以下技术方案：

本发明的第一方面，公开一种塑料管材用抗熔垂母粒，按重量份计，其原料包括以下组分：低密度聚乙烯(LDPE)100份、多壁碳纳米管5～15份、表面改性剂0.1～1份、交联剂0.1～3份、加工助剂2～7份、抗氧剂0.2～3份。

优选地，所述塑料管材用抗熔垂母粒的原料包括以下组分：高压低密度聚乙烯100份、多壁碳纳米管9～12份、表面改性剂0.1～0.5份、交联剂1.5～3份，加工助剂3～5份，抗氧剂1～2份。在上述范围内时，得到的母粒对管材的抗熔垂性能的改善更为明显。

本发明发现：堆积结构较为复杂的多壁碳纳米管便于聚乙烯链段抓取表面，形成结晶点。另外，多壁碳纳米管尺寸长度较长的有利于增加熔体强度，但易结团缠绕不利于分散，而适中的长度既降低了分散难度，又能保证具有一定缠绕度，提高熔体强度。因此，根据本发明的制备方法，所述多壁碳纳米管的管径为1～150nm，长度为0.1～50um，优选为外壁管径50～100nm，长度5～20um。需要说明的是，单壁碳纳米管不具有上述多壁碳纳米管的结构特点，因此，无法等价代替本发明中多壁碳纳米管。

进一步地，所述表面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的任意一种，例如，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或三异硬脂酰基钛酸异丙酯。在本发明中，所述表面改性剂用于提高碳纳米管与树脂基体相容性，辅助分散。