專利名稱：層狀硅酸鹽改性雙峰高密度聚乙烯纏繞管料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種層狀硅酸鹽改性雙峰高密度聚乙烯材料，尤其適用于耐環(huán)境應力開裂性能和環(huán)剛度要求較高的纏繞管的加工制造。
背景技術：
高密度聚乙烯纏繞管由于無污染、耐腐蝕(可適應濃度在10％以下的酸堿液體)、能耗低、重量輕、安裝簡便、通流量大、壽命長、抗沖擊性能優(yōu)異等特點，近幾年發(fā)展迅速，有逐漸替代能耗高材料(如水泥、鑄鐵、陶瓷等)管材的趨勢，成為排水管和排污管的主要產品。目前國內外主要采用單峰高密度聚乙烯為基本原料制造排水用高密度聚乙烯纏繞管。但由于單峰高密度聚乙烯特別是國產單峰高密度聚乙烯耐環(huán)境應力差，同時環(huán)剛度、耐磨性和韌性也不理想。為了改善其綜合性能，曾嘗試用超細滑石粉、熱塑性彈性體(劉伯元，‘第三代大口徑雙壁波紋管增強增韌母料的研制和應用’，《塑料加工》，2004，39(1)，33-38)、線性低密度聚乙烯(王誠‘共混改性聚乙烯管材材質的研究’，《塑料科技》，1999，08，p5)等進行改性，雖然取得了一些效果，但因單峰高密度聚乙烯基體樹脂本身性能所限仍不盡理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的就是制備一種性能優(yōu)異的高密度聚乙烯纏繞管專用料，大幅度的提高其耐環(huán)境應力開裂性能及環(huán)剛度、耐磨性和韌性等綜合能力。本發(fā)明的另一目的就是提高高密度聚乙烯纏繞管專用料的加工性能，以滿足現(xiàn)行生產工藝的要求。
本發(fā)明選用雙峰高密度聚乙烯作基體樹脂，以層狀硅酸鹽改性的雙峰高密度聚乙烯纏繞管料，其組成成分包括有機蒙托土，雙峰高密度聚乙烯，增韌劑等助劑。其重量配比為有機蒙托土∶雙峰高密度聚乙烯∶增韌劑等助劑＝(15～45％)∶1∶(0.5～5％)。其中有機蒙托土為經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基-R-甲氧基硅烷處理而膨化的蒙托土(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)。增韌劑等助劑可以從聚氧化乙烯，乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物中至少任選一種。
本發(fā)明層狀硅酸鹽改性雙峰高密度聚乙烯纏繞管料的制備方法，是將有機蒙托土和助劑按上述的配比加入到高速混合機中高速混合2～3分鐘，制成均勻的予混料，再與重量比為100％的雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機，升溫至50～230℃，調整轉速100～400轉/分，進行有機蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。其中，有機蒙托土的制備方法為將重量比濃度為1～8％的鈉基蒙托土懸浮水溶液于80℃攪拌滴加過量的5～10％的十六烷基三甲基氯化銨水溶液，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機中，以40～60轉/分的轉速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于30～40℃慢速攪拌10～30分鐘，冷卻，下料，包裝。
本發(fā)明選用雙峰高密度聚乙烯作基體樹脂，其耐環(huán)境應力開裂性能F50》10000h，是單峰高密度聚乙烯樹脂的十倍，環(huán)剛度、耐磨性和韌性也比單峰高密度聚乙烯樹脂高，再用經(jīng)特殊有機化處理后的層狀硅酸鹽(有機蒙托土)對其熔融插層復合改性，其綜合性能又有一定的提高。雙峰高密度聚乙烯熔體粘度高，擠出速率低，加工性能差，很難滿足現(xiàn)行生產工藝的要求。本發(fā)明用層狀硅酸鹽(有機蒙托上)對其改性后，熔體粘度降低，熔體流動速率提高，加工性能改進，從而達到纏繞管專用料的加工性能要求。
聚乙烯系非極性有機化合物，熔融溫度高，熔體粘度大，按通常的共混和熔融很難保證層狀硅酸鹽在聚乙烯熔體中的均勻分散與剝離。本發(fā)明采用經(jīng)特殊有機化處理后的層狀硅酸鹽(有機蒙托土)作復合插層劑以及特定的熔融插層復合改性工藝，保證了層狀硅酸鹽(有機蒙托土)在聚乙烯熔體中的均勻分散與剝離。由于分散相納米材料的大比表面積、強界面活性和高活性的特性，使得改性后的雙峰高密度聚乙烯料生產出的管材具有優(yōu)異的環(huán)剛度、拉伸性能和縱向收縮率。當有機化處理后的層狀硅酸鹽(有機蒙托土)用量為雙峰高密度聚乙烯重量的20～40％時，纏繞管的環(huán)剛度達到最大。
用本發(fā)明方法對雙峰高密度聚乙烯改性前后的性能對比數(shù)據(jù)如表1所示。
表1

表1清楚的說明本發(fā)明層狀硅酸鹽(有機蒙托土)改性雙峰高密度聚乙烯纏繞管料的力學性能和加工性能等綜合性能比改性前有了顯著的提高。作為性能優(yōu)良的高密度聚乙烯纏繞管料，不僅可以滿足現(xiàn)行生產工藝的要求，還可以改變性能優(yōu)異的纏繞管料長期依賴進口的局面，為國家節(jié)約寶貴的外匯。
具體實施例方式
實施例12公斤鈉基蒙托土加水110公斤，分散均勻后，高速攪拌30分鐘，加熱至80℃，滴加十六烷基三甲基氯化銨水溶液(1.8公斤十六烷基三甲基氯化銨溶于26公斤水中)，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機中，以40轉/分的轉速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于40℃慢速攪拌15分鐘，冷卻，下料，包裝。
實施例2將5公斤實施例1制備的有機蒙托土和0.25公斤聚氧化乙烯加入到高速混合機中高速混合3分鐘，制成均勻的予混料，再與25公斤雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機，升溫至200℃，調整轉速300轉/分，進行有機蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。
實施例3將10公斤實施例1制備的有機蒙托土和0.5公斤乙烯-丙烯共聚物加入到高速混合機中高速混合3分鐘，制成均勻的予混料，再與25公斤雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機，升溫至200℃，調整轉速350轉/分，進行有機蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。
權利要求
1.一種層狀硅酸鹽改性雙峰高密度聚乙烯纏繞管料，其特征在于組成成分包括有機蒙托土，雙峰高密度聚乙烯，增韌劑等助劑。其重量配比為有機蒙托土∶雙峰高密度聚乙烯∶增韌劑等助劑＝(15～45％)∶1∶(0.5～5％)。其中有機蒙托土為經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基-R-甲氧基硅烷處理而膨化的蒙托土(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)。增韌劑等助劑可以從聚氧化乙烯，乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物中至少任選一種；
2.如權力要求1所述的層狀硅酸鹽改性雙峰高密度聚乙烯纏繞管料的制備方法，其特征在于將有機蒙托土和助劑按權力要求1所述的配比加入到高速混合機中高速混合2～3分鐘，制成均勻的予混料，再與重量比為100％的雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機，升溫至50～230℃，調整轉速100～400轉/分，進行有機蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。其中，有機蒙托土的制備方法為將重量比濃度為1～8％的鈉基蒙托土懸浮水溶液于80℃攪拌滴加過量的5～10％的十六烷基三甲基氯化銨水溶液，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機中，以40～60轉/分的轉速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于30～40℃慢速攪拌10～30分鐘，冷卻，下料，包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層狀硅酸鹽(有機蒙托土)改性雙峰高密度聚乙烯材料，尤其適用于耐環(huán)境應力開裂性能和環(huán)剛度要求較高的纏繞管的加工制造。選用耐環(huán)境應力開裂性能比單峰高密度聚乙烯大十倍的雙峰高密度聚乙烯，再用經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基－R－甲氧基硅烷(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)處理后的層狀硅酸鹽(有機蒙托土)，通過熔融插層復合改性，使其環(huán)剛度、耐磨性、韌性以及加工性能都得到了顯著的改善，不僅可以滿足現(xiàn)行生產工藝的要求，還可以改變性能優(yōu)異的纏繞管料長期依賴進口的局面，為國家節(jié)約寶貴的外匯。
文檔編號C08K9/00GK1644613SQ200410081468
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權日2004年12月14日
發(fā)明者吳廷祿, 劉忠仁, 薛合倫, 肖雪, 莫敬源 申請人:成都正光納米塑膠有限公司