專利名稱：一種功能性聚乙烯管材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯管材領(lǐng)域，尤其涉及一種功能性聚乙烯管材及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯管具有耐腐蝕性強、衛(wèi)生性好、柔韌性好、質(zhì)輕、抗沖擊性能優(yōu)良等優(yōu)點，在給排水以及換熱、采暖管道系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而作為一種聚合物材料，聚乙烯管材的熱傳導能力相對于金屬管是很低的，因此聚乙烯管應(yīng)用在換熱、采暖領(lǐng)域時其熱交換效率較低。提高聚乙烯管材的導熱能力可以提高地埋換熱管道、采暖管道的換熱效率，節(jié)約管道用料以及能源消耗，降低系統(tǒng)成本，有利于聚乙烯管材在地源熱泵、地板采暖等換熱采暖領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。針對塑料制品導熱系數(shù)低的不足，可以通過改變材料的加工技術(shù)，具體就是通過分子鏈取向和結(jié)晶方面的研究來改善材料在一定工藝條件下的導熱系數(shù)，但該方法效果有限。目前最常用的方法是通過塑料的復合改性技術(shù)提高塑料制品的導熱系數(shù)。大量研究表明采用填充改性的方法時只有當導熱填料含量達到一定數(shù)量，填料在基體中形成導熱網(wǎng)鏈時材料的導熱系數(shù)才會有明顯提高。而采用單一填料時往往需要較高含量時才能形成導熱網(wǎng)鏈，但是過多的填料會極大地降低材料的力學性能、抗壓性能、成型加工性能等，從而導致聚乙烯管材性能，特別是長期靜液壓測試無法達到標準的要求。聚合物復合材料的導熱性能取決于填料在基體中形成導熱網(wǎng)鏈的程度以及填料堆積的致密度。與單一填料相比，采用復合填料可以利用不同特性的填料之間的優(yōu)勢互補增加導熱網(wǎng)鏈形成的幾率以及填料堆積的致密度，從而有效提高材料的導熱能力。目前雖然有采用復合填料進行塑料改性的研究，但研究中極少考慮導熱性能與力學性能、加工性能、抗壓性能之間的平衡，因此不適合于管材的生產(chǎn)，尚沒有采用該方法進行功能性聚乙烯管材制備的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個發(fā)明目的在于提供一種功能性聚乙烯管材，采用復合填料改性聚乙烯，在保持聚乙烯管材原有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，有效提高了管材的性能。為了實現(xiàn)上述的目的，采用如下的技術(shù)方案一種功能性聚乙烯管材，包括以下重量份數(shù)的組分
聚乙烯100;
復合填料 1-40 ； 偶聯(lián)劑0. 05-1 ；
改性劑0.05-2。本發(fā)明通過使用復合填料，在低填料含量時明顯提高材料的導熱系數(shù)。低的填料用量有利于保持聚乙烯原有的優(yōu)良力學性能，同時使聚乙烯管材具有高的靜液壓強度，從而可以制備符合標準要求的聚乙烯管材。上述方案中，所述聚乙烯為聚乙烯壓力管道專用料PE100、PE80或PE-RT。上述方案中，所述復合填料包括顆粒狀填料和纖維狀或片狀填料。通過將顆粒狀填料和纖維狀或片狀填料復合使用，一方面纖維狀或片狀填料可以增加顆粒狀填料之間的鏈接程度，另一方面顆粒狀填料可以填充纖維狀或片狀填料之間的空隙，因此在較低填料含量時即可一定程度上形成導熱網(wǎng)鏈，從而在低填料含量時明顯提高材料的導熱系數(shù)。所述顆粒狀填料包括炭黑、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎂、碳化硅中的一種或幾種。所述纖維狀或片狀填料包括碳纖維、氧化鎂晶須、氮化鋁晶須、氧化鋁纖維、碳化硅晶須中的一種或幾種。所述顆粒狀填料和纖維狀或片狀填料的組成比為0. 05-20。上述方案中，所述偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-570或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。本發(fā)明的第二個發(fā)明目的在于提供一種功能性聚乙烯管材的制備方法，以生產(chǎn)出第一個發(fā)明目的提供的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)上述的目的，采用如下的技術(shù)方案一種功能性聚乙烯管材的制備方法， 包括以下步驟
Sl將復合填料和偶聯(lián)劑混合攪拌，然后加入聚乙烯和改性劑共混； S2將混合料擠出成管材，然后真空定徑、冷卻成型。上述方案中，步驟S2采用擠出機擠出管材，擠出機機筒溫度為170_190°C，模頭溫度 180-210°Co與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用顆粒狀填料與纖維狀或片狀填料相結(jié)合的復合填料改性聚乙烯，制備的聚乙烯管材具有良好的導熱性能，同時其各種物理性能指標符合相應(yīng)的地源熱泵、地板采暖等領(lǐng)域中PE類管道產(chǎn)品的國家和行業(yè)標準。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。實施例一
將10份氧化鋁顆粒和碳化硅晶須組成比為1 :1的復合填料，和0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH-550加入高速混合機中，在80°C下攪拌10分鐘；然后加入100份PE100、0. 5份抗氧劑共混；將上述混合料用單螺桿擠出機擠出管材，機筒溫度為170-190°C，模頭溫度為 180-210°C ；擠出的管材經(jīng)真空定徑、冷卻成型后定長切割、包裝。實施例二
將15份碳化硅顆粒和碳纖維組成比為3 1的復合填料，和0. 7份硅烷偶聯(lián)劑KH-570 加入高速混合機中，在80°C下攪拌10分鐘；然后加入100份PE-RT、0. 5份抗氧劑共混；將上述混合料用單螺桿擠出機擠出管材，機筒溫度為170-190°C，模頭溫度為180-210°C;擠出的管材經(jīng)真空定徑、冷卻成型后定長切割、包裝。實施例三
將5份炭黑和氧化鋁纖維組成比為1 :2的復合填料，和0.3份鈦酸酯偶聯(lián)劑KH-401加入高速混合機中，在60°C下攪拌10分鐘；然后加入100份PE80、0. 5份抗氧劑共混；將上述混合料用單螺桿擠出機擠出管材，機筒溫度為170-190°C，模頭溫度為180-210°C;擠出的管材經(jīng)真空定徑、冷卻成型后定長切割、包裝。實施例四
將5份氧化鎂顆粒和氮化鋁晶須組成比為3 1的復合填料，和0. 3份硅烷偶聯(lián)劑 KH-550加入高速混合機中，在70°C下攪拌10分鐘；然后加入100份PE100、0. 5份抗氧劑共混；將上述混合料用單螺桿擠出機擠出管材，機筒溫度為170-190°C，模頭溫度為 180-210°C ；擠出的管材經(jīng)真空定徑、冷卻成型后定長切割、包裝。實施例五
將10份氮化鋁顆粒和氧化鎂晶須組成比為4:1的復合填料，和0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH-550加入高速混合機中，在70°C下攪拌10分鐘；然后加入100份PE100、0. 5份抗氧劑共混；將上述混合料用單螺桿擠出機擠出管材，機筒溫度為170-190°C，模頭溫度為 180-210°C ；擠出的管材經(jīng)真空定徑、冷卻成型后定長切割、包裝。
權(quán)利要求
1.一種功能性聚乙烯管材，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的組分聚乙烯100 ；復合填料 1-40 ；偶聯(lián)劑0. 05-1 ；改性劑0.05-2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述聚乙烯為PE100、PE80 或PE-RT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述復合填料包括顆粒狀填料和纖維狀或片狀填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述顆粒狀填料包括炭黑、 氧化鋁、氮化鋁、氧化鎂、碳化硅中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述纖維狀或片狀填料包括碳纖維、氧化鎂晶須、氮化鋁晶須、氧化鋁纖維、碳化硅晶須中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述顆粒狀填料和纖維狀或片狀填料的組成比為0. 05-20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性聚乙烯管材，其特征在于，所述偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-570或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
8.一種功能性聚乙烯管材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟Sl將復合填料和偶聯(lián)劑混合攪拌，然后加入聚乙烯和改性劑共混；S2將混合料擠出成管材，然后真空定徑、冷卻成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟S2采用擠出機擠出管材，擠出機機筒溫度為170-190°C，模頭溫度180-210°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功能性聚乙烯管材，包括以下重量份數(shù)的組分聚乙烯100；復合填料1-40；偶聯(lián)劑0.05-1；改性劑0.05-2。本發(fā)明還公開了一種功能性聚乙烯管材的制備方法，將復合填料和偶聯(lián)劑混合攪拌，然后加入聚乙烯和改性劑共混，擠出成管材。本發(fā)明采用顆粒狀填料與纖維狀或片狀填料相結(jié)合的復合填料改性聚乙烯，制備的聚乙烯管材具有良好的導熱性能，同時其各種物理性能指標符合相應(yīng)的地源熱泵、地板采暖等領(lǐng)域中PE類管道產(chǎn)品的國家和行業(yè)標準。
文檔編號C08K3/34GK102408610SQ20111035899
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者李統(tǒng)一, 林少全 申請人:聯(lián)塑市政管道(河北)有限公司