專利名稱：改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于給排水器材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，并且還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于聚乙烯管材的技術(shù)信息可以在已公開的中國(guó)專利文獻(xiàn)中見諸，如發(fā)明專利授權(quán)公告號(hào)CN101538384B推薦有“給水用聚乙烯管材”，該專利由高密度聚乙烯70-80%(重量百分)、耐熱聚乙烯15-25% (重量百分)、炭黑含量為50%的色母料4. 5% (重量百分)和抗氧劑264 0. 5%(重量百分)構(gòu)成，由該配方制取的聚乙烯管材雖然客觀上能夠體現(xiàn)其說(shuō)明書第 I頁(yè)第0007段所稱的技術(shù)效果并且適宜用作給水管，但是由于配方中使用的作為新料的高密度聚乙烯的百分含量高達(dá)70-80%，因此有失經(jīng)濟(jì)上的廉價(jià)性；此外，這種管材配方中的高密度聚乙烯由于未被改性，因此斷裂伸長(zhǎng)率雖然能夠滿足中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13663-2000 規(guī)定的彡350的要求，但是很難再有顯著提升的空間，例如達(dá)到500以上，并且耐環(huán)境開裂也不足以達(dá)到令人滿意的程度。鑒于這些因素，該專利方案推薦的聚乙烯管材無(wú)法用于排水排污管，因?yàn)榕潘盼酃苄柚辽贊M足以下要素一是體現(xiàn)廉價(jià)性；二是體現(xiàn)資源的節(jié)約性；三是具有理想的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率；四是適合于非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)。發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN102030937A提供有“一種改性復(fù)合聚乙烯管材的配方”， 由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料構(gòu)成回收的高密度低壓聚乙烯40-60%、回收的中密度低壓聚乙烯5-20%、回收的高壓聚乙烯5-10%、補(bǔ)強(qiáng)劑(金剛石、石墨或超細(xì)煤粉)5-15%和抗氧劑3-15%，從其擇用的原料和說(shuō)明書第0004段中提及的申請(qǐng)?zhí)?00810235124. 2 (公開號(hào) CN101402759A〈名稱為“埋地排污用改性聚乙烯管材”〉)可知，該管材為埋地排污用管材， 由于主原料擇用了廢舊回收的高、中密度低聚乙烯以及高壓聚乙烯，因而能夠體現(xiàn)廉價(jià)性， 但是存在以下缺憾其一，由于專利申請(qǐng)公開的改性劑所包括的前述補(bǔ)強(qiáng)劑、抗氧劑以及著色劑和潤(rùn)滑劑均不具有對(duì)高、中密度低壓聚乙烯及高壓聚乙烯的化學(xué)改性效果，因此并不能表現(xiàn)出理想的斷裂伸長(zhǎng)率和抗拉強(qiáng)度；其二，作為補(bǔ)強(qiáng)劑的金剛石、石墨或超細(xì)煤粉的加入會(huì)導(dǎo)致管材的脆性增大，從而不適宜非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)，也就是說(shuō)，只能適合于開挖性埋設(shè)；其三，縱使適宜開挖性敷設(shè)，則對(duì)使用場(chǎng)合的土質(zhì)具有挑剔性，例如不適宜流沙土質(zhì)環(huán)境埋設(shè)，因?yàn)榱魃骋壮两担率构茏訑嗔?。發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN101696291A揭示有“耐磨超高分子量聚乙烯管材及其制造方法”，由于使用了 280-285萬(wàn)的高分子量聚乙烯，因此韌性及可撓性差，無(wú)法應(yīng)用于非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)；縱觀該專利申請(qǐng)的全文內(nèi)容可知，這種管材為油井用管材，價(jià)格極其昂貴，對(duì)此可以由其擇用的聚乙烯的重量份95-98份得到印證。發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN102101924A介紹有“一種超高分子量聚乙烯管材的加工方法”，該專利申請(qǐng)方案存在以下欠缺，一是超高分子量聚乙烯占比達(dá)90-95%，因此有失廉價(jià)性并且不利于節(jié)約資源；二是作為添加劑的石墨的加入并且擇用了超高分子量的聚乙烯，從而會(huì)使管材脆性增大，影響韌性和可撓性；三是制備方法教導(dǎo)了將原料以20n/min的速度攪拌5min，但是在該工藝條件下比重大的炭黑和石墨會(huì)出現(xiàn)集中沉淀，不利于分散，從而影響管材的質(zhì)量；四是由于專利申請(qǐng)方案直接將原料混合后送入擠出機(jī)擠出，從而缺少了對(duì)原料的預(yù)處理環(huán)節(jié)，例如對(duì)原料先預(yù)干燥，因?yàn)樵趥}(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和自然環(huán)境變化之類因素下，如果不對(duì)聚乙烯原料作水份(含水率)控制，那么會(huì)嚴(yán)重影響管材的質(zhì)量。綜上所述，并不限于上述文獻(xiàn)公開的聚乙烯管材均不適合于非開挖的鉆進(jìn)敷設(shè)使用，所謂的非開挖即為目前廣為使用的非開挖技術(shù)，主要但不限于包括水平定向鉆進(jìn)、頂管、微型隧道、爆管和沖擊等，該技術(shù)自上世紀(jì)90年代傳入我國(guó)，目前被廣泛應(yīng)用于給水、 排水、電力、通信和燃?xì)獾阮I(lǐng)域的新管道敷設(shè)和/或舊管道修復(fù)。非開挖敷設(shè)排水排污管的長(zhǎng)處在于無(wú)需對(duì)道路“開膛破肚”，避免損及道路和建筑物，不破壞環(huán)境，無(wú)泥塵污染以及可避免對(duì)居民正常生活產(chǎn)生干擾；可以穿越河流湖泊、 交通干線(從河流湖泊和交通干線的底部通過(guò))；施工方便并且受地表建筑物干擾?。豢杀荛_地下障礙和不利于鬧市施工的因素；一次性敷設(shè)管道距離長(zhǎng)；鋪管精度高、埋深大、施工周期短、作業(yè)安全速捷和施工成本低，等等。但是，已有技術(shù)中的聚乙烯管材由于存在著難以滿足本申請(qǐng)人在上面提及的諸如廉價(jià)性、資源節(jié)約性、理想的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和可撓性等，從而在一定程度上制約了非開挖敷設(shè)排水排污管的進(jìn)程，也就是說(shuō)，已有技術(shù)中的聚乙烯管材構(gòu)成了制約了非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)排水排污管的瓶頸因素。對(duì)此，業(yè)界雖有改進(jìn)之心，但迄今為止未有良好的應(yīng)對(duì)之策，至少在已公開的專利和非專利文獻(xiàn)中未見諸有可借鑒的技術(shù)啟示。究其原因之一， 領(lǐng)域內(nèi)的人士認(rèn)為聚乙烯管材系成熟產(chǎn)品，不論是原料選擇還是各原料之間的配比難以再有實(shí)質(zhì)性的突破，或者說(shuō)突破的空間微乎其微，從而削弱了人們的創(chuàng)新意識(shí)；之二，唯恐探索徒勞而造成財(cái)力、物力和人力三力俱廢；之三管材生產(chǎn)廠商與管材施工部門存在有失技術(shù)上的互通。針對(duì)上述已有技術(shù)，本申請(qǐng)人作了持久而有益的反復(fù)嘗試，找到了解決問(wèn)題的辦法，并且在嚴(yán)格的保密措施經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明是切實(shí)可行的，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要任務(wù)在于提供一種有利于體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的廉價(jià)性而藉以拓展排水排污管的應(yīng)用范圍、有助于節(jié)約資源而藉以避免對(duì)不可再生性資源的過(guò)度消耗、有益于保障理想的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率以及優(yōu)異的可撓性而藉以滿足非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)要求的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材。本發(fā)明的另一任務(wù)在于提供一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，該方法對(duì)高密度聚乙烯具有理想的增強(qiáng)增韌效果和拔萃的改性效果、能抑制原料含水率而藉以保障管材品質(zhì)并且可確保改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的所述技術(shù)效果的全面體現(xiàn)。為體現(xiàn)完成本發(fā)明的首要任務(wù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其是由以下重量份數(shù)的原料構(gòu)成
廢舊回收的高密度聚乙烯 100份；
線性低密度聚乙烯18-30份；
聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的廢舊回收的高密度聚乙烯為泰國(guó)進(jìn)口的廢舊高密度聚乙烯。在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的廢舊高密度聚乙烯的熔融指數(shù)為
0.55-0. 85g/10min 5kg 190 °C ;灰份為彡 2. 5% ;密度為 0. 955-0. 965g/ cm 3，水份為 (0. 1% ;和抗拉強(qiáng)度為 24-27MPa/ cm 2。在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的線性低密度聚乙烯為不含有開口劑和潤(rùn)滑劑的線性低密度聚乙烯。在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的不含有開口劑和潤(rùn)滑劑的線性低密度聚乙烯為中國(guó)大慶石油化工總廠塑料廠生產(chǎn)銷售的牌號(hào)為7042N的線性低密度聚乙烯。在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的催化劑為茂金屬催化劑。為體現(xiàn)完成本發(fā)明的另一任務(wù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，包括以下步驟
A)備料，按重量份數(shù)取廢舊回收的高密度聚乙烯100份、線性低密度聚乙烯18-30份、 聚乙烯原色料8-15份和催化劑3-6份，得到原料；
B)混料，將原料弓I入混合機(jī)中混合，并且控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制混合時(shí)間，得到混合
料；
C)干燥，將混合料引入干燥機(jī)中干燥，并且控制干燥溫度和控制混合料的含水率，得到待擠出料；
D)熔融擠出，將待擠出料引入螺桿擠出機(jī)中擠出，并且控制擠出溫度，冷卻后得到改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材。在本發(fā)明的更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟B)中所述的控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速是將轉(zhuǎn)速控制為20-25n/min，所述的控制混合時(shí)間是將時(shí)間控制為2_3min。在本發(fā)明的進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟C)中所述的控制干燥溫度是將溫度控制為50-60°C，所述的控制混合料的含水率是將含水率控制為< 0. 1%。在本發(fā)明的又更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟D)中所述的控制擠出溫度是將螺桿擠出機(jī)的溫度控制為一區(qū)170-175°C，二區(qū)175-180°C，三區(qū)180_185°C，四區(qū)160_170°C。本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果其一，由于配方中的大比量的原料使用了廢舊回收的高密度聚乙烯，因而具有經(jīng)濟(jì)性，從而可拓展排水排污管的應(yīng)用；其二，使用回收的高密度聚乙烯可以極致地節(jié)約不可再生的資源；其三，由于配方中使用了與回收的高密度聚乙烯相容性理想的線性低密度聚乙烯，因而可對(duì)高密度聚乙烯改性，使得到的管材的拉伸強(qiáng)度達(dá)到24. 5-27MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)550-750%，并且表現(xiàn)出良好的可撓性；其四，配方中的催化劑取量合理，有助于是改善管材的成型性；其五，提供的制備方法保障了由線性低密度聚乙烯對(duì)廢舊回收的高密度聚乙烯的改性，使增強(qiáng)和增韌效果俱現(xiàn)；其六，由于在付諸擠出之前對(duì)混合料實(shí)施了干燥，使混合料的含水率得以控制，從而確保管材的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :A)備料，按重量份數(shù)稱取廢舊回收的高密度聚乙烯(顆粒料)100份，線性低密度聚乙烯 (顆粒料)20份，聚乙烯原色料15分和茂金屬催化劑(顆粒料)6份，得到原料，本步驟中所述的廢舊回收的高密度聚乙烯是由自泰國(guó)進(jìn)口的廢舊高密度聚乙烯，該廢舊高密度聚乙烯的指標(biāo)如下熔融指數(shù)為0. 65-0. 75g/10min 5kg 190°C，灰份為1% (灰份也可稱雜質(zhì))，密度為0. 965g/ cm 3，水份即含水率為彡0. 1%，抗拉強(qiáng)度為27MPa/ cm 2，本步驟所述的線性低密度聚乙烯擇用由中國(guó)大慶石油化工總廠塑料廠生產(chǎn)銷售的牌號(hào)為7042N的不含有開口劑和潤(rùn)滑劑的線性低密度聚乙烯，本步驟中所述的聚乙烯原色料優(yōu)選而非限于地選用由中國(guó)石化上海分公司銷售的牌號(hào)為PE100YGH041聚乙烯，本步驟中所述的茂金屬催化劑優(yōu)選使用由中國(guó)石油化工研究院研制并銷售的茂金屬催化劑；
B)混料，將由步驟A)得到的原料弓I入混合機(jī)中混合，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為25n/min，混合時(shí)間為2min,得到混合料；
C)干燥，將由步驟B)得到的混合料引入封閉式干燥機(jī)中干燥，干燥機(jī)的溫度控制為 60°C，使混合料的含水率達(dá)到0. 05%，得到待擠出料；
D)熔融擠出，將由步驟C)得到的待擠出料弓I入螺桿擠出機(jī)熔融擠出，螺桿擠出機(jī)的溫度控制如下一區(qū)175°C，二區(qū)178°C，三區(qū)185°C，四區(qū)165°C，冷卻(水噴淋冷卻)后得到改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，該管材具有表一所示的理想的物理性能而適合于用作非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)的排水排污管。實(shí)施例2
僅將步驟A)中的廢舊回收的高密度聚乙烯即廢舊高密度聚乙烯的指標(biāo)值改為熔融指數(shù)為 0. 55-0. 65g/10min 5kg 190°C，灰份為 2%,密度為 0. 955g/ cm 3，水份為 0. 05%, 抗拉強(qiáng)度為24MPa/ cm 2，將線性低密度聚乙烯的重量份數(shù)改為18份，將聚乙烯原色料的重量份數(shù)改為11份，并且選用由中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司生產(chǎn)銷售的牌號(hào)為JHMGC100S的聚乙烯原色料，將茂金屬催化劑的重量份數(shù)改為3份；僅將步驟B)中的混合機(jī)轉(zhuǎn)速改為20n/min，混合時(shí)間改為2min ;僅將步驟C)中的干燥溫度改為50V，混合料的含水率改為0. 08% ;僅將步驟D)中的一區(qū)至四區(qū)的溫度分別改為一區(qū)170°C，二區(qū) 180°C，三區(qū)182°C，四區(qū)170°C。其余均同對(duì)實(shí)施例I的描述。實(shí)施例3
僅將步驟A)中的廢舊回收的高密度聚乙烯即廢舊高密度聚乙烯的指標(biāo)值改為熔融指數(shù)為 0. 75-0. 85g/10min 5kg 190°C，灰份為 I. 5%，密度為 0. 960g/ cm 3，水份為 0. 08%, 抗拉強(qiáng)度為25. 5MPa/ cm 2，將線性低密度聚乙烯的重量份數(shù)改為30份，將聚乙烯原色料的重量份數(shù)改為8份，將茂金屬催化劑的重量份數(shù)改為4. 5份；僅將步驟B)中的混合機(jī)轉(zhuǎn)速改為22n/min，混合時(shí)間改為3min ;僅將步驟C)中的干燥溫度改為55°C，混合料的含水率改為0. 06%;僅將步驟D)中的一區(qū)至四區(qū)的溫度分別改為一區(qū)172°C，二區(qū)175°C，三區(qū) 180°C，四區(qū)160°C。其余均同對(duì)實(shí)施例I的描述。由上述實(shí)施例1-3得到的本發(fā)明的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材經(jīng)測(cè)試具有表一所示的理想的物理性能。表一
權(quán)利要求
1.一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于其是由以下重量份數(shù)的原料構(gòu)成廢舊回收的高密度聚乙烯 100份；線性低密度聚乙烯18-30份；聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于所述的廢舊回收的高密度聚乙烯為泰國(guó)進(jìn)口的廢舊高密度聚乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于所述的廢舊高密度聚乙烯的熔融指數(shù)為0. 55-0. 85g/10min 5kg 190°C ;灰份為彡2. 5% ;密度為0.955-0. 965g/ cm 3，水份為彡 0. 1% ;和抗拉強(qiáng)度為 24_27MPa/ cm 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于所述的線性低密度聚乙烯為不含有開口劑和潤(rùn)滑劑的線性低密度聚乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于所述的不含有開口劑和潤(rùn)滑劑的線性低密度聚乙烯為中國(guó)大慶石油化工總廠塑料廠生產(chǎn)銷售的牌號(hào)為 7042N的線性低密度聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，其特征在于所述的催化劑為茂金屬催化劑。
7.—種如權(quán)利要求I所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，其特征在于包括以下步驟A)備料，按重量份數(shù)取廢舊回收的高密度聚乙烯100份、線性低密度聚乙烯18-30份、 聚乙烯原色料8-15份和催化劑3-6份，得到原料；B)混料，將原料弓I入混合機(jī)中混合，并且控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制混合時(shí)間，得到混合料；C)干燥，將混合料引入干燥機(jī)中干燥，并且控制干燥溫度和控制混合料的含水率，得到待擠出料；D)熔融擠出，將待擠出料引入螺桿擠出機(jī)中擠出，并且控制擠出溫度，冷卻后得到改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，其特征在于步驟B)中所述的控制混合機(jī)的轉(zhuǎn)速是將轉(zhuǎn)速控制為20-25n/min，所述的控制混合時(shí)間是將時(shí)間控制為2-3min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的控制干燥溫度是將溫度控制為50-60°C，所述的控制混合料的含水率是將含水率控制為< 0. 1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材的制備方法，其特征在于步驟D)中所述的控制擠出溫度是將螺桿擠出機(jī)的溫度控制為一區(qū)170-175°C，二區(qū) 175-180°C，三區(qū) 180-185°C，四區(qū) 160_170°C。
全文摘要
一種改性的增強(qiáng)增韌聚乙烯實(shí)壁管材，屬于給排水器材技術(shù)領(lǐng)域。其是由以下重量份數(shù)的原料構(gòu)成廢舊回收的高密度聚乙烯100份；線性低密度聚乙烯18-30份；聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。優(yōu)點(diǎn)具有經(jīng)濟(jì)性，可拓展排水排污管的應(yīng)用；使用回收的高密度聚乙烯可以極致地節(jié)約不可再生的資源；對(duì)高密度聚乙烯改性，使得到的管材的拉伸強(qiáng)度達(dá)到24.5-27MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)550-750%，并且表現(xiàn)出良好的可撓性；配方中的催化劑取量合理，有助于是改善管材的成型性；提供的制備方法保障了由線性低密度聚乙烯對(duì)廢舊回收的高密度聚乙烯的改性，使增強(qiáng)和增韌效果俱現(xiàn)；確保管材的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C08L23/06GK102532665SQ20121000174
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者陸雪榮 申請(qǐng)人:常熟科盈復(fù)合材料有限公司