一種高阻燃改性聚乙烯管材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高阻燃改性聚乙烯管材。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯具有較高的強(qiáng)度，能承受一定的應(yīng)變;具有良好的柔韌性和耐低溫性;對酸性和堿性物質(zhì)具有優(yōu)越的抗腐蝕性;重量輕，易加工成型，且便于安裝，目前已被廣泛應(yīng)用于城市供水、排水、城市燃?xì)夤?yīng)以及農(nóng)用灌溉等領(lǐng)域。隨著社會的發(fā)展，人們對聚乙烯管材的性能提出了更高的要求，單純的聚乙烯材料已不能完全滿足社會的需要，往往需要通過物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改性來提高其性能。但是聚乙烯屬于非極性聚合物，與無機(jī)物、極性高分子相容性弱，現(xiàn)有的聚乙烯管材其強(qiáng)度仍不是很理想，再加上其為高分子材料，存在阻燃性欠佳的缺陷，從而限制了聚乙烯管材的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高阻燃改性聚乙烯管材，其強(qiáng)度高，耐壓性好，耐熱性和阻燃性能優(yōu)異，使用壽命長。
[0004]本發(fā)明提出的一種高阻燃改性聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯50-75份、硅樹脂25-50份、聚丙烯10-20份、三元乙丙橡膠2-5份、馬來酸酐接枝聚苯醚3-8份、過氧化叔丁醇0.2-1份、四氧化三鐵2-10份、硫酸鋇2-5份、納米碳酸鈣5-15份、硅酸鈣晶須2-5份、聚丙烯腈纖維3-10份、抗靜電劑0.5-3份、潤滑劑0.2_1份、抗氧劑0.5-1.5份、阻燃劑3-10份；
[0005]其中，所述阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將5-10份聚乙烯、2-5份硅橡膠、0.1-0.5份馬來酸酐和0.01-0.05份過氧化苯甲酰加入混合機(jī)中混合均勻，然后加入擠出機(jī)中進(jìn)行一次造粒得到改性劑;按重量份將5-12份氫氧化鋁納米纖維、3-15份碳納米管、3-15份硼酸鋅、3-10份氫氧化鎂、3-15份滑石粉、2-10份改性劑加入擠出機(jī)中進(jìn)行二次造粒，然后與2-10份磷酸三苯酯、2-10份對苯二酚雙二苯基磷酸酯、5-15份聚苯基膦酸二苯砜酯混合均勻得到所述阻燃劑。
[0006]優(yōu)選地，其原料中，高密度聚乙烯、硅樹脂、聚丙烯的重量比為60-68:35-40:13-17。
[0007]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯62-65份、硅樹脂37-39份、聚丙烯15-20份、三元乙丙橡膠3.5-4.2份、馬來酸酐接枝聚苯醚5.5_7份、過氧化叔丁醇0.5-0.8份、四氧化三鐵5-8.5份、硫酸鋇3.2_4份、納米碳酸鈣9_12份、硅酸鈣晶須3.2_4份、聚丙烯腈纖維5.8-7份、抗靜電劑2-2.8份、潤滑劑0.5-0.8份、抗氧劑0.8-1.2份、阻燃劑7_9份。
[0008]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯63份、硅樹脂38份、聚丙烯19份、三元乙丙橡膠4份、馬來酸酐接枝聚苯醚6.2份、過氧化叔丁醇0.7份、四氧化三鐵7份、硫酸鋇3.8份、納米碳酸鈣10份、硅酸鈣晶須3.6份、聚丙烯腈纖維6份、抗靜電劑2.3份、潤滑劑ο.7份、抗氧劑1份、阻燃劑8份。
[0009]優(yōu)選地，所述抗靜電劑為含鋅聚醚酯酰胺、聚醚酯聚酰亞胺、聚乙二醇十六烷基醚、十二烷基磺酸鈉、氧化石墨烯、炭黑中的一種或者多種的混合物。
[0010]優(yōu)選地，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、環(huán)氧大豆油、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一種或者多種的混合物。
[00?1 ]優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑DNP、抗氧劑CA、抗氧劑246、抗氧劑168中的一種或者多種的混合物。
[0012]優(yōu)選地，所述阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將8份聚乙烯、3.5份硅橡膠、0.4份馬來酸酐和0.02份過氧化苯甲酰加入混合機(jī)中混合均勻，然后加入擠出機(jī)中進(jìn)行一次造粒得到改性劑;按重量份將10份氫氧化鋁納米纖維、10份碳納米管、8份硼酸鋅、7份氫氧化鎂、12份滑石粉、8份改性劑加入擠出機(jī)中進(jìn)行二次造粒，然后與7份磷酸三苯酯、8份對苯二酚雙二苯基磷酸酯、12份聚苯基膦酸二苯砜酯混合均勻得到所述阻燃劑。
[0013]本發(fā)明中，以高密度聚乙烯為主料，配合添加了硅樹脂和聚丙烯對其改性，并添加了三元乙丙橡膠和馬來酸酐接枝聚苯醚作為相容劑，其中相容劑的分子鏈與高密度聚乙烯、硅樹脂和聚丙烯的分子鏈相互纏繞，改善了高密度聚乙烯、硅樹脂和聚丙烯的相容性，顯著提高了管材的抗沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，同時賦予管材優(yōu)異的耐熱性、耐腐蝕性、耐水性和耐磨性，另外馬來酸酐接枝聚苯醚中的馬來酸酐與體系中的四氧化三鐵、硫酸鋇、納米碳酸鈣進(jìn)行作用，提高了無機(jī)填料與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，顯著提高了管材的耐熱性、耐老化性和耐腐蝕性;硅酸鈣晶須和聚丙烯腈纖維加入體系中，在基體中形成了三維的交叉結(jié)構(gòu)，大幅度提高了管材的力學(xué)性能和耐長期蠕變性能，防止了因四氧化三鐵、硫酸鋇和納米碳酸鈣的加入引起的強(qiáng)度降低的缺陷，改善了管材的綜合性能;在阻燃劑的制備過程中，首先選擇了馬來酸酐和硅橡膠與聚乙烯進(jìn)行反應(yīng)，成功的將馬來酸酐和硅橡膠接枝到了聚乙烯分子中，因其中含有的硅組分，大幅度降低了聚乙烯的分解溫度，賦予管材一定的阻燃性，且分解過程中產(chǎn)生的二氧化硅提高了體系分解的殘余率，進(jìn)一步改善了體系的阻燃性，之后按一定的比例與氫氧化鋁納米纖維、碳納米管、硼酸鋅、氫氧化鎂、滑石粉混合造粒后，再與磷酸三苯酯、對苯二酚雙二苯基磷酸酯和聚苯基膦酸二苯砜酯混合得到阻燃劑，將得到的阻燃劑加入體系中，在體系中分散均勻，使各物質(zhì)的阻燃性能協(xié)同，在管材燃燒的過程中形成了堅(jiān)硬致密的碳化層，并降低了管材的熱釋放速率，減慢了管材的熱分解速率，減少了發(fā)煙量，顯著提高了管材的耐熱性和阻燃性，并起到了一定的抑煙效果。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]實(shí)施例1
[0016]本發(fā)明提出的一種高阻燃改性聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯75份、硅樹脂25份、聚丙烯20份、三元乙丙橡膠2份、馬來酸酐接枝聚苯醚8份、過氧化叔丁醇0.2份、四氧化三鐵10份、硫酸鋇2份、納米碳酸鈣15份、硅酸鈣晶須2份、聚丙烯腈纖維10份、抗靜電劑0.5份、潤滑劑1份、抗氧劑0.5份、阻燃劑10份；
[0017]其中，所述阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將5份聚乙烯、5份硅橡膠、0.1份馬來酸酐和0.05份過氧化苯甲酰加入混合機(jī)中混合均勻，然后加入擠出機(jī)中進(jìn)行一次造粒得到改性劑;按重量份將5份氫氧化鋁納米纖維、15份碳納米管、3份硼酸鋅、10份氫氧化鎂、3份滑石粉、10份改性劑加入擠出機(jī)中進(jìn)行二次造粒，然后與2份磷酸三苯酯、10份對苯二酚雙二苯基磷酸酯和5份聚苯基膦酸二苯砜酯混合均勻得到所述阻燃劑。
[0018]實(shí)施例2
[0019]本發(fā)明提出的一種高阻燃改性聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯50份、硅樹脂50份、聚丙烯10份、三元乙丙橡膠5份、馬來酸酐接枝聚苯醚3份、過氧化叔丁醇1份、四氧化三鐵2份、硫酸鋇5份、納米碳酸鈣5份、硅酸鈣晶須5份、聚丙烯腈纖維3份、十二烷基磺酸鈉1.5份、氧化石墨烯1.5份、硬脂酸鈣0.2份、抗氧劑1681.5份、阻燃劑3份；
[0020]其中，所述阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將10份聚乙烯、2份硅橡膠、0.5份馬來酸酐和0.01份過氧化苯甲酰加入混合機(jī)中混合均勻，然后加入擠出機(jī)中進(jìn)行一次造粒得到改性劑;按重量份將12份氫氧化鋁納米纖維、3份碳納米管、15份硼酸鋅、3份氫氧化鎂、15份滑石粉、2份改性劑加入擠出機(jī)中進(jìn)行二次造粒，然后與10份磷酸三苯酯、2份對苯二酚雙二苯基磷酸酯和15份聚苯基膦酸二苯砜酯混合均勻得到所述阻燃劑。
[0021]實(shí)施例3
[0022]本發(fā)明提出的一種高阻燃改性聚乙烯管材，其原料按重量份包括以下組分:高密度聚乙烯62份、硅樹脂39份、聚丙烯15份、三元乙丙橡膠4.2份、馬來酸酐接枝聚苯醚5.5份、過氧化叔丁醇0.8份、四氧化三鐵5份、硫酸鋇4份、納米碳酸鈣9份、硅酸鈣晶須4份、聚丙烯腈纖維5.8份、含鋅聚醚酯酰胺0.5份、聚醚酯