一種高強度聚乙烯通信管材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度聚乙烯通信管材，其中，組分A包括：高密度聚乙烯100份；硅烷0.5-3.0份；過氧化二異丙苯0.05-0.15份；組分B包括：高密度聚乙烯100份；二月桂酸二丁基錫0.02-1份；助劑組分C包括：抗氧劑0.5-1.5份；二苯甲酮類紫外線吸收劑0.6-0.8份。本發(fā)明通過硅烷交聯(lián)聚乙烯的方式改進了聚乙烯通信管材的配方，提高了管材的強度，具有堅硬的質(zhì)地，并且還具有較好的韌性，耐環(huán)境性能較好。
【專利說明】
一種高強度聚乙烯通信管材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及通信管材領(lǐng)域，尤其是高密度聚乙烯通信管材，具體涉及一種基于高 密度聚乙烯改性的高強度聚乙烯通信管材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PE管材是除PVC管材最常用的管材之一，ro管材具有優(yōu)越的抗腐蝕性、良好的強 度、能夠承受一定應(yīng)變能力，使用壽命長，其具有重量輕、易于安裝、具有良好的柔韌性、耐 低溫等優(yōu)點，應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中。
[0003] 但是，現(xiàn)在常用的PE管材也存在著一些缺陷：強度相對較低，在敷設(shè)或者使用過程 中容易被毀損，并且對環(huán)境的耐候性較差，在寒冷的地區(qū)，溫度零度以下不適合敷設(shè)施工， 這時聚乙烯管容易脆裂;另外PE管易老化，使用壽命較低。
[0004] 為了解決上述問題，開發(fā)研究了高密度聚乙烯管材，高密度聚乙烯管材的使用溫 度范圍較普通PE管材寬，質(zhì)地堅硬而且有韌性，抗內(nèi)壓強度高，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性良好。但 是，我國的高密度聚乙烯管材相對較少，現(xiàn)在希望通過對聚乙烯做一些改性研究，提高聚乙 烯通信管材的強度，提高其耐環(huán)境性能，拓寬其使用環(huán)境的溫度范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種高強度聚乙烯通信管 材及其制備方法，本發(fā)明通過聚乙烯管材配方和制備工藝的改進，提高了管材的強度，具有 堅硬的質(zhì)地，并且還具有較好的韌性，耐環(huán)境性能較好。
[0006] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種高強度聚乙烯通信管材，通信管材的材料包括組分A、組分B和助劑組分C，按 照重量份數(shù)計，所述組分A包括：
[0008] 高密度聚乙烯 100份
[0009] 硅烷 0· 5-3.0份
[0010] 過氧化二異丙苯 0.05-0.15份
[0011] 所述組分B包括：
[0012] 高密度聚乙烯 100份
[0013] 二月桂酸二丁基錫 0.02-1份
[0014] 所述助劑組分C包括：
[0015] 抗氧劑 0.5-1.5 份
[0016] 二苯甲酮類紫外線吸收劑0.6-0.8份，
[0017]其中，所述高密度聚乙烯為PE100級高密度聚乙烯，所述硅烷包括以下中的一種或 幾種：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲 基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0018]進一步優(yōu)選地，所述抗氧劑包括以下中的一種或幾種:丙酸正十八碳醇酯、硫代二 丙酸雙十三醇酯、硫代二丙酸雙十四醇酯、硫代二丙酸雙十二醇酯、硫代二丙酸雙十八醇 酯。
[0019] 進一步優(yōu)選地，所述二苯甲酮類紫外線吸收劑包括以下中的一種或幾種:2_羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-十二烷氧基二苯甲酮。
[0020] 進一步優(yōu)選地，一種制備高強度聚乙烯通信管材的方法，包括以下步驟：
[0021 ]步驟一、按照通信管材材料配方中各組分的比例含量稱取物料，備用；
[0022]步驟二、將組分A中的高密度聚乙烯進行干燥，然后與硅烷、作為引發(fā)劑的過氧化 二異丙苯投入高速混合機中，在4000r/min的速度下，混合3min，將混合的物料投入同向嗤 合平行雙螺桿造粒機中，擠出造粒，獲得A料粒；
[0023] 步驟三、將組分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基錫、以及助劑投入到高速混 合機中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，將混合均勾的物料投入到單螺桿擠出機中，擠 出造粒，獲得B料粒；
[0024] 步驟四、將步驟二中和步驟三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均勻，然后 投入到雙螺桿擠出機中擠出，得到可交聯(lián)的通信管材的材料，然后將材料投入40-55Γ水中 交聯(lián)，制得高強度聚乙烯通信管材材料；
[0025]步驟五、將步驟四中制得的高強度聚乙烯通信管材材料塑化成型制備成管材即 可。
[0026] 進一步優(yōu)選地，所述步驟二中，在同向嚙合平行雙螺桿造粒機中，各階段擠出造粒 的工藝條件為:第一段溫度為140°C，第二段溫度為150°C，第三段溫度為160°C，第四段溫度 為180°C，第五段溫度為190°C，第六段溫度為20(TC，機頭溫度為195°C，熔體溫度為190°C， 喂料速度為19.5r/min，主機轉(zhuǎn)速為40.5r/min，牽引速度為51.5r/min。
[0027] 進一步優(yōu)選地，所述步驟三中在單螺桿擠出機工藝條件為:機筒溫度為160-170 °C，180-190 °C，190-200 °C，200-210 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為20rpm。
[0028] 進一步優(yōu)選地，步驟四中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮濕， 將A料粒和B料粒在80 °C下干燥4-5小時。
[0029] 本發(fā)明的有益效果是：
[0030] 本發(fā)明通過硅烷交聯(lián)聚乙烯的方式改進了聚乙烯通信管材的配方，提高了管材的 強度，具有堅硬的質(zhì)地，并且還具有較好的韌性，耐環(huán)境性能較好。
[0031] 本發(fā)明選用PE100級高密度聚乙烯，其提高了整個材料配方中的力學(xué)性能，耐熱性 和耐環(huán)境應(yīng)力開裂等性能，并且接枝效果好；引發(fā)劑的含量對材料的影響較大，如果過低， 達不到引發(fā)作用，如果過高，在擠出過程中會發(fā)生較大程度的交聯(lián)，造成物料流動性下降， 外觀粗糙，本發(fā)明的引發(fā)劑的含量合適，擠出的材料外觀光滑。
[0032] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例詳細(xì)給出。
【具體實施方式】
[0033] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0034] 實施例1
[0035] 實施例1中公開了一種高強度聚乙烯通信管材的配方，其配方如表1中所示。
[0036]表1實施例1中高強度聚乙烯通信管材配方表
[0037]
[0038] 實施例2
[0039] 實施例2中公開了一種高強度聚乙烯通信管材的配方，其與實施例1的區(qū)別為選用 的硅烷不同，其配方如表2中所示。
[0040] 表2實施例2中高強度聚乙烯通信管材配方表
[0041]
[0042] 實施例3
[0043] 實施例3中公開了一種高強度聚乙烯通信管材的配方，其與實施例1的區(qū)別是選用 的硅烷不同，如表3所不。
[0044] 表3實施例3中高強度聚乙烯通信管材配方表
[0045]
[0046] 實施例4
[0047] 實施例4中公開的配方與實施例1中的區(qū)別是選擇的硅烷不同，其如表4中所示。 [0048]表4實施例4中高強度聚乙烯通信管材配方表
[0049]
[0050]在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)VTMS的水解速度最大，VTES的接枝速度大于VTMS，在制備材料 的時候，如果組分在達到接枝要求前水解程度較慢最佳，因此，選擇乙烯基三乙氧基硅烷 VTES為最佳的硅烷，因此，后續(xù)實施例中，以乙烯基三乙氧基硅烷為例。
[0051 ] 實施例5
[0052]實施例5中公開了一種通信管材的配方，其與實施例1中的區(qū)別是硅烷的含量、弓丨 發(fā)劑含量、以及其它組分的含量不同，如表5中所示。
[0053]表5實施例5中的配方表
[0054]
[0055] 實施例6
[0056] 實施例6公開了一種通信管材的配方，如表6中所示。
[0057] 表6實施例6中的配方表
[0058]
[0059] 對比例
[0060]對比例用相同的高密度聚乙烯和助劑，制備普通的高密度聚乙烯材料，未進行改 性，與上述實施例中的改性后的聚乙烯管材對比。
[0061] 將上述實施例1-6和對比例加工成通信管材，包括以下步驟：
[0062] 步驟一、按照通信管材材料配方中各組分的比例含量稱取物料，備用；
[0063] 步驟二、將組分A中的高密度聚乙烯進行干燥，然后與硅烷、作為引發(fā)劑的過氧化 二異丙苯投入高速混合機中，在4000r/min的速度下，混合3min，將混合的物料投入同向嗤 合平行雙螺桿造粒機中，擠出造粒，獲得A料粒。
[0064] 在上述步驟二中，在同向嚙合平行雙螺桿造粒機中，各階段擠出造粒的工藝條件 為:第一段溫度為140°C，第二段溫度為150°C，第三段溫度為160°C，第四段溫度為180°C，第 五段溫度為190°C，第六段溫度為200°C，機頭溫度為195°C，熔體溫度為190°C，喂料速度為 19.5r/min，主機轉(zhuǎn)速為40.5r/min，牽引速度為51.5r/min。
[0065] 步驟三、將組分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基錫、以及助劑投入到高速混 合機中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，將混合均勾的物料投入到單螺桿擠出機中，擠 出造粒，獲得B料粒。
[0066] 上述步驟三中在單螺桿擠出機工藝條件為：機筒溫度為160-170°C，180-190°C， 190-200 °C，200-210 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為20rpm。
[0067] 步驟四、將步驟二中和步驟三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均勻，然后 投入到雙螺桿擠出機中擠出，得到可交聯(lián)的通信管材的材料，然后將材料投入40-55Γ水中 交聯(lián)，制得高強度聚乙烯通信管材材料。
[0068]步驟五、將步驟四中制得的高強度聚乙烯通信管材材料塑化成型制備成管材即 可。
[0069] 步驟四中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮濕，將A料粒和B料 粒在80 °C下干燥4-5小時。
[0070] 性能測試 [0071] (1)拉伸強度測試
[0072]拉伸強度是PVC材料最基本的性能之一，樣品受到拉力作用，直至斷裂，樣品承受 最大拉伸應(yīng)力，拉伸強度大，性能佳，按照國標(biāo)GB/T1040-2006來測試。
[0073] (2)彎曲強度測試
[0074]彎曲強度測試主要用來檢驗通信管材在承受彎曲載荷作用時的性能，常用彎曲試 驗來評價材料的彎曲性能和塑性變形的程度，依照國標(biāo)GB/T9341-2000。
[0075] (3)沖擊強度性能測試
[0076] 在沖擊載荷的作用下測定材料沖擊強度，沖擊強度用于評價材料抵抗沖擊的能力 或者是判斷材料的脆性或者韌性程度，按照國標(biāo)GB/T1843-1996來測試。
[0077] 對實施例1、實施例5、實施例6和對比例的材料進行性能測試，得到的結(jié)果如表7所 不。
[0078] 表7結(jié)果測試表 [0079]
[0080]由表7中的結(jié)果數(shù)據(jù)可知，用硅烷交聯(lián)聚乙烯后，拉伸強度明顯提高，斷裂伸長率 下降，彎曲強度降低，沖擊強度提高，這是因為硅烷聚乙烯教練后在結(jié)構(gòu)上形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 分子間的作用力增大，提升了材料的力學(xué)性能。
[0081]實施例1、5和6之間對比，可見實施例5的綜合性能相對優(yōu)越，以實施例5作為最佳 實施例。
[0082] 通過上述實施例中，可見對于抗氧劑、二苯甲酮類紫外線吸收劑的選擇對材料性 能的影響不大。
[0083] 因此，對于通信管材材料配方的選擇，選擇合適的硅烷和用量較為重要。
[0084] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種高強度聚乙烯通信管材，通信管材的材料包括組分A、組分B和助劑組分C，其特 征在于，按照重量份數(shù)計，所述組分A包括： 高密度聚乙烯 100份 硅烷 0.5-3.0份 過氧化二異丙苯 0.05-0.15份 所述組分B包括： 高密度聚乙烯 100份 二月桂酸二丁基錫 0.02-1份 所述助劑組分C包括： 抗氧劑 0.5-1.5份 二苯甲酮類紫外線吸收劑 0.6-0.8份， 其中，所述高密度聚乙烯為PE100級高密度聚乙烯，所述硅烷包括以下中的一種或幾 種：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度聚乙烯通信管材，其特征在于，所述抗氧劑包括以 下中的一種或幾種:丙酸正十八碳醇酯、硫代二丙酸雙十三醇酯、硫代二丙酸雙十四醇酯、 硫代二丙酸雙十二醇酯、硫代二丙酸雙十八醇酯。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度聚乙烯通信管材，其特征在于，所述二苯甲酮類紫 外線吸收劑包括以下中的一種或幾種：2_羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二 苯甲酮、2-羥基-4-十二烷氧基二苯甲酮。4. 一種制備權(quán)利要求1-3任意一項中所述的高強度聚乙烯通信管材的方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟一、按照通信管材材料配方中各組分的比例含量稱取物料，備用； 步驟二、將組分A中的高密度聚乙烯進行干燥，然后與硅烷、作為引發(fā)劑的過氧化二異 丙苯投入高速混合機中，在4000r/min的速度下，混合3min，將混合的物料投入同向嗤合平 行雙螺桿造粒機中，擠出造粒，獲得A料粒； 步驟三、將組分B中的高密度聚乙烯、二月桂酸二丁基錫、以及助劑投入到高速混合機 中，在4000r/min的速度下，混合1.5min，將混合均勻的物料投入到單螺桿擠出機中，擠出造 粒，獲得B料粒； 步驟四、將步驟二中和步驟三中得到的A料粒、B料粒以95:5的比例混合均勻，然后投入 到雙螺桿擠出機中擠出，得到可交聯(lián)的通信管材的材料，然后將材料投入40-55°C水中交 聯(lián)，制得高強度聚乙烯通信管材材料； 步驟五、將步驟四中制得的高強度聚乙烯通信管材材料塑化成型制備成管材即可。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制備高強度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，所述步 驟二中，在同向嚙合平行雙螺桿造粒機中，各階段擠出造粒的工藝條件為：第一段溫度為 140°C，第二段溫度為150°C，第三段溫度為160°C，第四段溫度為180°C，第五段溫度為190 °C，第六段溫度為200°C，機頭溫度為195°C，熔體溫度為190°C，喂料速度為19.5r/min，主機 轉(zhuǎn)速為40.5r/min，牽引速度為51.5r/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制備高強度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，所述步 驟三中在單螺桿擠出機工藝條件為:機筒溫度為160-170°(：，180-190°(：，190-200°(：，200-210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20rpm。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制備高強度聚乙烯通信管材的方法，其特征在于，步驟四 中在混合A料粒和B料粒之前，如果混合A料粒和B料粒潮濕，將A料粒和B料粒在80 °C下干燥 4-5小時。
【文檔編號】C08K5/00GK105906926SQ201610527382
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】夏杰
【申請人】吳江佳通光纜有限公司