專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超高分子量聚乙烯改性材料管材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯改性材料管材及其制備方法，屬于聚合物加工應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在許多工程領(lǐng)域都需要應(yīng)用管材，出于降低成本、便于安裝應(yīng)用的目的，市場(chǎng)上出現(xiàn)了大量的以工程塑料為原料的管材，其中，綜合性能比較突出的是PE100，它的抗拉強(qiáng)度大約是25Mpa，抗沖擊強(qiáng)度為20KJ/M2，抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂能力為2000小時(shí)左右，正因?yàn)樗陨硗怀龅膬?yōu)點(diǎn)和優(yōu)良的綜合性能，其被廣泛的應(yīng)用于各種工程中，但，其制造成本相對(duì)比較高，許多主要工程技術(shù)指標(biāo)仍然達(dá)不到一些高質(zhì)量工程的需要，即安全可靠性仍存在不足；為此，市場(chǎng)上又陸續(xù)出現(xiàn)了一些超高分子量聚乙烯材料的管材，盡管超高分子量聚乙烯材料具有理想的材料綜合性能，耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自身潤(rùn)滑、抗沖擊性能在塑料類(lèi)材料中有比較高的值，但是，由于超高分子量聚乙烯表面硬度較低，機(jī)械強(qiáng)度不高，熱變形溫度較低，耐高溫性能較差，粘度較高，流動(dòng)性較差，所以，加工起來(lái)較困難，而且，超高分子量聚乙烯材料的管材相對(duì)PE100而言，其綜合性能略高于PE100，并無(wú)很明顯的性能改進(jìn)，為彌補(bǔ)這些不足，急需對(duì)管材所采用的材料進(jìn)行相應(yīng)的改性，以便于適應(yīng)市場(chǎng)需求的不斷變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種超高分子量聚乙烯改性材料管材及其制備方法，該改性材料管材原料消耗小、成本低，具有極高的耐磨性、優(yōu)良的自潤(rùn)滑性、超強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度、優(yōu)異的阻燃性、極強(qiáng)的不粘性，且能夠抗靜電、耐老化、耐腐蝕。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成，超高分子量聚乙烯105份-165份，聚乙烯臘3份-7份，石墨1.2份-4份，玻璃空心微珠3份-10份，抗靜電劑1.2份-4.5份，阻燃劑1.8份-5.6份；該改性材料管材的抗拉強(qiáng)度不低于46Mpa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的56-74％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的68-82％；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成超高分子量聚乙烯120份-150份，聚乙烯臘3.5份-6份，石墨1.5份-3.5份，玻璃空心微珠4份-9份，抗靜電劑1.5份-3.5份，阻燃劑2份-5份；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成超高分子量聚乙烯135份，聚乙烯臘4.5份，石墨2.5份，玻璃空心微珠6份，抗靜電劑2.5份，阻燃劑3.5份；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，該改性材料管材還包括以下按重量份計(jì)的組分偶聯(lián)劑1.2-2.5份，成核劑0.4-0.9份，抗氧劑1.2-3.6份，分散劑1.8-4.2份，流動(dòng)性改良劑1.2-4.5份；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述超高分子量聚乙烯是基體粘均分子量為200～500萬(wàn)的超高分子量聚乙烯；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述阻燃劑是三氧花二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類(lèi)偶聯(lián)劑中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述成核劑是苯甲酸、熱解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸鹽中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a、配料根據(jù)權(quán)利要求1所述組分，按重量份計(jì)進(jìn)行配料；b、混合把a(bǔ)步驟的配料放入高速混料機(jī)內(nèi)，充分混合均勻；然后c、加熱把混合好的配料放入料倉(cāng)內(nèi)，然后，進(jìn)行連續(xù)加熱，時(shí)間為2～3個(gè)小時(shí)，使溫度達(dá)到175～220度，待配料充分液化；然后d、擠壓把充分液化后的材料由擠壓機(jī)擠出，擠出壓力為10.2～11.5兆帕；然后e、管材型坯成型擠出的原料進(jìn)入管材型坯成型設(shè)備，經(jīng)過(guò)塑化、固形，并脫模后，得到管材型坯；然后f、管材型坯雙向拉伸把得到的管材型坯在熱狀態(tài)下雙向拉伸；然后g、冷卻、定型及切割用45～50度的水把經(jīng)過(guò)雙向拉伸的管材型坯冷卻，繼而定型，再進(jìn)行切割，即得到所述超高分子量聚乙烯改性材料管材產(chǎn)品。
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多年不斷的改進(jìn)，具備優(yōu)良的綜合性能，尤其是具備優(yōu)異的機(jī)械性能，其相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步性，具體的說(shuō)，其有益效果具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)1、高耐磨性在諸多管道材料中，超高分子量聚乙烯的摩擦系數(shù)最小，也最耐磨，而經(jīng)過(guò)多年不斷改進(jìn)的本發(fā)明尤其更甚，其所采用材料的摩擦系數(shù)小于等于0.12，自潤(rùn)滑性極好，是一種理想的加工材料，選用該材料作為設(shè)備的摩擦部件，除可提高耐磨壽命外，還可以收到意想不到的節(jié)能效果，相對(duì)而言，其耐磨性在輸送各種漿體時(shí)比鋼管、不銹鋼管高6-8倍，比聚氯乙烯管道和聚乙烯管道高10-12倍左右，大幅度提高了管道的使用壽命；2、腐蝕性超高分子量聚乙烯是一種飽和分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，故其化學(xué)穩(wěn)定性極高，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種高腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機(jī)溶劑的侵蝕，而本發(fā)明的管材可以在80℃的鹽酸中應(yīng)用，而且在濃度小于75％的濃硫酸、濃度小于20％的硝酸中保持穩(wěn)定的性能；3、機(jī)械性超高分子量聚乙烯改性材料的抗沖擊性和吸收沖擊能極強(qiáng)，無(wú)論是外力強(qiáng)沖擊，還是內(nèi)部壓力波動(dòng)都難以使其開(kāi)裂，其抗沖擊力強(qiáng)度為尼龍66的10-14倍，聚氯乙烯的20-24倍，聚乙烯的4-6倍，特別是在低溫環(huán)境，其沖擊強(qiáng)度反而達(dá)到更高值，超高分子量聚乙烯改性材料的這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障；4、耐候性和抗老化性本發(fā)明采用的超高分子量聚乙烯改性材料抗老化性好，按ASTM(負(fù)荷4.8kg/cm2)，熱變形溫度為90℃，使用溫度可達(dá)120℃，特殊情況下，能夠在更高的溫度下使用，而且韌性極好，它的耐低溫性能也非常優(yōu)異，在-286℃低溫下，仍具有一定的延展性；采用超高分子量聚乙烯改性材料的管道有良好的耐候和抗老化性，一方面，因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┓肿渔溨胁伙柡突蚝苌伲肿恿看?，另一方面，添加了?yōu)質(zhì)改良劑，使得超高分子量聚乙烯管道使用壽命大大超過(guò)了普通聚乙烯管道，使用60年左右，超高分子量聚乙烯管道仍可保持75％-90％的機(jī)械性能；5、電性能本發(fā)明采用的材料具有很優(yōu)良的電性能，它的體積電阻達(dá)10-17-18，體積電阻大，擊穿電壓達(dá)50KV/mm，介電常數(shù)為2.3，在較寬的溫度及頻率范圍內(nèi)，它的電性能變化極??；
6、衛(wèi)生無(wú)毒本發(fā)明采用的材料無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)臭，本身無(wú)腐蝕性，具有生理惰性和生理適應(yīng)性；7、本發(fā)明采用的材料制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，應(yīng)用范圍廣，是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的“以塑代鋼”產(chǎn)品；8、無(wú)垢性本發(fā)明的管道內(nèi)壁能夠抗腐蝕、抗磨損、不結(jié)垢，流動(dòng)阻力很小，可長(zhǎng)期保持流速和流量不減，其內(nèi)徑設(shè)計(jì)可比鋼管減小15.4％-16.2％，可節(jié)約大量材料，降低生產(chǎn)成本；9、阻燃性本發(fā)明克服了超高分子量聚乙烯本身的可燃性，具有很好的阻燃性能，適合于特殊環(huán)境下使用；10、重量輕、安裝方便本發(fā)明的產(chǎn)品柔韌性好，能適應(yīng)各種地質(zhì)情況，可直接彎曲鋪設(shè)；采用法蘭連接，無(wú)需襯墊片，連接快捷、簡(jiǎn)便。
具體實(shí)施例方式
為了能夠更好的說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步性，現(xiàn)給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明作出的進(jìn)一步說(shuō)明，并不能夠理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行一些非實(shí)質(zhì)性的技術(shù)改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成，超高分子量聚乙烯105份，聚乙烯臘3份，石墨1.2份，玻璃空心微珠3份，抗靜電劑1.2份，阻燃劑1.8份；該改性材料管材的抗拉強(qiáng)度不低于46Mpa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的56-60％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的68-70％；所述阻燃劑是三氧花二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種；
基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，該改性材料管材還包括以下按重量份計(jì)的組分偶聯(lián)劑1.2份，成核劑0.4份，抗氧劑1.2份，分散劑1.8份，流動(dòng)性改良劑1.2份；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類(lèi)偶聯(lián)劑中的至少一種；所述成核劑是苯甲酸、熱解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸鹽中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述超高分子量聚乙烯是基體粘均分子量為300萬(wàn)的超高分子量聚乙烯；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a、配料根據(jù)權(quán)利要求1所述組分，按重量份計(jì)進(jìn)行配料；b、混合把a(bǔ)步驟的配料放入高速混料機(jī)內(nèi)，充分混合均勻；然后c、加熱把混合好的配料放入料倉(cāng)內(nèi)，然后，進(jìn)行連續(xù)加熱，時(shí)間為2～3個(gè)小時(shí)，使溫度達(dá)到175～220度，待配料充分液化；然后d、擠壓把充分液化后的材料由擠壓機(jī)擠出，擠出壓力為10.2～11.5兆帕；然后e、管材型坯成型擠出的原料進(jìn)入管材型坯成型設(shè)備，經(jīng)過(guò)塑化、固形，并脫模后，得到管材型坯；然后f、管材型坯雙向拉伸把得到的管材型坯在熱狀態(tài)下雙向拉伸；然后g、冷卻、定型及切割用45～50度的水把經(jīng)過(guò)雙向拉伸的管材型坯冷卻，繼而定型，再進(jìn)行切割，即得到所述超高分子量聚乙烯改性材料管材產(chǎn)品。
實(shí)施例2本實(shí)施例同實(shí)施例1的不同主要在于
一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成，超高分子量聚乙烯165份，聚乙烯臘7份，石墨4份，玻璃空心微珠10份，抗靜電劑4.5份，阻燃劑5.6份；該改性材料管材的抗拉強(qiáng)度不低于52Mpa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的62-68％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的72-78％；所述阻燃劑是三氧花二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，該改性材料管材還包括以下按重量份計(jì)的組分偶聯(lián)劑2.5份，成核劑0.9份，抗氧劑3.6份，分散劑4.2份，流動(dòng)性改良劑4.5份；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類(lèi)偶聯(lián)劑中的至少一種；所述成核劑是苯甲酸、熱解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸鹽中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述超高分子量聚乙烯是基體粘均分子量為400萬(wàn)的超高分子量聚乙烯。
實(shí)施例3本實(shí)施例同實(shí)施例1的不同主要在于一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成，超高分子量聚乙烯135份，聚乙烯臘5份，石墨2.8份，玻璃空心微珠7份，抗靜電劑3.6份，阻燃劑4.2份；該改性材料管材的抗拉強(qiáng)度不低于54.2Mpa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的65-68％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的75-79％；所述阻燃劑是三氧花二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，該改性材料管材還包括以下按重量份計(jì)的組分偶聯(lián)劑1.5份，成核劑0.6份，抗氧劑2.8份，分散劑3份，流動(dòng)性改良劑3.5份；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類(lèi)偶聯(lián)劑中的至少一種；所述成核劑是苯甲酸、熱解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸鹽中的至少一種；基于上述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，所述超高分子量聚乙烯是基體粘均分子量為450萬(wàn)的超高分子量聚乙烯。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成，超高分子量聚乙烯105份-165份，聚乙烯臘3份-7份，石墨1.2份-4份，玻璃空心微珠3份-10份，抗靜電劑1.2份-4.5份，阻燃劑1.8份-5.6份；該改性材料管材的抗拉強(qiáng)度不低于46Mpa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的56-74％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的68-82％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成超高分子量聚乙烯120份-150份，聚乙烯臘3.5份-6份，石墨1.5份-3.5份，玻璃空心微珠4份-9份，抗靜電劑1.5份-3.5份，阻燃劑2份-5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于，按重量份計(jì)，該改性材料管材由以下組分組成超高分子量聚乙烯135份，聚乙烯臘4.5份，石墨2.5份，玻璃空心微珠6份，抗靜電劑2.5份，阻燃劑3.5份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于，該改性材料管材還包括以下按重量份計(jì)的組分偶聯(lián)劑1.2-2.5份，成核劑0.4-0.9份，抗氧劑1.2-3.6份，分散劑1.8-4.2份，流動(dòng)性改良劑1.2-4.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于所述超高分子量聚乙烯是基體粘均分子量為200～500萬(wàn)的超高分子量聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于所述阻燃劑是三氧花二銻、磷酸酯、錫酸鹽和/或十溴聯(lián)苯醚中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和/或鋯類(lèi)偶聯(lián)劑中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材，其特征在于所述成核劑是苯甲酸、熱解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸鹽中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯改性材料管材的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a、配料根據(jù)權(quán)利要求1所述組分，按重量份計(jì)進(jìn)行配料；b、混合把a(bǔ)步驟的配料放入高速混料機(jī)內(nèi)，充分混合均勻；然后c、加熱把混合好的配料放入料倉(cāng)內(nèi)，然后，進(jìn)行連續(xù)加熱，時(shí)間為2～3個(gè)小時(shí)，使溫度達(dá)到175～220度，待配料充分液化；然后d、擠壓把充分液化后的材料由擠壓機(jī)擠出，擠出壓力為10.2～11.5兆帕；然后e、管材型坯成型擠出的原料進(jìn)入管材型坯成型設(shè)備，經(jīng)過(guò)塑化、固形，并脫模后，得到管材型坯；然后f、管材型坯雙向拉伸把得到的管材型坯在熱狀態(tài)下雙向拉伸；然后g、冷卻、定型及切割用45～50度的水把經(jīng)過(guò)雙向拉伸的管材型坯冷卻，繼而定型，再進(jìn)行切割，即得到所述超高分子量聚乙烯改性材料管材產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯改性材料管材及其制備方法，其按重量份計(jì)由以下組分組成，超高分子量聚乙烯105份－165份，聚乙烯臘3份－7份，石墨1.2份－4份，玻璃空心微珠3份－10份，抗靜電劑1.2份－4.5份，阻燃劑1.8份－5.6份；其抗拉強(qiáng)度不低于46MPa，管壁厚度在相同管徑、相同工作壓力條件下是PE100型管材壁厚的56－74％，是超高分子量聚乙烯管材壁厚的68－82％；該方法的步驟有配料、混合、加熱、擠壓、管材型坯成型、管材型坯雙向拉伸、冷卻定型及切割；該管材成本低，具有極高的耐磨性、優(yōu)良的自潤(rùn)滑性、超強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度、優(yōu)異的阻燃性、極強(qiáng)的不粘性，且能夠抗靜電、耐老化、耐腐蝕。
文檔編號(hào)C08K3/24GK101020768SQ20071005407
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者王好占 申請(qǐng)人:王好占