專利名稱：高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，尤其涉及再生高密 度聚乙烯改性的該類塑料波紋管專用料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)力塑料波紋管，用于后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，作為預(yù)應(yīng)力筋的成孔管道。在后 張預(yù)應(yīng)力技術(shù)中，預(yù)留孔道技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著材料、機(jī)械、工程等技術(shù)的不斷進(jìn)步， 預(yù)留孔道從最早的抽拔管到金屬波紋管，再發(fā)展到目前的塑料波紋管。隨著國家出臺(tái)的一系列基礎(chǔ)設(shè)施投資計(jì)劃，橋梁、大型場館的建設(shè)如火如荼的展 開，不僅對預(yù)應(yīng)力混凝土塑料波紋管有巨大的需求，同時(shí)，對波紋管也提出了更多的技術(shù)要 求。但是，目前的預(yù)應(yīng)力塑料波紋管由單一的高密度聚乙烯加工而成，性能單一，在剛度、韌 性、尺寸穩(wěn)定性、抗拉強(qiáng)度等方面存在不足，而且目前的高密度聚乙烯波紋管相對比較輕， 在混凝土澆筑過程中，容易產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。因此探索綜合性能優(yōu)異的專用料具有重要意義。據(jù)報(bào)道，目前全球廢棄塑料每年總量已經(jīng)超過6000萬噸，而我國每年廢棄塑料已 超過300萬噸。廢棄塑料在土壤中和水中都十分穩(wěn)定，100年后也不會(huì)降解，對地球環(huán)境造 成嚴(yán)重的污染?？梢?，探索廢塑料回收再生利用，提高再生塑料綜合性能也具有極大的意 義。中國發(fā)明專利申請200810182502. 5公開了一種用于生產(chǎn)加筋雙壁波紋管的共 聚物，以重量份數(shù)計(jì)，包括聚丙烯樹脂75-100 ；氯化聚氯乙烯2-15 ；碳酸鈣15-80 ；滑石 粉10-60;聚乙烯蠟分散劑(PE蠟)0. 1-2;硬脂酸(HSt)潤滑劑0. 1-1. 8;鈦酸酯偶聯(lián)劑 (NDZ-IOl)O. 2-3份。該發(fā)明的主要目的是增強(qiáng)管道耐腐性，但是波紋管的拉伸強(qiáng)度、環(huán)剛度 和波紋管的尺寸穩(wěn)定性以及增重效果相對較差；而且使用聚丙烯樹脂，成本相對較高。中國發(fā)明專利2004100660 . 3公開了一種大口徑高密度聚乙烯波紋管高填充改 性母粒的制作工藝，涉及制作聚乙烯波紋管的母粒技術(shù)。其工藝是用超細(xì)碳酸鈣和超細(xì)滑 石粉混合成為復(fù)合粉體，在復(fù)合粉體中加入偶聯(lián)劑在120 140°C下攪拌5 10分鐘，再加 入白油、硬脂酸、羥基硅油和聚乙烯或聚丙烯攪拌均勻后出料，在150 190°C溫度下，經(jīng)平 行雙螺桿擠出機(jī)其混擠出切粒制得。該發(fā)明是采用復(fù)合粉體材料制成的改性母料主要改善 管材彎曲模量、彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，用于大口徑HDPE波紋管生產(chǎn)，而波紋管的環(huán)剛度和波 紋管的尺寸穩(wěn)定性以及增重效果相對較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于拓展廢舊塑料資源再生利用新方法，提供一種低 成本的高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，該專用料制備的波紋管拉伸強(qiáng)度、環(huán) 剛度等綜合力學(xué)性能優(yōu)異，且增重效果好。本發(fā)明還提供上述高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料的制備方法。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，以重量份數(shù)計(jì)，其原料配方包括如 下組分組分含量
再生高密度聚乙烯100
云母粉5-20
硅烷偶聯(lián)劑KH5700. 1-0. 5
馬來酸酐接枝聚乙烯1-6
聚乙烯蠟1-3
抗氧劑10100. 2-0. 5
白礦油0. 3-1. 5
色母粒0. 2-0. 5所述的高密度聚乙烯為再生高密度聚乙烯，是以回收的擠出級或注塑級的廢舊高 密度聚乙烯塑料為原料，經(jīng)過分揀、破碎、清洗后所得的破碎片或破碎片造粒后制得的顆粒 料；所述云母粉、硅烷偶聯(lián)劑、PE蠟加入高速混料機(jī)在800 1200r/min的轉(zhuǎn)速下，溫 度為100°C -130°c條件下混合2-5分鐘，使云母粉表面活化，得到分散均勻的粉狀混合物； 然后依次加入再生高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、抗氧劑、色母粒和分散劑；在轉(zhuǎn)速 為800 1200r/min條件下高速攪拌2_5分鐘，再在轉(zhuǎn)速為100 300r/min條件下低速混 合，冷卻到45°C以下。為進(jìn)一步是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述云母粉粒度優(yōu)選為400-600目。所述云母粉的微觀結(jié)構(gòu)為薄片狀、鱗片狀或板狀。所述再生高密度聚乙烯，在溫度為190°C、5kg砝碼的測試條件下，其熔指 MFR 彡 5. 0g/10min。所述高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料的制備方法先將云母粉、硅烷 偶聯(lián)劑、PE蠟加入高速混料機(jī)，在轉(zhuǎn)速為800 1200r/min，溫度為100°C _130°C條件下混 合2-5分鐘，使云母粉表面活化，得到分散均勻的粉狀混合物；然后依次加入再生高密度聚 乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、抗氧劑、色母粒和分散劑；在轉(zhuǎn)速為800 1200r/min條件下高 速攪拌2-5分鐘，再在轉(zhuǎn)速為100 300r/min條件下低速混合，冷卻到45°C以下；將混合 好的混合料轉(zhuǎn)入螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料。所述螺桿擠出機(jī)優(yōu)選為雙螺桿擠出機(jī)。環(huán)剛度是指管材環(huán)斷面的剛度，是管材抗外壓負(fù)載能力的綜合參數(shù)。本發(fā)明云母粉為無機(jī)粉體，該粉體表面有很多親水基團(tuán)，而高密度聚乙烯具有疏 水性，因此云母粉若不經(jīng)過處理，與高密度聚乙烯是不相容的。硅烷偶聯(lián)劑是分子結(jié)構(gòu)具有 一端親水性而另一端疏水性的物質(zhì)，該物質(zhì)先與云母粉在800 1200r/min的速度下混合， 并且加熱到100°C -130°C后繼續(xù)混合2-5分鐘，在這一過程中，硅烷偶聯(lián)劑親水的基團(tuán)與云 母粉表面的親水基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成分子間較強(qiáng)作用力的共價(jià)鍵。大量硅烷偶聯(lián)劑的 親水基團(tuán)與云母粉表面的親水基團(tuán)形成共價(jià)鍵后，形成了以云母粉為核心，其表面通過化 學(xué)鍵連接了大量的疏水基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑分子，從而達(dá)到使云母粉表面活化的目的。經(jīng)過 活化后的云母粉，因?yàn)槠浔砻鏀y帶大量的疏水基團(tuán)，從而在與高密度聚乙烯熔融共混的過程中，能夠以氫鍵的形式牢固融合在一起，從而使云母粉能夠均勻地分散在高密度聚乙烯 樹脂中，并且云母粉與高密度聚乙烯分子之間形成了強(qiáng)大的界面結(jié)合力。從而提高了專用 料的拉伸強(qiáng)度。云母粉微觀結(jié)構(gòu)為薄片狀、鱗片狀或板狀，具有徑厚比大、硬度高的特點(diǎn)，均勻分 散在高密度聚乙烯樹脂中，能起到剛性骨架的作用，從而可以提高用專用料制造的波紋管 的環(huán)剛度。又由于云母粉為硅酸鹽類物質(zhì)，本身具有極好的尺寸穩(wěn)定性，從而也提高了用本 專利所述專用料制造的波紋管的尺寸穩(wěn)定性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明專利以再生塑料為主要原料，屬于資源循環(huán)再生利用，不僅環(huán)保，而且 能減少新材料的大量消耗，具有低碳、節(jié)能減排的重要意義。(2)本發(fā)明專利為改性再生高密度聚乙烯專用料范疇，通過添加各種改性助劑，在 不降低高密度聚乙烯的主要性能的前提下，能提高以該專用料為原料生產(chǎn)的波紋管的拉伸 強(qiáng)度和環(huán)剛度。(3)云母粉的密度為2. 76 3. 10，為高密度聚乙烯密度的3倍左右，所以云母粉 的加入，能夠增加制品的密度，從而提高制品的重量，產(chǎn)生增重的效果。本發(fā)明專利所用的 礦物增強(qiáng)填料經(jīng)過粉體表面活化處理，不僅能增強(qiáng)專用料的整體力學(xué)性能，而且具有增重 的效果，能改善目前聚乙烯波紋管質(zhì)量輕，在混凝土施工中易上浮的缺陷。(4)本發(fā)明所用的原材料貨源廣泛、價(jià)格低廉，具有較強(qiáng)的價(jià)格競爭力。
具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明要求保護(hù) 的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。實(shí)施例1首先將的云母粉(500目Wkg、硅烷偶聯(lián)劑KH570(佛山市道寧化工有限公 司)0. lkg、PE蠟Ikg加入高速混料機(jī)，在1200r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行共混，同時(shí)加熱升高溫度 到120°C，以1200r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌3分鐘，然后依次加入再生高密度聚乙烯100kg、馬 來酸酐接枝聚乙烯(佛山柏晨高分子材料有限公司)lkg、白礦油(茂名石化)0. ^g、抗氧 劑1010(臺(tái)灣南亞塑膠工業(yè)股份有限公司)0. lkg、色母粒0. ^ig,在120°C的溫度和1200r/ min的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)混合5分鐘，然后轉(zhuǎn)入180r/min的低速進(jìn)行混合，至45°C出料。最后將 混合好的混合料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專 用料。普通高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力波紋管的密度為0. 940g/cm3 0. 965g/cm3 ；經(jīng)檢測，本 實(shí)施例所得的專用料密度為0. 975g/cm3，拉伸屈服強(qiáng)度為18. 4Mpa(GB/T 1040. 1塑料拉伸 性能的測定第1部分總則和GB/T 1040. 2塑料拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑 料的試驗(yàn)條件)，斷裂伸長率為360% (GB/T 1040. 1塑料拉伸性能的測定第1部分總則 和GB/T 1040. 2塑料拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件)，彎曲強(qiáng)度為 34. 7MPa(GB/T 9341塑料彎曲性能試驗(yàn)方法)?？梢姡緦?shí)施例所得的專用料密度更大，具 有更好的增重效果；用本實(shí)施例所得的專用料制成的波紋管環(huán)剛度為6. 3KN/m2(GB/T9647 熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定)，達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JT/T 529-2004預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管)所規(guī)定的不小于6KN/m2的要求，可見本發(fā)明專利所得的專用料能夠提高制品的 環(huán)剛度，且材料綜合性能優(yōu)異。實(shí)施例2首先將的云母粉GOO目)Ukg、硅烷偶聯(lián)劑KH570(佛山市道寧化工有限公 司)0. 2kg, PE蠟2kg加入高速混料機(jī)，在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行共混，加熱升高溫度到 130°C，然后在lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下高速攪拌5分鐘，依次加入再生高密度聚乙烯100kg、馬 來酸酐接枝聚乙烯(佛山柏晨高分子材料有限公司)3kg、白礦油(茂名石化)1. Okg、抗氧 劑1010(臺(tái)灣南亞塑膠工業(yè)股份有限公司)0. :3kg、色母粒0. 4kg，在130°C的溫度和IOOOr/ min的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)混合2分鐘，然后轉(zhuǎn)入lOOr/min的低速進(jìn)行混合，至45°C出料。最后將 混合好的混合料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專 用料。普通高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力波紋管的密度為0. 940g/cm3 0. 965g/cm3，經(jīng)檢測，本 實(shí)施例所得的專用料密度為0. 988g/cm3，可見本實(shí)施例所得的專用料密度更大，具有更好 的增重效果；所測專用料拉伸屈服強(qiáng)度為19. OMpa(GB/T 1040. 1塑料拉伸性能的測定第1 部分總則和GB/T 1040. 2塑料拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件)， 斷裂伸長率為256% (GB/T 1040. 1塑料拉伸性能的測定第1部分總則和GB/T 1040. 2塑 料拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件)，彎曲強(qiáng)度為38. 2MPa(GB/T9341 塑料彎曲性能試驗(yàn)方法)。用本實(shí)施例所得的專用料制成的波紋管，檢測所得環(huán)剛度為 7.4KN/m2，超過了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JT/T 529-2004預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管)所規(guī)定的不 小于6KN/m2的要求，所得的專用料能夠提高制品的環(huán)剛度，且材料綜合性能優(yōu)異實(shí)施例3首先將的云母粉(600目)20kg、硅烷偶聯(lián)劑KH570(佛山市道寧化工有限公 司)0. 4kg、PE蠟3kg加入高速混料機(jī)，在800r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行共混，同時(shí)加熱升高溫度 到100°C，在此溫度下在1200r/min的轉(zhuǎn)速下高速攪拌2分鐘，然后依次加入再生高密度聚 乙烯100kg、馬來酸酐接枝聚乙烯(佛山柏晨高分子材料有限公司W(wǎng)kg、白礦油(茂名石 化)1. ^g、抗氧劑1010(臺(tái)灣南亞塑膠工業(yè)股份有限公司)0. ^g、色母粒0. ^g，在100°C 的溫度和1200r/min的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)混合5分鐘，然后轉(zhuǎn)入300r/min的低速進(jìn)行混合，至 45°C出料。最后將混合好的混合料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力 混凝土用波紋管專用料。普通高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力波紋管的密度為0.940g/cm3 0.965g/cm3。經(jīng)檢測，本 實(shí)施例所得的專用料密度為0. 994g/cm3，可見本實(shí)施例所得的專用料密度更大，具有更好 的增重效果。專用料的拉伸屈服強(qiáng)度為21.3Mpa(GB/T 1040. 1塑料拉伸性能的測定第1部 分總則和GB/T 1040. 2塑料拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件)，斷 裂伸長率為208% (GB/T 1040. 1塑料拉伸性能的測定第1部分總則和GB/T 1040. 2塑料 拉伸性能的測定第2部分模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件)，彎曲強(qiáng)度為46MPa(GB/T 9341塑 料彎曲性能試驗(yàn)方法)。用本實(shí)施例所得的專用料制成的波紋管，其環(huán)剛度為7. 9KN/m2，超 過了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JT/T 529-2004預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管)所規(guī)定的不小于6KN/m2 的要求，所得的專用料能夠提高制品的環(huán)剛度，且材料綜合性能優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)，其原料配 方包括如下組分組分含量再生高密度聚乙烯100云母粉5-20硅烷偶聯(lián)劑KH5700. 1-0. 5馬來酸酐接枝聚乙烯1-6聚乙烯蠟1-3抗氧劑10100. 2-0. 5白礦油0. 3-1. 5色母粒0. 2-0. 5所述的高密度聚乙烯為再生高密度聚乙烯，是以回收的擠出級或注塑級的廢舊高密度 聚乙烯塑料為原料，經(jīng)過分揀、破碎、清洗后所得的破碎片或破碎片造粒后制得的顆粒料；所述云母粉、硅烷偶聯(lián)劑、PE蠟加入高速混料機(jī)在800 1200r/min的轉(zhuǎn)速下，溫度 為100°C -130°C條件下混合2-5分鐘，使云母粉表面活化，得到分散均勻的粉狀混合物；然 后依次加入再生高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、抗氧劑、色母粒和分散劑；在轉(zhuǎn)速為 800 1200r/min條件下高速攪拌2_5分鐘，再在轉(zhuǎn)速為100 300r/min條件下低速混合， 冷卻到45°C以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，其特征在于 所述云母粉粒度為400-600目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，其特征在于 所述云母粉的微觀結(jié)構(gòu)為薄片狀、鱗片狀或板狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料，其特 征在于所述再生高密度聚乙烯，在溫度為190°C、5kg砝碼的測試條件下，其熔指 MFR 彡 5. 0g/10min。
5.權(quán)利要求1所述高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料的制備方法其特征 在于先將云母粉、硅烷偶聯(lián)劑、PE蠟加入高速混料機(jī)，在轉(zhuǎn)速為800 1200r/min，溫度 為100°C -130°C條件下混合2-5分鐘，使云母粉表面活化，得到分散均勻的粉狀混合物；然 后依次加入再生高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、抗氧劑、色母粒和分散劑；在轉(zhuǎn)速為 800 1200r/min條件下高速攪拌2_5分鐘，再在轉(zhuǎn)速為100 300r/min條件下低速混合， 冷卻到45°C以下；將混合好的混合料轉(zhuǎn)入螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力 混凝土用波紋管專用料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料的制備方法其 特征在于所述螺桿擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料及其制備方法，以重量份數(shù)計(jì)，原料配方包括如下組分再生高密度聚乙烯100、云母粉5-20、硅烷偶聯(lián)劑KH570為0.1-0.5、馬來酸酐接枝聚乙烯1-6、PE蠟1-3、白礦油0.3-1.5和色母粒0.2-0.5；制備時(shí)，先將云母粉、硅烷偶聯(lián)劑、PE蠟加入高速混料機(jī)，在轉(zhuǎn)速為800～1200r/min，溫度為100℃-130℃條件下混合2-5分鐘，使云母粉表面活化，得到分散均勻的粉狀混合物；然后依次加入再生高密度聚乙烯等；本發(fā)明高密度聚乙烯預(yù)應(yīng)力混凝土用波紋管專用料成本低、強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定，可滿足橋梁、大跨距建筑等混凝土基建領(lǐng)域的使用要求。
文檔編號(hào)F16L9/12GK102070810SQ20101059117
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者馮愚斌, 王煉石, 瞿騫, 童玉寶 申請人:廣東致順化工環(huán)保設(shè)備有限公司