[發明專利]高強度PE及其生產工藝和變螺距結構電熔管件上的應用

無效

• 申請號: 201210105293.0
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102675711A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 孫德剛;盧培豐;婁玉川;王建芬;楊峻峰;劉偉
• 申請（專利權）人: 上海喬治費歇爾亞大塑料管件制品有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K3/34;B29B9/06;C08F110/02;C08F2/44;F16L47/03
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強

技術領域

本發明涉及一種高強度聚乙烯(PE)及其生產方法和在電熔管件上的應用，具體涉及高強度PE及其生產方法和在電熱絲變螺距分布電熔管件上的應用。

背景技術

聚乙烯管是世界上使用最廣泛的塑料管材之一，聚乙烯管的韌性優異、抗沖擊、無毒，并且聚乙烯管可以容易的通過熔化焊接組裝而得到廣泛應用。但是，同時由于聚乙烯固有的低屈服強度在其耐流體靜力性能方面受到限制。采用傳統加工方法得到的聚乙烯制品的晶體主要為球晶，所謂秋晶是指由起始片晶分支的次級片晶在生長過程中發生彎曲和扭曲并沿晶核徑向向各個方向發展而成的晶體。傳統方法加工的PE制品的強度和模量決定于球晶界面區結構、片晶晶界區結構和非晶區結構。PE制品的球晶、片晶和非晶區是靠較低結合能的范德華力結合在一起的，當受外力作用時，球晶、片晶和非晶區的界面間很容易發生滑移，之就是PE制品低模量、低強度的原因。

通過改變聚合物的微觀結構來大幅度提高其強度是高分子材料領域的熱點。分子鏈很長、支鏈很少、末端數很少的超高分子量聚乙烯被認為是制備柔性鏈結構聚合物自增強材料的理想原料。但由于大分子鏈大量纏結，在熔點溫度以上沒有粘流態，而呈高彈態。CN1324886公開了一種蒙脫土納米復合聚烯烴材料及制備方法。上述專利通過層狀硅酸鹽粘土通過庫侖力和共價鍵與聚乙烯基體結合并以納米尺度均勻分散，從而獲得具有優異性能的蒙脫土納米復合聚乙烯材料，但僅用于普通聚乙烯復合材料。CN1253501C中公開了在熔體條件下，采用納米層狀硅酸鹽使超高分子量聚乙烯的大量無規纏結解開，得到具有一定流動性的復合物，再進行自增強處理，得到強度大幅度提高的超高分子量聚乙烯自增強材料。但該納米層狀硅酸鹽是經過插層處理并通過分散劑得到有機粘土的混合物與超高分子量聚乙烯混后后擠出造。由于該納米層狀硅酸鹽與超高分子量聚乙烯之間存在界面能問題，相容性差，嚴重影響了自增強效果。

目前，用于給水、燃氣等市政工程之中埋地管道大多都采用塑料材質的管道。其中需用到大量的電熔管件，為確保管道使用安全有保障，電熔管件的強度要求較管材的要求要高，因此研發低成本高強度管件用材料至關重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度PE及其生產方法和應用，用以解決上述現有技術存在的缺陷和不足。

為實現上述目的，本發明所述的一種高強度PE，其包括如下組分和含量(重量份)：

超高分子量聚乙烯：100份

蒙脫土納米復合聚乙烯：20～100份；

所述超高分子量聚乙烯的年均分子量在150萬以上；

進一步，蒙脫土納米復合聚乙烯的含量優選30～60份，含量過低加工性能差，長期流體靜力強度過低，含量過高，超高分子量聚乙烯自增強性降低；

進一步，所述高強度PE還包括3～6份的活性納米碳酸鈣，活性納米碳酸鈣做為填料在降低成本的同時，保證了韌性和強度，增加了聚乙烯管的市場競爭力。

本發明同時提供了上述的高強度PE的制備方法，其包括以下步驟：

1)蒙脫土納米復合聚乙烯的制備；

2)將原料(重量份)：

超高分子量聚乙烯：100份

蒙脫土納米復合聚乙烯：20～100份

在高速混料機中，攪拌均勻，用雙螺桿擠出機上擠出造粒，即制得高強度PE；

進一步，所述蒙脫土納米復合聚乙烯的制備方法是催化活性中心在蒙脫土層間的乙烯單體原位聚合，得到的蒙脫土片層均勻分散在聚乙烯基體中，具有優異的力學性能；

進一步，所述蒙脫土納米復合聚乙烯中，蒙脫土的百分含量為10％～30％；

進一步，制備方法還包括擠出機熔融擠出，并進行縱向拉伸，得到單向自增強材料。

本發明所述的高強度PE可用于制備變螺距結構電熔管件，由于高強度PE的高強度，高耐蠕變性，使得變螺距結構電熔管件的環境適應力和安全性大大提高，而且使用壽命也能夠顯著延長；

本發明提供的高強度PE中蒙脫土納米復合聚乙烯是通過原位聚合制備而得，因此納米蒙脫土分散性相容性很高，與高分子量聚乙烯共混后，產生協同作用，獲得的材料具有高強度，高耐蠕變性和優異的加工性。由此生產出的變螺距結構電熔管件環境適應力強，安全可靠并且成本低廉，具有廣闊的市場前景。

具體實施方式

實施例1

蒙脫土納米復合聚乙烯的制備：