[發明專利]高密度聚乙烯雙層給水管的加工工藝

在審

• 申請號: 201710089870.4
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106832525A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 韋俊有
• 申請（專利權）人: 廣西金盛科技發展有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L9/02;C08K3/16
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 李瑛

技術領域

本發明涉及管材制備技術領域，具體涉及高密度聚乙烯雙層給水管的加工工藝。

背景技術

目前國內居民用水供應使用管材通常有鐵管、不銹鋼管、PE管等。其中鐵管易生銹，不利于水質清潔；不銹鋼管則成本過高不易于推廣。PE管則雖然具有不易生銹、成本較低的優勢，但仍存在以下不足：1)脆性較強，抗扭性低，若受較大剛性沖擊時容易彎曲變形或斷裂；2)熱膨脹系數較大，受環境溫度影響嚴重，溫度過高或過低極易變形，壽命短；3)抗紫外線能力較差，管壁易出現老化等現象，且具有可燃性，使用范圍受限制。

高密度聚乙烯(HDPE)無毒、價廉、質輕，有較高的剛性，優良的成型加工性，優異的耐濕性及化學穩定性，廣泛應用于許多領域。高密度聚乙烯雙層給水管，管材雙層結構尺寸穩定、均勻平整，作為居民用水供應使用管材具有較大的優勢。然而因HDPE沖擊強度低，難以滿足一些工程領域對性能的需求，為了提高HDPE的應用價值，，需對其進行增韌改性。目前常用的增韌劑種類可分為三類：一是彈性體和/或韌性好模量低的樹脂增韌；二是剛性粒子增韌；三是彈性體與剛性粒子并用增韌。但是彈體增韌劑對HDPE韌性大幅提高的同時剛性明顯降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高密度聚乙烯雙層給水管的加工工藝，該工藝對高密度聚乙烯進行改性，韌性和剛性可同時得到提高。

本發明提供的技術方案是高密度聚乙烯雙層給水管的加工工藝，包括以下步驟：

1)將高密度聚乙烯置于高速混合器，加入物料重量0.1～0.4％的稀土溶液，高速混合5～10min,然后靜置1～3h，將混合物料送入雙螺桿擠出機中擠出，冷卻，造粒，得到改性高密度聚乙烯顆粒；所述稀土溶液是稀土化合物的水溶液，稀土化合物的質量分數為0.1～0.5％；

2)將改性高密度聚乙烯顆粒送入擠出機中擠出，送入模具中復合成型、冷卻、定型，即得成品管材。

高密度聚乙烯是半結晶體結構，包括晶區和無定形區，晶區是由納米厚度的折疊鏈片晶組成，片晶以放射狀形成球晶，聚合物鏈從一個片晶穿過小的無定形區到另一個片晶，將片晶聯結。也就是說高密度聚乙烯晶體是一個近似球體的的不規則多面球晶。

稀土元素原子半徑和離子半徑遠遠大于常見金屬離子，并具有異常活潑的化學性質，能與氫、氧、氮以及許多非金屬、金屬及其化合物作用生成高穩定性化合物和金屬間化合物。稀土元素對碳元素具有很強的親和力，用稀土溶液浸潤高密度聚乙烯樹脂，使得大部分片晶開始發生偏轉，破碎成小晶粒，這些小晶粒由聚合物鏈聯結成層狀取向的富晶區，然而原有的片晶折疊鏈并不發生改變，從而使得多面球晶形狀轉變為扁平狀，從而大大提高了HDPE的韌性、強度和剛性。

步驟1)中，將高密度聚乙烯置于高速混合器中，加入物料重量5～10％的丁腈橡膠，高速混合5～10min，得到第一次混合物料；再加入混合物料總重0.1～0.4％的稀土溶液，高速混合5～10min，然后靜置1～3h，得到第二次混合物料；將第二次混合物料送入雙螺桿擠出機中擠出，冷卻，造粒，得到改性高密度聚乙烯顆粒。

丁腈橡膠(NBR)為極性彈性體，NBR存在兩相結構，一相為富含丁二烯相，另一相為富含丙烯腈(AN)相。由于NBR的兩相結構以及NBR的內部排斥舒張作用，使得NBR中的丁二烯鏈段能夠向HDPE中擴散，并與HDPE分子鏈形成有限纏結。因NBR中有丁二烯雙鍵存在，在共混過程中由于受到熱、力以及氧的作用，也可能產生輕微交聯。NBR的添加可進一步提高HDPE的韌性。在現有技術中NBR改性HDPE，其加入量一般占共混物的15％～25％，只有達到上述加入量，NBR粒子分布密度增加，粒子間距變小，而粒間距是控制沖擊強度的參數，只有基體層厚度小于臨界值(0.6μm)時，才會發生脆韌轉變，韌性才會提高。而在本申請中，由于稀土的浸潤使得HDPE近似球體的部隊則多面體球晶轉變為扁平狀，提高了HDPE密度，因此，只需加入5-10％的NBR即可達到提高抗沖擊強度的效果，大大節約了成本。

所述稀土化合物為稀土元素的氯化物。稀土元素為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)或鈧(Sc)。

作為優選，所述稀土化合物為氯化鑭。

丁腈橡膠中丙烯腈的含量為18％。NBR中AN含量為18％時，極性基團(-CN)含量適中，能與非極性HDPE保持較好的相容性，共混物性能好。