[發明專利]一種輕質高剛HDPE材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111275293.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113980375A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張文華;王振華;王玉海
• 申請（專利權）人: 鶴山聯塑實業發展有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L51/06;C08K7/28;C08K7/14;C08K5/544;C08K5/56;C08K3/34;C08K13/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發明公開了一種輕質高剛HDPE材料及其制備方法和應用，屬于高分子材料技術領域。輕質高剛HDPE材料，以重量份數計，包括如下組分：HDPE 100份、中空玻璃微珠10～20份、一維填料和/或二維填料5～20份，偶聯劑0.05～1份，相容劑2.5～15份。本發明的輕質高剛HDPE材料以中空玻璃微珠協同一維和二維填料作為復合填料，克服傳統增剛填料大幅提高HDPE材料密度的問題，協同增剛HDPE，獲得具有較好剛性和較低密度的HDPE材料，同時以偶聯劑和大分子相容劑改善填料的分散及與樹脂基體的相容性，有效增加了填料與HDPE的界面結合，進一步提高填料對HDPE的增剛作用。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，更具體地，涉及一種輕質高剛HDPE材料及其制備方法和應用。

背景技術

高密度聚乙烯(HDPE)管材由于具有韌性高、耐腐蝕、耐候性好、使用壽命長、節能環保、安裝施工方便等優點，在供水、排水及污水治理等市政埋地管道領域得到廣泛應用。近些年來，在國內經濟快速發展的拉動下，我國HDPE雙壁波紋管發展十分迅速，對大口徑雙壁波紋管的需求日益增加，也給大口徑HDPE雙壁波紋管的性能(特別是環剛度)和制備技術提出更高的要求。在用作埋地排水排污管道時，管道需要較高的環剛度去承受外壓載荷，避免發生變形或破裂等。由于純HDPE模量較低、剛性不高，為了提高HDPE管道的環剛性，一般會加入填料對HDPE進行增強增剛，同時降低管材成本。但普通填料的密度較大，添加填料會導致HDPE管材自重增加，影響管道運輸、鋪設和使用。因此，需要開發輕質高剛HDPE管材用材料。添加填料作為對HDPE雙壁波紋管增剛的高效方法，目前存在“剛-重”不平衡和“性能-成本”矛盾的問題。填料的添加種類和用量都會影響材料的剛性和密度的平衡，為了實現HDPE雙壁波紋管的增剛一般需要增加填料的用量，但較多填料的加入會導致團聚，與樹脂基體的分散性較差，最終影響HDPE雙壁波紋管的密度和機械性能達不到相關要求。

CN105175854A提供了一種增強增韌HDPE中空壁纏繞管，增強增韌HDPE中空壁纏繞管原料重量份為：聚乙烯樹脂55-70份，加工助劑10-25份，粉體填充物15-30份，熱穩定劑0.1-2份，分散劑0.1-3份，粉體表面活化劑1.2-5份，色母料1-5份，其在一定程度上提升了管材的強度和韌度，但仍未解決相關剛-重平衡的問題

發明內容

本發明的目的是克服現有增強增韌HDPE材料不能達到剛-重平衡的的缺陷和不足，提供一種輕質高剛HDPE材料，通過特定的復配填料結合其他添加助劑，在較低密度的情況下保證了整體的良好分散性，有效改善HDPE材料的剛性，達到了剛重平衡的要求。

本發明的另一目的是提供一種輕質高剛HDPE材料的制備方法。

本發明再一目的是提供一種輕質高剛HDPE材料在制備HDPE雙壁波紋管中的應用。

本發明的又一目的在于提供一種HDPE雙壁波紋管。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種輕質高剛HDPE材料，以重量份數計，包括如下組分：

HDPE 100份、中空玻璃微珠10～20份、一維填料和/或二維填料5～20份，偶聯劑0.05～1份，相容劑2.5～15份，

其中，所述中空玻璃微珠的平均直徑D50為16～50μm，真實密度為0.4～0.6g·cm^-3，抗壓強度為6000～28000psi，

相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。

其中，需要說明的是：

利用填料進行增剛，往往導致材料密度提高，增加管材成本，本發明的中空玻璃微珠是一種減重填料，與一維填料和/或二維填料組成復配填料，在增剛的同時可有效降低管材的密度，達到“剛-重”和“性能-成本”的平衡，HDPE材料的密度小、剛性好、環剛度高、抗蠕變性優異。