一種非開挖定向鉆法施工用pe給水管及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種PE組合物及其制備方法和應用，所述組合物由以下按重量份數計算的原料組成：高密度聚乙烯75～85、茂金屬線性低密度聚乙烯10～20、復合填料8～15；所述復合填料由下述重量份的原料組成：硫酸鈣晶須35～45、硅烷偶聯劑 0.5～3、石蠟1～3、滑石粉25～35、超細白炭黑 35～45、馬來酸酐接枝聚乙烯 3～5。本發明的PE組合物制備得到的管材拉伸屈服強度高、剛性好、沖擊強度和環剛度性能優異，適用于非開挖定向鉆法施工。
【專利說明】一種非開挖定向鉆法施工用PE給水管及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于塑料管材【技術領域】，具體涉及一種非開挖定向鉆法施工用PE給水管 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的管道開挖修復或更新方法對城市交通、環境及商業活動造成的影響顯而易 見，特別是長期封路施工造成的交通阻塞越來越難為市民所接受。非開挖施工方式，如犁入 法、定向鉆法、無沙床填埋、襯管法、U型法、爆管法，大大降低了道路開挖量，甚至可以完全 不開挖，這使得修復工程的工期短，施工安全，可以有效克服開挖修復帶來的問題，在對周 圍環境影響最小的情況下完成給水管道的修復及置換，在社會和環境成本方面，非開挖方 法具有明顯的優越性。
[0003] 現有技術中甚少涉及非開挖定向鉆法施工專用的PE管材，而常規的PE管材的拉 伸性能、剛性、沖擊強度及環剛度不足，采用非開挖定向鉆法施工時，容易出現破裂等現象。 因此，開發一種非開挖定向鉆法施工專用PE管材，具有很大意義。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種PE組合物；該PE組合物制備的 管材拉伸屈服強度高、剛性好、沖擊強度和環剛度性能優異，適用于非開挖定向鉆法施工。
[0005] 本發明的另一目的在于提供上述PE組合物的制備方法。
[0006] 本發明的另一目的在于提供上述PE組合物的應用。
[0007] 本發明的目的是通過如下技術方案予以實現的： 一種PE組合物，所述PE組合物由以下按重量份數計算的原料組成： 高密度聚乙烯 75?85; 茂金屬線性低密度聚乙烯 10?20 ; 復合填料 8?15 ; 其中，所述復合填料由以下按重量份數計算的原料組成： 硫酸鈣晶須 35?45 ; 硅烷偶聯劑 0. 5?3 ; 石錯 1?3 ; 滑石粉 25?35 ; 超細白炭黑 35?45; 馬來酸酐接枝聚乙烯 3?5。
[0008] 所述高密度聚乙烯的熔融指數為〇? 2?0? 3g/10min，氧化誘導時間（210° ) > 50min，優選地，所述高密度聚乙烯為聚乙烯P6006N。
[0009] 所述茂金屬線性低密度聚乙烯的密度0. 917g/cm3,熔體流動速率1. 0g/10min， 熔點為119°C，優選地，所述茂金屬線性低密度聚乙烯為mLLDPE(EXCEED1018CA)，生產廠 家為ExxonMobil化學公司。
[0010] 本發明中，硫酸鈣晶須、滑石粉及超細白炭黑，均是市售的用于改性PE管的常規 無機填料。
[0011] 發明人意外發現，當三者以合理的比例下混合，能夠顯著改善PE組合物的拉伸屈 服強度、剛性、沖擊強度和環剛度；如果采用其它的無機填料或其它比例，則無法達到顯著 改善上述性能的效果。
[0012] 優選地，所述超細白炭黑的平均粒徑為10~50nm。
[0013] 優選地，所述復合填料的制備方法如下： 將所述超細白炭黑在100°c下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后與 硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80?120°C下攪拌30?40分鐘，冷卻至常 溫，造粒，平均粒徑為2?4ym。
[0014] 上述PE組合物的制備方法，具體包括如下步驟： 將高密度聚乙烯、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8?12分鐘，升高溫度為110?130°C，攪拌至溫度為40?50°C，熔融擠出，冷卻、 成型，即得所述PE組合物。
[0015] 所述的PE組合物在作為非開挖定向鉆法施工用管材中的應用。
[0016] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明的PE組合物在拉伸屈服強 度高、剛性好、沖擊強度和環剛度性能優異，尤其制作的管材特別適用于非開挖定向鉆法施 工。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的解釋說明，但具體實施例并不對本發明 作任何限定。除非特別說明，實施例中所涉及的試劑、方法均為本領域常用的試劑和方法。
[0018] 實施例中，所述HDPE為聚乙烯P6006N，MLLDPE為ExxonMobi1化學公司的EXCEED 1018CA，所用超細白炭黑的平均粒徑為12nm。
[0019] 其余組分均為常規市售產品。
[0020] 實施例1 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N) 80份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）10份、復合填料10 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 硫酸鈣晶須35份、硅烷偶聯劑0. 5份、石蠟1份、滑石粉25份、超細白炭黑35份、馬來 酸酐接枝聚乙烯3. 5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后 與硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80°C下攪拌35分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0021] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8分鐘，升高溫度為110°C，攪拌至溫度為40°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0022] 實施例2 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N)75份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）15份、復合填料8 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 硫酸鈣晶須40份、硅烷偶聯劑1. 5份、石蠟1. 5份、滑石粉30份、超細白炭黑40份、馬 來酸酐接枝聚乙烯3份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后與 硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在KKTC下攪拌30分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0023] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為10分鐘，升高溫度為120°C，攪拌至溫度為45°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0024] 實施例3 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N)85份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）20份、復合填料15 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 硫酸鈣晶須45份、硅烷偶聯劑3份、石蠟3份、滑石粉35份、超細白炭黑45份、馬來酸 酐接枝聚乙烯5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后與 硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在120°C下攪拌40分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0025] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為12分鐘，升高溫度為130°C，攪拌至溫度為50°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0026] 對照例1 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N) 80份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）10份、復合填料10 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 硫酸鈣晶須35份、硅烷偶聯劑0. 5份、石蠟1份、滑石粉25份、二氧化鈦35份、馬來酸 酐接枝聚乙烯3. 5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后 與硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80°C下攪拌35分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0027] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8分鐘，升高溫度為110°C，攪拌至溫度為40°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0028] 對照例2 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N) 80份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）10份、復合填料10 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 氧化鋁35份、硅烷偶聯劑0. 5份、石蠟1份、滑石粉25份、超細白炭黑35份、馬來酸酐 接枝聚乙烯3. 5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后 與硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80°C下攪拌35分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0029] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8分鐘，升高溫度為110°C，攪拌至溫度為40°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0030] 對照例3 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N) 80份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）10份、復合填料10 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 氧化鎂晶須35份、硅烷偶聯劑0. 5份、石蠟1份、蒙脫土 25份、超細白炭黑35份、馬來 酸酐接枝聚乙烯3. 5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后 與硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80°C下攪拌35分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0031] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8分鐘，升高溫度為110°C，攪拌至溫度為40°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0032] 對照例4 一種PE組合物，它由下述重量份的原料組成的： HDPE(聚乙烯P6006N) 80份、MLLDPE(茂金屬線性低密度聚乙烯）10份、復合填料10 份； 所述的復合填料是由下述重量份的原料組成的： 硫酸鈣晶須20份、硅烷偶聯劑0. 5份、石蠟1份、滑石粉15份、超細白炭黑35份、馬來 酸酐接枝聚乙烯3. 5份； 所述復合填料按照如下制備方法制備所得： 將上述超細白炭黑在100°c下烘10h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后 與硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80°c下攪拌35分鐘，冷卻至常溫，球磨充 分，制成平均粒徑在2~4um的復合材料。
[0033] 所述PE組合物按照如下步驟制備所得： 將聚乙烯P6006N、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏合混煉，混煉 時間為8分鐘，升高溫度為110°C，攪拌至溫度為40°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得。
[0034] 把實施例1?3及對照例1?4所述PE組合物制備成PE給水管，其性能如表1 所示 表1
【權利要求】
1. 一種PE組合物，其特征在于，所述PE組合物由以下按重量份數計算的原料組成： 高密度聚乙烯 75?85; 茂金屬線性低密度聚乙烯 10?20 ; 復合填料 8?15 ; 其中，所述復合填料由以下按重量份數計算的原料組成： 硫酸鈣晶須 35?45 ; 硅烷偶聯劑 0. 5?3 ; 石錯 1?3 ; 滑石粉 25?35 ; 超細白炭黑 35?45; 馬來酸酐接枝聚乙烯 3?5。
2. 根據權利要求1所述的PE組合物，其特征在于，所述高密度聚乙烯為聚乙烯 P6006N。
3. 根據權利要求1所述的PE組合物，其特征在于，所述復合填料的制備方法如下： 將所述超細白炭黑在l〇〇°C下烘10 h，然后和馬來酸酐接枝聚乙烯混合攪拌，冷卻后與 硫酸鈣晶須、硅烷偶聯劑、石蠟、滑石粉混合，在80?120°C下攪拌30?40分鐘，冷卻至常 溫，造粒，平均粒徑為2?4 y m。
4. 權利要求1至3中任一項權利要求所述的PE組合物的制備方法，其特征在于，具 體包括如下步驟：將高密度聚乙烯、茂金屬線性低密度聚乙烯、復合填料混合，進行高速捏 合混煉，升高溫度為110?130°C，混煉時間為8?12分鐘，然后放入冷混機攪拌至溫度為 40?50°C，熔融擠出，冷卻、成型，即得所述PE組合物。
5. 權利要求1至3中任一項權利要求所述的PE組合物在作為非開挖定向鉆法施工用 管材中的應用。
【文檔編號】C08K3/34GK104448465SQ201410615050
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】代營偉, 任朝功, 代衛東 申請人:河南聯塑實業有限公司