一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強HDPE給水管材的制作方法

本發明涉及建材技術領域，具體涉及一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材。

背景技術：

常規hdpe給水管材在生產過程中，一般采用hdpe樹脂和黑色母共混擠出生產，但由于碳黑表面的非極性以及親水性，在加工儲存過程中容易團聚及吸潮，導致在hdpe聚合物中難以均勻分散，明顯影響管材的強度、氧化誘導時間和靜液壓強度等性能。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提出一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材。

為實現本發明目的，采用的技術方案是：一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材，所述納米碳黑增強hdpe給水管材的制備方法包括納米炭黑表面處理、黑色母粒的制備、給水管材的擠出成型和材料性能測試4個步驟，所述hdpe給水管材包括hdpe樹脂90％～95％和高光黑色母粒5％～10％，所述高光黑色母粒包括hdpe樹脂40％～60％、處理后的納米碳黑30％～50％、潤滑劑2％～5％、加工助劑3％～8％、抗氧劑1％～3％和光穩定劑2％～4％，所述處理后的納米碳黑包括納米碳黑80％～90％、聚烯烴類超分散劑5％～10％、接枝共聚物類超分散劑2％～6％和表面增效劑1％～5％。

優選的，所述聚烯烴類超分散劑為甲基丙烯酸甲酯類分散劑和端基聚異丁烯類分散劑，所述接枝共聚物類超分散劑為水溶性高分子分散劑和乳液分散劑。

優選的，所述潤滑劑為聚烯烴低聚物、硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑，所述加工助劑為硅烷交聯聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、無氟聚合物、甲基丙烯酸酯類和馬來酸酐及其接枝物類。

優選的，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、受阻胺類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑和抗水解劑，所述光穩定劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。

優選的，所述hdpe給水管材的制備方法如下：

1).納米炭黑表面處理：按比例稱量納米碳黑和超分散劑，通過高速風送的方式將納米碳黑均勻送至高速攪拌機內，在恒溫攪拌狀態下將表面增效劑、超分散劑以霧化的方式加入，繼續恒溫攪拌，充分浸潤納米碳黑粉體，最后過濾、洗滌、干燥、粉碎和存儲得到處理后的納米碳黑；

2).黑色母粒的制備：按高光黑色母粒的配比比例稱量處理后的納米碳黑、hdpe樹脂、潤滑劑、抗氧劑和光穩定劑進行均勻混合，混合后通過密煉機密煉成均勻熔體，將成型后的均勻熔體通過單螺桿擠出機擠出造粒，采用水冷拉條切粒或水環熱切等方式切粒，制得高光黑色母粒；

3).給水管材的擠出成型：按hdpe給水管材的配比比例稱量制得的黑色母粒和hdpe樹脂，通過單螺桿擠出機擠出管材型胚、通過定徑套、冷卻水箱、牽引機、切割機和翻板架設備制得成型管材，管材擠出口模處加裝聚四氟乙烯型胚環，以提高管材表面光澤度及光亮度。

4).材料性能測試:將經以上工序生產的hdpe給水管材使用測試設備分別測試其拉伸強度≥25mpa，測試其焊接拉伸強度≥25mpa，測試其斷裂伸長率≥600％，測試其碳黑含量2％～3％，測試其氧化誘導時間(200℃)≥80min，測試其縱向回縮率≤2％，測試其碳黑分散等級≤等級2，測試其表面光亮度≥60°以及測試其靜液壓是否不破裂不滲漏。

優選的，所述hdpe樹脂在額定溫度為190℃和額定負荷為5kg時的熔融指數為0.25～0.4g/10min。

優選的，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟1中的恒溫恒速攪拌反應時間設置為0.5～1h。

優選的，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟2中的密煉溫度設置為125℃～145℃，密煉時間設置為6～12min。

優選的，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟2中的擠出造粒溫度設置為165℃～180℃。

優選的，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟3中的單螺桿擠出溫度設置為180～195℃，模具溫度設置為190～210℃。

本發明的有益效果為：本發明超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材中合理的原材料選擇，合理的原材料配比，所制得的高光黑色母粒中納米碳黑具備比表面積大，著色能力強，光穩定性好，增強效果明顯的優點，利用本發明高光黑色母粒所制得的hdpe給排水管材在強度、抗氧化程度和靜液壓強度方面有著顯著的提升。

附圖說明

圖1是本發明超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材的原材料配比表。

圖2是本發明超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材的制備方法工藝流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1所示，本發明采用的技術方案為：一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材，所述納米碳黑增強hdpe給水管材配比方法如下：

實施例1

高光hdpe給水管材原料配比：hdpe樹脂90％和高光黑色母粒10％；高光黑色母粒原料配比為hdpe樹脂48％、處理后的納米碳黑38％、潤滑劑5％、加工助劑3％、抗氧劑2％和光穩定劑4％；處理后的納米碳黑原料配比為納米碳黑81％、聚烯烴類超分散劑10％、接枝共聚物類超分散劑6％和表面增效劑3％。

其中，聚烯烴類超分散劑為端基聚異丁烯類分散劑；接枝共聚物類超分散劑為水溶性高分子分散劑；潤滑劑為聚烯烴低聚物；加工助劑為硅烷交聯聚乙烯共聚物；抗氧劑為受阻酚類抗氧劑；光穩定劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。

實施例2

高光hdpe給水管材原料配比：hdpe樹脂95％和高光黑色母粒5％；高光黑色母粒原料配比為hdpe樹脂50％、處理后的納米碳黑40％、潤滑劑2％、加工助劑3％、抗氧劑2％和光穩定劑3％；處理后的納米碳黑原料配比為納米碳黑85％、聚烯烴類超分散劑10％、接枝共聚物類超分散劑2％和表面增效劑3％。

其中，聚烯烴類超分散劑為甲基丙烯酸甲酯類分散劑；接枝共聚物類超分散劑為乳液分散劑；潤滑劑為硅烷偶聯劑；加工助劑為聚乙烯接枝共聚物；抗氧劑為受阻胺類抗氧劑；光穩定劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。

實施例3

高光hdpe給水管材原料配比：hdpe樹脂94％和高光黑色母粒6％；高光黑色母粒原料配比為hdpe樹脂51％、處理后的納米碳黑39％、潤滑劑2％、加工助劑3％、抗氧劑1％和光穩定劑4％；處理后的納米碳黑原料配比為納米碳黑81％、聚烯烴類超分散劑10％、接枝共聚物類超分散劑6％和表面增效劑3％。

其中，聚烯烴類超分散劑為甲基丙烯酸甲酯類分散劑；接枝共聚物類超分散劑為水溶性高分子分散劑；潤滑劑為鈦酸酯偶聯劑；加工助劑為甲基丙烯酸酯類；抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑；光穩定劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。

實施例4

高光hdpe給水管材原料配比：hdpe樹脂92％和高光黑色母粒8％；高光黑色母粒原料配比為hdpe樹脂49％、處理后的納米碳黑41％、潤滑劑2％、加工助劑3％、抗氧劑3％和光穩定劑2％；處理后的納米碳黑原料配比為納米碳黑88％、聚烯烴類超分散劑6％、接枝共聚物類超分散劑3％和表面增效劑3％。

其中，聚烯烴類超分散劑為端基聚異丁烯類分散劑；接枝共聚物類超分散劑為乳液分散劑；潤滑劑為鋁酸酯偶聯劑；加工助劑為馬來酸酐及其接枝物類；抗氧劑為受阻酚類抗氧劑；光穩定劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。

請參閱圖2所示，本發明采用的技術方案為：一種超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材，所述hdpe給水管材的制備方法如下：

1).納米炭黑表面處理：按比例稱量納米碳黑和超分散劑，通過高速風送的方式將納米碳黑均勻送至高速攪拌機內，在恒溫攪拌狀態下將表面增效劑、超分散劑以霧化的方式加入，繼續恒溫攪拌，充分浸潤納米碳黑粉體，最后過濾、洗滌、干燥、粉碎和存儲得到處理后的納米碳黑；

2).黑色母粒的制備：按高光黑色母粒的配比比例稱量處理后的納米碳黑、hdpe樹脂、潤滑劑、抗氧劑和光穩定劑進行均勻混合，混合后通過密煉機密煉成均勻熔體，將成型后的均勻熔體通過單螺桿擠出機擠出造粒，采用水冷拉條切粒或水環熱切等方式切粒，制得高光黑色母粒；

3).給水管材的擠出成型：按hdpe給水管材的配比比例稱量制得的黑色母粒和hdpe樹脂，通過單螺桿擠出機擠出管材型胚、通過定徑套、冷卻水箱、牽引機、切割機和翻板架設備制得成型管材，管材擠出口模處加裝聚四氟乙烯型胚環，以提高管材表面光澤度及光亮度。

4).材料性能測試:將經以上工序生產的hdpe給水管材使用測試設備分別測試其拉伸強度≥25mpa，測試其焊接拉伸強度≥25mpa，測試其斷裂伸長率≥600％，測試其碳黑含量2％～3％，測試其氧化誘導時間(200℃)≥80min，測試其縱向回縮率≤2％，測試其碳黑分散等級≤等級2，測試其表面光亮度≥60°以及測試其靜液壓是否不破裂不滲漏。

進一步地，所述hdpe樹脂在額定溫度為190℃和額定負荷為5kg時的熔融指數為0.25～0.4g/10min。

進一步地，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟1中的恒溫恒速攪拌反應時間設置為0.5～1h。

進一步地，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟2中的密煉溫度設置為125℃～145℃，密煉時間設置為6～12min。

進一步地，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟2中的擠出造粒溫度設置為165℃～180℃。

進一步地，所述高光hdpe給水管材成型方法中步驟3中的單螺桿擠出溫度設置為180～195℃，模具溫度設置為190～210℃。

在本發明中，本發明超分散劑表面活化處理納米碳黑增強hdpe給水管材中合理的原材料選擇，合理的原材料配比，所制得的高光黑色母粒中納米碳黑具備比表面積大，著色能力強，光穩定性好，增強效果明顯的優點，利用本發明高光黑色母粒所制得的hdpe給排水管材在強度、抗氧化程度和靜液壓強度方面有著顯著的提升。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。