一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，属于工程塑料技术领域。本发明专利技术超高分子量聚乙烯管材，主要由以下质量百分数的原料制成：聚乙烯92‑96％，高分子蜡1‑2％，改性蒙脱土2‑3.5％，改性纳米二硫化钼0.5‑1％，石墨烯0.2‑0.8％，抗老化剂0.1‑0.3％。本发明专利技术超高分子量聚乙烯管材明显改善了超高分子量聚乙烯的熔融流动性，且分块挤出与组装，显著提高了超高分子量聚乙烯管材的力学性能及生产、运输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法
本专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯管材及其制备方法，属于工程塑料

技术介绍
超高分子量聚乙烯管材以其优异的力学性能和自润滑性能逐渐代替其他传统材料的管材广泛应用于矿物输送、灌溉、市政排水、石油以及矿山与隧道施工安全逃生等行业。但由于超高分子量聚乙烯的熔融流动性差，挤出成型困难，尤其是大口径厚壁管材的挤出，挤出速度是制约生产效率的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯管材，在保证具有良好力学性能的同时解决了超高分子量聚乙烯的熔融流动性差，挤出成型困难的技术问题。本专利技术第二个目的在于提供一种超高分子量聚乙烯管材的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种超高分子量聚乙烯管材，主要由以下质量百分数的原料制成：聚乙烯92-96％，高分子蜡1-2％，改性蒙脱土2-3.5％，改性纳米二硫化钼0.5-1％，石墨烯0.2-0.8％，抗老化剂0.1-0.3％。所述超高分子量聚乙烯管材原料成分中还包括有机颜料0.2-0.3％。所述聚乙烯的粘均分子量为250～800万。分子量为250～800万的超高分子量聚乙烯是管材的为主要成分，具有优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀、耐低温等性能。所述高分子蜡的粘均分子量为2000～3000。高分子蜡是一种聚烯烃合成蜡，其熔融粘度低，分散性好，可改善超高分子量聚乙烯的熔融流动性。所述改性蒙脱土为有机改性蒙脱土。所述有机改性蒙脱土为碳原子数在16以上的长链烷基三甲基溴化铵插层改性的蒙脱土。有机改性蒙脱土优选十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土或十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土。所述改性纳米二硫化钼为硅烷偶联剂KH570改性纳米二硫化钼。所述抗老化剂为复合抗老化剂，具体为受阻酚/亚磷酸酯复合抗老化剂，其中受阻酚与亚磷酸酯的质量比为1∶1。抗老化剂保护管材抵抗环境侵蚀，提高耐老化能力。改性蒙脱土是经过长链脂肪族季铵盐改性的插层纳米蒙脱土，具有分子链解缠作用，能明显改善超高分子量聚乙烯的熔融流动性，并提高制品的力学性能；石墨烯可起到超高分子量聚乙烯熔融挤出过程的大分子解缠作用，提高挤出速度；纳米二硫化钼可降低大分子与挤出机之间的摩擦力，同时也可提高制品力学性能。上述三种填料具有协同作用，缺一不可。所述超高分子量聚乙烯管材，除了整体挤出成型外，还可以分块挤出成型。所述超高分子量聚乙烯管材，由4～8块弧形板榫接而成，所述弧形板沿轴向的两侧分别设有用来榫接的燕尾和燕尾槽。所述超高分子量聚乙烯管材，可根据挤出的1/4-1/8管道制品配合装配成整体管道，并根据长度加固2～6道紧固圈。所述超高分子量聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：按配方量取各原料混匀，得混合料；将混合料放入料仓，175℃保温1～2h，之后经螺杆挤出机挤出进入管材模具，分流融合成型，经冷却定型，固化成型即得；所述挤出为整体挤出或分块挤出。所述混匀为在高混机中混匀，所述高混机的转速为1000～1500转/分钟。所述混匀所用时间为2～5分钟。所述螺杆挤出机的挤出压力设定为4-12Mpa。所述螺杆挤出机的机筒温度设定为四区：一区180～190℃，二区190～205℃，三区210～230℃，四区230～250℃；口模温度设定为四区，一区230～250℃，二区230～210℃，三区195～210℃，四区180℃。所述螺杆挤出机的螺杆转速为15～40转/min，牵引速度为0.5～10m/min。所述螺杆挤出机口模根据管道实际直径尺寸制成两边带有燕尾和燕尾槽的扇面。本专利技术超高分子量聚乙烯管材，原料简单，将长链烷基改性蒙脱土、二硫化钼、石墨烯三种填料协同作用，能明显改善超高分子量聚乙烯的熔融流动性，大大提高了超高分子量聚乙烯管材的力学性能。本专利技术超高分子量聚乙烯管材既可用于整体，又可用于分块挤出。本专利技术超高分子量聚乙烯管材的制备方法，其主要特点是通过工艺配方优化设计管道外观及其口模设计、挤出工艺参数设计，实现了大口径超高分子量聚乙烯管材原料添加剂量少、分块快速挤出与现场装配成型，提高了生产效率，方便运输且运输装载量大，综合成本明显降低。附图说明图1为本专利技术弧形板模口示意图；图2为本专利技术弧形板榫接示意图；图3为本专利技术超高分子量聚乙烯管材示意图。具体实施方式以下结合实施例进一步阐述本专利技术，但并不限制本专利技术的内容。实施例1本专利技术超高分子量聚乙烯管材，由以下质量百分数的原料制成：分子量为250万的聚乙烯96％，分子量为2000的高分子蜡1％，十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土2％，硅烷偶联剂KH570改性纳米二硫化钼0.5％，石墨烯0.2％，颜料0.2％，受阻酚与亚磷酸酯的复合抗老化剂0.1％。本专利技术超高分子量聚乙烯管材由8块弧形板榫接而成，弧形板沿轴向的两侧分别设有用来榫接的燕尾和燕尾槽，燕尾和燕尾槽分别沿弧形板的轴向方向延伸且长度与弧形板的长度相等。本专利技术超高分子量聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：将96％的分子量为250万的超高分子量的聚乙烯、1％的分子量2000的高分子蜡、2％的十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土、0.5％的硅烷偶联剂KH570改性纳米二硫化钼、0.2％的石墨烯、0.2％的颜料、0.1％的受阻酚与亚磷酸酯的复合抗老化剂置于高混机中混合2分钟，高混机的转速为1000转/分钟，混合后得到混合物料；将混合物料放入料仓加热到175℃并保温1小时；机筒四区温度分别为：180℃，190℃、210℃、230℃；口模四区温度分别为：230℃、230℃、195℃、180℃；设定4MPa挤出压力和螺杆转速为40转/分，将上述混合物料在螺杆挤出机中连续经1000mm口径的1/8弧形模口挤出，即得。如图1所示，根据实际管道长度要求截断弧形板，将弧形板按如图2所示燕尾对接燕尾槽方式，依次从一端插入，形成一个完整的管道，并在管道的外面加固2道紧固圈(如图3所示)。实施例2本专利技术超高分子量聚乙烯管材，由以下质量百分数的原料制成：分子量为450万的超高分子量聚乙烯93.5％，分子量为2000的高分子蜡1.5％，十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土3％，硅烷偶联剂KH570改性纳米二硫化钼0.8％，石墨烯0.8％，颜料0.2％，抗老化剂0.2％。本专利技术超高分子量聚乙烯管材由4块弧形板榫接而成，弧形板沿轴向的两侧分别设有用来榫接的燕尾和燕尾槽，燕尾和燕尾槽分别沿弧形板的轴向方向延伸且长度与弧形板的长度相等。本专利技术超高分子量聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：将93.5％的分子量为450万的超高分子量的聚乙烯、1.5％的分子量为2000的高分子蜡、3％的纳米有机蒙脱土、0.8％的硅烷偶联剂KH570改性纳米二硫化钼、0.8％的石墨烯、0.2％的颜料、0.2％的抗老化剂置于高混机中混合3分钟，高混机的转速为1200转/分钟，混合后得到混合物料；将混合物料放入料仓加热到175℃并保温1.5小时；螺杆机筒四区温度分别为：185℃、200℃、220℃、240℃；口模四区温度分别为：240℃、220℃、200℃、180℃；设定8MPa挤出压力和螺杆转速为30转/分，将上述混合物料在螺杆挤出机中连续经800mm口径的1/4弧形模口挤出。根据实际管道长度要求截断弧形板，将弧形板按燕尾对接燕尾槽方式，依次从一端插入，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，主要由以下质量百分数的原料制成：聚乙烯92‑96％，高分子蜡1‑2％，改性蒙脱土2‑3.5％，改性纳米二硫化钼0.5‑1％，石墨烯0.2‑0.8％，抗老化剂0.1‑0.3％。

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，主要由以下质量百分数的原料制成：聚乙烯92-96％，高分子蜡1-2％，改性蒙脱土2-3.5％，改性纳米二硫化钼0.5-1％，石墨烯0.2-0.8％，抗老化剂0.1-0.3％。2.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述聚乙烯的分子量为250～800万。3.如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，所述高分子蜡的分子量为2000～3000。4.如权利要求1-3任一项所述的超高分子量聚乙烯管材，其特征在于，由4～8块弧形板榫接而成，所述弧形板沿轴向的两侧分别设有用来榫接的燕尾和燕尾槽。5.一种如权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配方量取各原料混匀，得混合料；将混合料放入料仓，175℃保温1～2h，之后经螺杆挤出机挤出进入管材模具，分流融合成型，经冷却定型，固化成型即得；所述挤出为整体挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉清，陆昶，陈全奎，李明明，
申请(专利权)人：洛阳国润新材料科技股份有限公司，河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41