本发明专利技术公开了一种纳米晶须改性PE管材及其制备方法。所述纳米晶须改性PE管材由以下按重量分数计算的组分组成：PE100树脂100份；纳米晶须5~8份；偶联剂0.02~0.05份；增容剂0.5~0.8份；色母粒0~2份；所述纳米晶须的长度为5~10μm，平均直径为10~50nm，长径比200~500。本发明专利技术所述的纳米晶须改性PE管材的韧性及强度得到显著提高，并且其它性能符合PE管的相关标准要求。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶须改性PE管材及其制备方法
本专利技术属于PE管专用料
更具体地，涉及一种纳米晶须改性PE管材及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯管具有低温抗冲击性好、抗应力开裂性好、耐腐蚀性好、耐老化等优点。但是拉伸强度低、刚性差、软化温度低，使用温度不能高于90℃。随着市政需求的扩大，对管材技术性能要求也不断提高，埋地给排水管在满足长期使用可靠性的要求下，要求能有更高的抗外压和耐静液压强度，即要具有更高的管材环刚度和强度。从原料树脂进行改良，无疑提高了成本。纳米材料是指平均粒径在纳米级别（1~100nm）范围的固体材料的总称。纳米材料由于平均粒径处于宏观与微观的过渡区、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。与传统的聚合物增强增韧改性方法相比，纳米材料不但能全面改善聚合物的综合性能，还能赋予其奇特的性能，为聚合物的增韧增强改性增添了新的途径。晶须一般是微米级的单晶纤维材料，其晶体缺陷很少，强度和模量都接近晶体材料的理论值，是一类力学性能十分优异的新型增强增韧剂。晶须改性PE管材已经有相关报道，如CN102850623.A公开了使用镁盐晶须增强型煤矿井下用聚乙烯管材及制备方法；专利CN1781981A专利技术了利用钙酸镁晶须制备埋地排水管用改性聚烯径母粒。其使用的晶须均为微米级，并且增强增韧的实际效果并没有详细进行报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术的不足，提供一种纳米晶须改性PE管材。通过优选的纳米晶须，能够显著改善PE管材的韧性及拉伸性能。本专利技术的另一目的在于提供所述纳米晶须改性PE管材的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述纳米晶须改性PE管材制备成的PE管。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种纳米晶须改性PE管材，所述纳米晶须改性PE管材由以下按重量份数计算的组分组成：PE100树脂100份；纳米晶须5~8份；偶联剂0.02~0.05份；增容剂0.5~0.8份；色母粒0~2份；所述纳米晶须的长度为5~10μm，平均直径为10~50nm，长径比200~500。专利技术人发现，当选择了具有上述性能的纳米晶须作为PE100树脂的改性剂，由于该纳米晶须具有超大的长径比，能使PE分子与其形成空间网络结构，提高管材的强度，同时，该纳米晶须的直径为纳米尺度，表面积大，更容易与更多的PE分子结合，其形成的网络结构更加紧密，因此选用上述性能的纳米晶须可以显著的提供管材的强度，又不影响原有的性能，确保管材的其它性能符合PE管的相关标准要求。最优选地，所述纳米晶须的平均长度为5μm，平均直径为10nm，长径比500。优选地，所述纳米晶须为碳酸钙晶须。为了提高纳米晶须在PE中的分散性，需添加偶联剂对晶须进行改性，优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。最优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。优选地，所述增容剂为接枝马来酸酐聚乙烯。所述纳米晶须改性PE管材的制备方法，包括如下步骤：S1.将偶联剂溶解于乙醇中形成溶液，将纳米晶须放入溶液后进行超声分散，然后升温至80℃，搅拌均匀，过滤并烘干后即得到改性的纳米晶须；S2.将改性的纳米晶须、增容剂、色母和PE100树脂在高速搅拌机内均匀混合，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，挤出温度控制在210~220℃，得到所述纳米晶须改性PE管材。一种由所述纳米晶须改性PE管材制备的PE管，其通过将所述纳米晶须改性PE管材用单螺杆挤出机经模具挤出成型制得，所述挤出温度为190~210℃。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过对纳米晶须的性质的优化选择，使其添加至PE管材中，能显著提高PE管材的强度和韧性，并且同时确保管材的其它性能符合PE管的相关标准要求。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例中，所用的PE100树脂为市售的PE100管用HDPE树脂。实施例中所提到的纳米碳酸钙晶须、碳酸钙晶须均购自江西峰竺新材料科技有限公司；纳米碳酸钙颗粒购自浙江建德正发碳酸钙有限公司。实施例及对比例中，PE管件用料的制备方法，包括如下步骤：S1.将偶联剂溶解于乙醇中形成溶液，将纳米晶须放入溶液后进行超声分散，然后升温至80℃，搅拌均匀，过滤并烘干后即得到改性的纳米晶须；S2.将改性的纳米晶须、增容剂、色母和PE100树脂在高速搅拌机内均匀混合，在双螺杆挤出机出熔融挤出造粒，挤出温度控制在210~220℃，得到所述纳米晶须改性PE管材。实施例1按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份纳米碳酸钙晶须：5份（平均直径为10nm，长径比为500）偶联剂：0.02份增容剂：0.5份色母粒：2份。实施例2按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份纳米碳酸钙晶须：5份（平均直径为10nm，长径比为200）偶联剂：0.02份增容剂：0.5份色母粒：2份。实施例3按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份纳米碳酸钙晶须：8份（平均直径为10nm，长径比为500）偶联剂：0.05份增容剂：0.8份色母粒：2份。对比例1按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份纳米碳酸钙颗粒：5份（平均直径为10nm，长径比为1）偶联剂：0.02份增容剂：0.5份色母粒：2份。对比例2按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份碳酸钙晶须：5份（平均直径为500nm，长径比为20）偶联剂：0.02份增容剂：0.5份色母粒：2份。对比例3按如下配方制备PE管料：PE100树脂：100份碳酸钙晶须：5份（平均直径为10nm，长径比为100）偶联剂：0.02份增容剂：0.5份色母粒：2份。把实施例及对比例的PE管料用单螺杆挤出机经模具挤出成型制得，所述挤出温度为190~210℃。并依据GB/T13663和GB/T15558里相关标准测定其性能。测试结果如表1所示。表1从实施例1~3可以看出，采用本专利技术所述的方法，可以较PE100树脂的在强度、韧性、耐热性等方面均有显著的提升。从对比例1可以看出，如果选用的是纳米颗粒而非纳米晶须，虽然能一定程度提高拉伸性能，但对韧性的改善帮助不大。从对比例2可以看出，当晶须的直径过大，其在PE体系形成的网络结构较松散，因此虽然能改善韧性，但对于拉伸性能，特别是断裂伸长率的改善有限。从对比例3可以看出，当晶须的长度不足时，其难以形成空间网络结构，因此对韧性改善的效果不佳。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米晶须改性PE管材，其特征在于，所述纳米晶须改性PE管材由以下按重量分数计算的组分组成：PE100树脂 100份； 纳米晶须 5~8份； 偶联剂 0.02~0.05份； 增容剂 0.5~0.8份； 色母粒 0~2份；所述纳米晶须的长度为5~10μm，平均直径为10~50nm，长径比200~500。
【技术特征摘要】
1.一种纳米晶须改性PE管材，其特征在于，所述纳米晶须改性PE管材由以下按重量份数计算的组分组成：PE100树脂100份；纳米晶须5～8份；偶联剂0.02～0.05份；增容剂0.5～0.8份；色母粒0～2份；所述纳米晶须的长度为5～10μm，平均直径为10～50nm，长径比200～500；所述纳米晶须为碳酸钙晶须，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述增容剂为接枝马来酸酐聚乙烯。2.权利要求1所述纳米晶须改性PE管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将偶...
【专利技术属性】
技术研发人员：李卓民，
申请(专利权)人：广东联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。