塑料管材专用料和连续纤维束增强塑料管材的制备方法技术

一种塑料管材专用料，由基体树脂100份，无机粉体0～60份，相容剂1～10份，偶联剂1-5份，润滑剂0.1～1份，抗氧剂1～1份，成核剂0.1～1制备而成。基于上述专用料的连续纤维束增强塑料管材的制备方法是，将连续纤维束导入机头模具中口模的穿丝孔及穿丝通道，与来自机头模具的树脂相互交汇并被均匀地包覆，经过真空定径、冷却等步骤，最终形成具有多层复合结构的塑料管材。本发明专利技术的连续纤维束增强塑料管材具有轻量化、高刚性、高抗拉、耐冲击、耐蠕变和应力松弛破坏等优点，可广泛应用于给排水、农业灌溉、燃气输送、矿用等工程及油田、化工及邮电通讯等领域。

Method for preparing plastic pipe material and continuous fiber bundle reinforced plastic pipe

The utility model relates to a special material for plastic pipe material, which is composed of 100 parts of the matrix resin, inorganic powder of which is composed of 0 to 60 parts, and the compatibility agent is composed of the following parts: the coupling agent is parts, the coupling agent is 1-5 parts, the lubricant is made up of a factor of 0.1 to 1, and the antioxidant is composed of an amount of about 1 to 1 parts, and the nucleating agent is prepared from 0.1 to 1. Based on the special material of the continuous fiber bundle reinforced plastic pipe and its preparation method, the threading hole die die into fiber bundle and the wire channel continuously, and the resin from die cross and are uniformly coated by vacuum sizing and cooling step, and ultimately the formation of plastic pipe has multilayer composite structure. The invention of the continuous fiber reinforced plastic pipe has light weight, high rigidity, high tensile strength, impact resistance, creep resistance and stress relaxation damage etc., can be widely used in agricultural irrigation, water supply and drainage, gas supply, mine engineering and oil chemical industry and telecommunications and other fields.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管材，尤其涉及一种塑料管材专用料和连续纤维束增强塑料管材的制备方法。
技术介绍
塑料管材作为一种化学建材，具有低能耗、耐腐蚀、环境友好、使用寿命长的特点。但是，塑料管材普遍存在刚性低、尺寸稳定性差，易发生蠕变及应力松弛破坏的缺陷，单一的树脂材料往往无法满足高载荷等特殊工况条件的要求，需要通过改性手段对其进行增强。纤维作为一种无机增强材料，具有高模量、耐腐蚀、优异尺寸稳定性等优点，可在较大程度上能提高基体树脂的力学性能、尺寸稳定性以及其他性能，是目前应用较为广泛的一类增强材料。专利技术专利CN101671456B报道了“一种玻璃纤维增强聚乙烯材料及其制备方法”。专利通过添加中短纤和中空玻璃微珠对聚乙烯材料进行改性，获得耐腐蚀、耐热、高强度、低成本的改性聚乙烯材料。但是该改性方法存在以下几个缺陷：1)中短纤维的长短不均一，在聚乙烯树脂中分散不均匀，增强改性效果不佳；2)中短纤维和玻璃微球在树脂中表现为各向同性，对材料尺寸稳定性的提升有限；3)生产工艺较为繁琐，效率低下。专利技术专利CN201293157Y报道了“PE缠绕复合管”。专利中提及的连续纤维束增强塑料管材的生产步骤如下：首先经过挤出模具挤出圆形管材内胚，待冷却定型后在其外表面连续织布缠绕一层纤维束，再进入挤出机包覆一层树脂，再次冷却定型，形成一种“三明治”结构。但是该方法生产塑料管材存在以下几个缺陷：1)需二次成型加工，工艺复杂；2)生产能耗高，生产周期长；3)纤维与树脂之间的结合力有限，外力作用下纤维和树脂易发生剥离，影响产品使用寿命。根据文献报道，纤维的长短对塑料管材的增强、增韧改性效果存在较为明显的影响。采用短纤对塑料管材进行改性时，短纤在基体树脂中已近似颗粒状形式分散，在力学性能上表现为各向同性，有利于提高管材的刚性，但是无法有效提升塑料管材的韧性和抗冲强度。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述问题，提供一种塑料管材专用料和连续纤维束增强塑料管材的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种塑料管材专用料，由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1-5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。所述的基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种的组合。所述的相容剂选自聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的混合物。所述的无机粉体选自碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维中的一种或多种的组合。也可以由上述材料直接加工成填充功能母粒使用。所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种。所述的润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮中的一种或多种的组合。所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂中的一种或多种的组合。所述成核剂选自苯甲酸、己二酸、苯甲酸钠、对苯酚磺酸钠、二苄叉山梨糖醇及其衍生物中的一种或多种的组合。基于上述专用料的连续纤维束增强塑料管材的制备方法，包括以下步骤：(1)将基体树脂、无机粉体、相容剂、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂依次加入高速混合搅拌机中充分混合，制得管材专用料；(2)将管材专用料由喂料机分别定量输送到主挤出机和辅挤出机，熔融、混炼；(3)采用多层共挤出机头模具，该多层共挤出机头模具包括复合模头、芯模、口模和复合外模，复合模头与主挤出机相连，复合外模与辅挤出机相连，口模上设有引入连续纤维束的穿丝孔及穿丝通道；(4)将主挤出机中的熔融料通过复合模头导入机头模具，将辅挤出机中的熔融料通过复合外模导入机头模具；同时将连续纤维束通过牵引导入口模，并与来自机头模具的树脂在口模端口处相互交汇，最后挤出，经真空定径、冷却、成型，即得到具有多层复合结构的连续纤维束增强塑料管材。所述连续纤维束为经表面改性处理的连续纤维束，表面改性处理包括化学交联改性处理、物理表面改性处理或PE树脂预涂敷处理。所述连续纤维束选自无碱无捻、无碱有捻、中碱无捻、中碱有捻中的一种；纤维束材质选自玻璃纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚氨酯纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、金属纤维中的一种或多种的组合。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和特点：1、采用一次挤出成型生产，工艺简单，设备投入少，生产效率高；2、连续纤维束通过特制口模并被基体树脂均匀的包覆，纤维束在树脂中连续、均匀、有序的分布；3、连续纤维束增强塑料管材具有高刚性、高韧性、耐冲击、使用寿命长，并能有效地抑制蠕变和应力松弛破坏。附图说明图1为本专利技术中的连续纤维束增强塑料管材的断面结构示意图；图2为本专利技术中采用的多层共挤出机头模具的结构示意图；图3为机头模具中的口模的结构示意图。具体实施方式本专利技术中的连续纤维束增强塑料管材的断面结构如图1所示，图1中所示：1-外层，2-经表面改性处理的连续纤维束，3-基体树脂，4-连续纤维束的放大图。图2为本专利技术中采用的多层共挤出机头模具的结构示意图；图2中所示：7-复合模头，8-复合外模，9-模头压板，10-口模，11-模芯，12-穿丝孔，13-辅挤出机进料口，14-辅料流道。图3为其中的口模的结构示意图。图3中所示：15-穿丝通道，16-树脂流道，17-穿丝孔。本专利技术中的基体树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等树脂；相容剂为聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等；无机粉体可以由碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维等中的一种或多种组合，或者直接加工成填充功能母粒。偶联剂可以为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸等商业化的偶联剂；润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮等。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂等；成核剂为苯甲酸、己二酸、苯甲酸钠、对苯酚磺酸钠等。下面结合具体的实施例详细说明本专利技术的连续纤维束增强塑料管材的制备方法。实施例1塑料管材专用料配料：HDPE树脂：100公斤；POE：3公斤；EPDM：3公斤；硅烷偶联剂：2公斤；聚乙烯蜡：0.3公斤；硬脂酸锌：0.2公斤；抗氧剂168：0.1公斤；成核剂：0.1公斤。首先将无碱无捻的连续纤维束进行PE树脂预涂敷处理，备用；将HDPE、POE、EPDM、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、抗氧剂168、成核剂按上述配方依次加入高速混合搅拌机中混合均匀制得管材专用料；专用料分别进入主挤出机、辅挤出机，并与穿过机头模具的连续纤维束在口模端口处相互交汇，经过真空定径、冷却、成型，最后得到连续纤维束增强塑料管材。实施例2塑料管材专用料配料：HDPE树脂：100公斤；无机粉体：30公斤；EVA：2公斤；EPDM：3公斤；铝酸酯类偶联剂：2公斤；石蜡：0.5公斤；硬脂酸锌：0.2公斤；抗氧剂BHT：0.1公斤；成核剂：0.1公斤。首先将无碱无捻的连续纤维束进行PE树脂预涂敷处理，备用；将HDPE、无机粉体、EVA、EPDM、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塑料管材专用料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1‑5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。

【技术特征摘要】
1.一种塑料管材专用料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1-5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。2.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种的组合。3.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的相容剂选自聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的混合物。4.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的无机粉体选自碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维中的一种或多种的组合。5.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种。6.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮中的一种或多种的组合。7.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂中的一种或多种的组合。8.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述成核剂选自苯甲酸、己二...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈佳俊，苏长裕，杨永喆，
申请(专利权)人：上海清远管业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31