一种聚乙烯给水管材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯给水管材料，其特征在于，由以下原料组成：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、复合填料、二月桂酸二丁基锡、硅烷偶联剂、石蜡、氧化亚铜、硫粉、N，N‑二(2‑乙基己基)‑2‑苯并噻唑基亚磺酰胺；其中，所述复合填料将以下按重量百分数计算的原料：炭黑15‑30％、滑石粉30‑60％、二氧化硅30‑60％，混合后浸泡入pH3‑5的酸性缓冲溶液充分搅拌，取出干燥研磨即可。本发明专利技术的产品与现有技术相比在耐老化和抗菌性能方面得到了进一步提高。

Polyethylene water supply pipe material and preparation method thereof

The invention discloses a polyethylene water supply pipe material, which is characterized in that it is composed of the following raw materials: high-density polyethylene, low-density polyethylene, composite filler, dibutyltin dilaurate, silane coupling agent, paraffin wax, cuprous oxide, sulfur powder, N, N_bis (2_ethylhexyl) 2_benzothiazole sulfite amide; The composite filler is composed of carbon black 15 30%, talc powder 30 60% and silica 30 60% calculated by weight percentage. After mixing, the composite filler is immersed in acidic buffer solution of pH 3 5 and stirred sufficiently, and is removed for drying and grinding. Compared with the prior art, the product of the invention has been further improved in anti-aging and antibacterial properties.

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯给水管材料及其制备方法
本专利技术属于聚合物
，具体涉及一种聚乙烯给水管材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着塑料工业的发展，聚乙烯管材以其重量轻、耐腐蚀、导热系数低、绝缘性能好、施工安装和维修方便等特点越来越受到人们的重视，并已经成为继PVC之后，世界消费量最大的塑料管道品种，应用领域遍及给水、农业灌溉、燃气输送、排污、矿山沙浆输送等工程及油田、化工及邮电通讯等领域。译在聚乙烯管材中，高密度聚乙烯(HDPE)管具有质轻、力学性能优异、卷曲性和柔性优良等特点，是最有竞争能力的管材品种。但由于HDPE树脂本身的结构、形态，易导致管材在一定时间、一定负荷作用下会出现破裂现象，即耐环境应力开裂性能(ESCR)较差，从而影响了HDPE管材在室外给水管、燃气管、灌溉用管等领域的应用。对于聚乙烯压力管而言，影响管材破坏的形式有两种，长期蠕变破坏和快速裂纹扩展破坏。其中耐长期蠕变破坏是对管材用聚乙烯树脂最基本的要求，所开发的管材用聚乙烯树脂尽量要求具有较好的静液压强度。专家们利用静液压下的长期外推试验成功解决了寿命预测问题。随着管材用聚乙烯树脂的不断向前发展，人们对材料的性能也提出了更高的要求，要求其具有在特殊的气候条件下长时间的使用寿命，目前的主要研究都集中在对聚乙烯管材料的增强组分的改性。现有技术中生产给水用聚乙烯(PE)管材的原料有二种：第一种是采用混配料，混配料是以聚乙烯基础树脂加入必要的抗氧剂、紫外线稳定剂和颜料，在合成过程中将复合稳定体系和颜料一起加入的，保证了分数的均匀性，但成本相对来说较高；第二种是采用原色料加色母来生产给水用聚乙烯(PE)管材，要确保色母分散均匀，并且选用炭黑含量符合要求的PE管材专用色母，最好是同牌号的母料配制的色母。如果选用色母不当或分散不均，对PE管材的使用强度和寿命将有严重的影响。由于原色料加色母的价格比混配料便宜了许多，目前大部分管材生产厂家都采用原色料加色母，这样影响了PE管材的质量和使用。聚乙烯用于给水管材的应用环境，由于是给水管外露的情况下，由于长时间暴露在阳光的直射条件下，或者长时间浸泡在水中，对聚乙烯组合物的抗菌性，耐老化性提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种聚乙烯给水管材料及其制备方法，优化组分、用量、方法等，改善抗菌性和耐老化性的技术问题。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种聚乙烯给水管材料，其特征在于，所述聚乙烯给水管材料由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯70-80份、低密度聚乙烯20-30份、复合填料10-20份、二月桂酸二丁基锡5-15份、硅烷偶联剂1-3份、石蜡1-3份、氧化亚铜0.1-0.5份、硫粉1-3份、N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺0.1-0.5份；其中，所述复合填料将以下按重量百分数计算的原料：炭黑15-30％、滑石粉30-60％、二氧化硅30-60％，混合后浸泡入pH3-5的酸性缓冲溶液充分搅拌，取出干燥研磨即可。进一步地，所述炭黑、滑石粉、二氧化硅的质量比优选为1:2:2。进一步地，所述炭黑为氮吸附表面积30-100m2/g，二氧化硅的氮吸附比表面积为40-200m2/g，滑石粉为细度至少有98％以上能通过200目。进一步地，所述酸性缓冲溶液为甘氨酸-盐酸缓冲液、邻苯二甲酸-盐酸缓冲液的至少一种。进一步地，所述聚乙烯给水管材料由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯75份、低密度聚乙烯25份、复合填料15份、二月桂酸二丁基锡10份、硅烷偶联剂2份、石蜡2份、氧化亚铜0.03份、硫粉2份、N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺0.3份。进一步地，所述高密度聚乙烯的熔融指数0.2-0.5。进一步地，所述低密度聚乙烯的熔融指数1-3。进一步地，所述硫粉为含5％油的硫磺粉末。一种上述的聚乙烯给水管材料的制备方法，包括：(1)复合填料的制备：将炭黑15-30％、滑石粉30-60％、二氧化硅30-60％，混合后浸泡入pH3-5的酸性缓冲溶液充分搅拌1-2小时后，取出干燥研磨至粒径为2-4μm；(2)将复合填料、氧化亚铜在高速混炼机中混合均匀；(3)聚乙烯给水管材料的制备：将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、复合填料、二月桂酸二丁基锡、硅烷偶联剂、石蜡、硫粉、N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺，步骤2中得到的混合物，进行高速捏合混炼，升高温度为110-130℃，混炼时间为8-12分钟，然后放入冷混机搅拌至温度为40-50℃，熔融挤出，冷却、成型，即得。进一步地，所述氧化亚铜分散在乙醇中，然后加入到复合填料中的方式进行混合。本专利技术中聚乙烯均为市售的产品。其中高密度聚乙烯的熔融指数优选为0.2-0.5，低密度聚乙烯的熔融指数优选为1-3。通过两种特定熔融指数范围内的高低密度聚乙烯互相配合作为基质材料，可以保证塑料树脂的粘度在可接受的范围内，保证其他组分能够有效的分散，并且可以有效的提高最终的基础力学属性。本专利技术添加氧化亚铜具有一定的抗菌效果，并且可以作为遮蔽剂，提高塑料抗老化性能。优选氧化亚铜的粒径为100nm-0.1um，更优为100nm-500nm，最优选为200-500nm。过大的粒径导致最终产品的力学性能下降，过小的粒径导致难以分散。氧化亚铜优选先与填料进行混合后，加入到树脂捏合过程中。这是因为氧化亚铜不太稳定，先与本专利技术的高比表面积的填料进行负载后，能够更好的保存活性，并且更加易于分散。为了更好实现负载效果，可以先将氧化亚铜分散在无水乙醇溶液中，然后淋于本专利技术的填料上。本专利技术中所述硅烷偶联剂为3-巯基丙基三甲氧基硅烷，3-巯基丙基三乙氧基硅烷，2-巯基乙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙基三乙氧基硅烷中至少一种。本专利技术中添加硫粉和N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺，进一步提高抗菌效果和耐老化性能。硫粉优选含有5％的油，可以更好的分散在树脂基质组分中。N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺为特选的硫化促进剂，能够更加高效的提高产品的耐老化性能。硫粉本身具有一定的抗菌性，且在于氧化亚铜同时加入的情况下，具有意想不到的协同抗菌增效功能，推测可能是由于氧化亚铜和硫粉具有不同的杀菌机理，从而能够更加高效的抗菌。通过添加少量的硫粉和硫化促进剂，本专利技术发现产品的耐老化性能和力学性能进一步提高。推测是由于硫粉在树脂成分中进一步提高产品的交联程度。硫粉和氧化亚铜均能够有效的降低树脂成分的游离氧，从而进一步提高产品的耐老化性能。本专利技术中复合填料包含炭黑15-30％、滑石粉30-60％、二氧化硅30-60％，其中优选炭黑、滑石粉、二氧化硅的添加比例为1:2:2。所述炭黑为氮吸附表面积30-100m2/g，优选50-100m2/g，二氧化硅的氮吸附比表面积为40-200m2/g，更优选为100-200m2/g，滑石粉为细度至少有98％以上能通过200目。通过上述不同比表面积的填料互相配合，能够有效实现多填料在树脂成分的同时分散。炭黑或二氧化硅的过大或过小的比表面积都不能最优实现本专利技术的技术效果。滑石粉可以起到一定程度的润滑作用，能够改善填充效果，并且降低成本。复合填料混合后浸泡入pH3-5的酸性缓冲溶液充分搅拌，取出干燥研磨。通过将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯给水管材料，其特征在于，所述聚乙烯给水管材料由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯70‑80份、低密度聚乙烯20‑30份、复合填料10‑20份、二月桂酸二丁基锡5‑15份、硅烷偶联剂1‑3份、石蜡1‑3份、氧化亚铜0.1‑0.5份、硫粉1‑3份、N，N‑二(2‑乙基己基)‑2‑苯并噻唑基亚磺酰胺0.1‑0.5份；其中，所述复合填料将以下按重量百分数计算的原料：炭黑15‑30％、滑石粉30‑60％、二氧化硅30‑60％，混合后浸泡入pH3‑5的酸性缓冲溶液充分搅拌，取出干燥研磨即可。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯给水管材料，其特征在于，所述聚乙烯给水管材料由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯70-80份、低密度聚乙烯20-30份、复合填料10-20份、二月桂酸二丁基锡5-15份、硅烷偶联剂1-3份、石蜡1-3份、氧化亚铜0.1-0.5份、硫粉1-3份、N，N-二(2-乙基己基)-2-苯并噻唑基亚磺酰胺0.1-0.5份；其中，所述复合填料将以下按重量百分数计算的原料：炭黑15-30％、滑石粉30-60％、二氧化硅30-60％，混合后浸泡入pH3-5的酸性缓冲溶液充分搅拌，取出干燥研磨即可。2.根据权利要求1所述的聚乙烯给水管材料，其中所述炭黑、滑石粉、二氧化硅的质量比优选为1:2:2。3.根据权利要求1所述的聚乙烯给水管材料，其中所述炭黑为氮吸附表面积30-100m2/g，二氧化硅的氮吸附比表面积为40-200m2/g，滑石粉为细度至少有98％以上能通过200目。4.根据权利要求1所述的聚乙烯给水管材料，其中酸性缓冲溶液为甘氨酸-盐酸缓冲液、邻苯二甲酸-盐酸缓冲液的至少一种。5.根据权利要求1所述的聚乙烯给水管材料，其中所述聚乙烯给水管材料由以下按重量份数计算的原料组成：高密度聚乙烯75份、低密度聚乙烯25份、复合填料15份、二月桂酸二丁基锡10份...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春花，
申请(专利权)人：杨春花，
类型：发明
国别省市：江苏,32