一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法，涉及管材技术领域，一种耐腐蚀聚乙烯通信管，主要包括以下重量份的原料：80‑90份高密度聚乙烯、10‑15份三元乙丙橡胶、5‑10份改性填充剂、2‑5份无卤阻燃剂、1‑3份UV抗老化剂、4‑6份加工助剂，所述改性填充剂是由In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯制得，所述聚乙烯为低分子量聚乙烯。本发明专利技术的一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法，制备所得聚乙烯通信管采用In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯作为改性填充剂，改性填充剂在基体材料中的分散性好，且分散后稳定性较好。

A Corrosion Resistant Polyethylene Communication Pipe and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法
本专利技术涉及管材
，尤其涉及一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着城市化建设的日益进行，通信管网的建设也在如火如荼的进行。而聚乙烯是一种由乙烯经聚合制得的热塑性树脂，由于其无臭、无毒，化学稳定性好，且在室温下耐大部分酸碱的特性，适合于用以制备通信管。在通信管网的城市建设中，通信管网往往是铺设在地下，地下管道铺设对管道本身的力学性能具有较高的要求，现有的聚乙烯通信管为了满足地下通信管的力学性能要求，往往采用的是在管道基体材料中添加无机非金属颗粒的方式，然后采用机械搅拌、球磨、超声分散等方式将无机非金属颗粒和基体材料进行混合，使得无机非金属颗粒能够较好的分散在基体材料中，以此达到通过无机非金属颗粒的填充来改性基体材料性质的目的。现有的一篇专利名称为“一种聚乙烯通信管材配方”，公开号为“CN105694182A”的中国专利技术专利，在聚乙烯通信管的配方中加入了碳纳米管，然后通过低速搅拌机将原料进行搅拌混匀之后，再通过单螺杆挤出机挤出的方式制备得到聚乙烯通信管材。碳纳米管(CNTs)作为一维材料，重量轻，具有优异的力学、电学和化学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍，且拥有良好的柔韧性，可以拉伸，将其应用于聚乙烯通信管的生产过程中，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。要使得碳纳米管对基体材料的性能带来较大的改善，如何均匀稳定的使得碳纳米管分散在基体材料中是亟需解决的关键性问题，由于碳纳米管表面缺陷少、缺乏活性基团，碳纳米管之间存在较强的范德华力，加上其巨大的比表面积和长径比，使得碳纳米管极易形成团聚或缠绕，因此，在现有技术中往往会采用机械分散或超声分散的方式，使得碳纳米管能够尽量的均匀的分散在基体材料内，但是由于碳纳米管和基体材料之间的结合力不强，在进行分散后，一旦停止机械或超声搅拌，分散开的碳纳米管容易再次团聚，从而导致碳纳米管对基体材料的增强效果大大减弱。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于设计提供一种耐腐蚀聚乙烯通信管及其制备方法，制备所得聚乙烯通信管采用In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯作为改性填充剂，改性填充剂在基体材料中的分散性好，且分散后稳定性较好。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种耐腐蚀聚乙烯通信管，主要包括以下重量份的原料：80-90份高密度聚乙烯、10-15份三元乙丙橡胶、5-10份改性填充剂、2-5份无卤阻燃剂、1-3份UV抗老化剂、4-6份加工助剂，所述改性填充剂是由In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯制得，所述聚乙烯为低分子量聚乙烯。本专利技术的改性填充剂采用In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯制得，其中，In2O3的表面含有丰富的基团，且具有较大的比表面积将纳米In2O3附着到CNTs的表面，即在CNTs表面引入了丰富的基团，增加了CNTs表面的活性位点，有利于CNTs与石墨烯之间的复合，而将In2O3/CNTs和石墨烯进行复合，In2O3/CNTs和石墨烯片层交联，形成三维互联通道，不仅增强了界面接触，而且阻止了碳纳米管的团聚，有利于改性填充剂在基体材料中的分散，最后在In2O3/CNTs/石墨烯表面接枝的聚乙烯，由于和基体材料基本相同，因此能够增加改性填充剂和基体材料之间浸润性，使得改性填充剂能够更好的和集体材料之间融合，且接枝在In2O3/CNTs/石墨烯表面的聚乙烯，能够和基体的高密度聚乙烯之间发生交联，从而增加了In2O3/CNTs/石墨烯和基体材料之间的结合力，能够有效的防止分散开的改性填充剂在停止机械或超声搅拌之后，再次发生团聚，从而在一定程度上保证了改性填充剂对基体材料的增强效果。另外，采用In2O3/CNTs/石墨烯作为改性添加剂，其中的In2O3、CNTs的添加都能够增加机体材料的韧性、抗冲击性能和耐腐蚀性能，而石墨烯材料的添加能够增加通信管的抗电磁干扰性能，将其作为复合材料，不仅保证了各个成分的分散性能，且能够相辅相成，联合作用达到更好的效果。进一步，主要包括以下重量份的原料：85份高密度聚乙烯、12份三元乙丙橡胶、8份改性填充剂、3份无卤阻燃剂、2份UV抗老化剂、5份加工助剂。进一步，所述In2O3/CNTs/石墨烯是由CNTs负载纳米In2O3之后，再与石墨烯进行复合制得。进一步，所述加工助剂按重量份数计包括以下组分：5-10份炭黑、10-15份硬脂酸锌、1-5份四季戊四醇。聚乙烯容易光氧化，在紫外线的作用下容易发生降解，因此在原材料中加入了炭黑和UV抗老化剂，能够在一定程度上增加管材的使用寿命，而加入了硬脂酸和四季戊四醇作为润滑剂，能够增加材料的可加工性能。本专利技术还公开了一种耐腐蚀聚乙烯通信管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：初混：在二甲苯溶液中加入1/4重量份的高密度聚乙烯、改性填充剂，搅拌混匀后，升温至120℃，保温反应3h，反应完成后将反应物用甲醇洗涤三次后过滤、干燥；预混：将初混步骤制备得到产物置于搅拌共混机中，依次加入无卤阻燃剂、UV抗老化剂、加工助剂，搅拌混合均匀后，置于双螺杆挤出机中，在双螺杆转速为150-160r/min，温度为200-210℃条件下共混20-25min后挤出、造粒得到功能性颗粒；挤出成型：将剩下的高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶和功能性颗粒搅拌混合均匀，置于单螺杆挤出机中挤出，在料筒温度为180-185℃，机头温度为190-195℃，牵引为0.6-0.9m/min，主机转速为25-30r/min的条件下挤出成型，得到成品。在制备的过程中，先将改性填充剂和小部分高密度聚乙烯进行混合均匀，使得改性填充剂的低分子聚乙烯和高密度聚乙烯产生交联，然后再与加工助剂等进行混合，形成功能性颗粒，一方面，增加的初混和预混步骤，先将量少的原材料进行混合，然后再进行挤出成型，能够混合更均匀，另一方面，将改性填充剂先和部分高密度聚乙烯混合交联，然后再和剩下的高密度聚乙烯进行混合，混合效果更好，且改性填充剂和基体材料之间的结合更紧密。进一步，所述改性填充剂的制备方法为：将In2O3/CNTs/石墨烯经过低温等离子体处理后分散于异辛醇溶液中，加入经过臭氧氧化的低分子量聚乙烯，持续搅拌，在氮气气氛下加热至95℃，保温反应20h，反应完成后将反应产物用甲醇洗涤三次后过滤，并于50℃条件下进行干燥12h，得到改性填充剂。进一步，所述低温等离子体处理是以氧气作为工作气体，功率为60-80W，压力为6-8Pa，处理时间为80-100s，所述臭氧氧化的工艺条件为：臭氧浓度为0.5％-1.0％，处理时间为1-2h。在对In2O3/CNTs/石墨烯采用低温等离子体进行处理之后，在In2O3/CNTs/石墨烯的表面引入了大量的羟基、羧基等含氧基团，且提高了In2O3/CNTs/石墨烯的表面活性，而对低分子量聚乙烯的臭氧氧化处理，使得低分子量聚乙烯碳原子上的H被臭氧氧化，生成大分子的自由基，再将经过臭氧氧化的低分子聚乙烯和经过低温等离子处理的In2O3/CNTs/石墨烯进行混合反应，低分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀聚乙烯通信管，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：80‑90份高密度聚乙烯、10‑15份三元乙丙橡胶、5‑10份改性填充剂、2‑5份无卤阻燃剂、1‑3份UV抗老化剂、4‑6份加工助剂，所述改性填充剂是由In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯制得，所述聚乙烯为低分子量聚乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀聚乙烯通信管，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：80-90份高密度聚乙烯、10-15份三元乙丙橡胶、5-10份改性填充剂、2-5份无卤阻燃剂、1-3份UV抗老化剂、4-6份加工助剂，所述改性填充剂是由In2O3/CNTs/石墨烯接枝聚乙烯制得，所述聚乙烯为低分子量聚乙烯。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀聚乙烯通信管，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：85份高密度聚乙烯、12份三元乙丙橡胶、8份改性填充剂、3份无卤阻燃剂、2份UV抗老化剂、5份加工助剂。3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀聚乙烯通信管，其特征在于，所述In2O3/CNTs/石墨烯是由CNTs负载纳米In2O3之后，再与石墨烯进行复合制得。4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀聚乙烯通信管，其特征在于，所述加工助剂按重量份数计包括以下组分：5-10份炭黑、10-15份硬脂酸锌、1-5份四季戊四醇。5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种耐腐蚀聚乙烯通信管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：初混：在二甲苯溶液中加入1/4重量份的高密度聚乙烯、改性填充剂，搅拌混匀后，升温至120℃，保温反应3h，反应完成后将反应物用甲醇洗涤三次后过滤、干燥；预混：将初混步骤制备得到产物置于搅拌共混机中，依次加入无卤阻燃剂、UV抗老化剂、加工助剂，搅拌混合均匀后，置于双螺杆挤出机中，在双螺杆转速为150-160r/min，温度为200-210℃条件下共混20-25min后挤出、造粒，得到功能性颗粒；挤出成型：将剩下的高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶和功能性颗粒搅拌混合均匀，置于单螺杆挤出机中挤出，在料筒温度为180-185℃，机头温度为190-195℃，牵引为0.6-0.9m/min，主机转速为25-30r/min的条件下挤出成型，得到成品。6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀聚乙烯通信管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成方，
申请(专利权)人：浙江邦德管业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33