高耐热耐蠕变的管材组合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高耐热耐蠕变的管材组合物及其制备方法。所述的管材组合物以重量分数计，包括如下组分：聚乙烯60

【技术实现步骤摘要】
高耐热耐蠕变的管材组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种高耐热耐蠕变的管材组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯(PE)是一种具有优异性能的热塑性塑料，具有良好的耐化学腐蚀、耐低温冲击性能等，被广泛应用于纺织、电力、建筑、煤炭及交通运输等领域。但聚乙烯不能承受较高的使用温度，加工机械强度低，限制了许多领域的应用。在油田内衬管领域，要求聚乙烯管材维卡软化温度130℃以上，同时要求具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和冲击性能，以及抗蠕变性能。如此才能延长管材的使用寿命。有资料表明，超高分子量聚乙烯维卡软化温度在131℃(A50)左右，但做成管材后，其维卡软化温度仅为127℃。交联虽然能提高维卡软化温度，但交联改性后的聚乙烯材料耐蠕变和耐磨性能降低，使用寿命缩短；玻璃微珠可以提高PE的维卡软化点温度，但玻璃微珠的加入，不仅降低了材料的性能，而且使得加工性能变差。
[0003]专利CN201510416076.7高软化点的超高分子量聚乙烯合金材料及其制备方法，所采用的基础树脂为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂和尼龙(PA)树脂两种，增强剂选用无机纳米钙，用以提高材料的维卡软化点、熔指，具有热变形温度高，回弹速度快等特点，但是，最终制备的材料的维卡软化温度依然较低，力学性能不佳。
[0004]文献《UHMWPE/HDPE/PA1012复合材料的制备及性能研究》(塑料工业，2016年10月，第44卷第10期)，其采用了HDPE(高密度聚乙烯)、UHMWPE以及PA三种基础树脂，但该文献仅考察了HDPE与UHMWPE的比例对复合材料性能的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高耐热耐蠕变的管材组合物，具有优异的抗蠕变性能，同时提高了维卡软化温度，而且改善了加工性能；同时本专利技术还提供其制备方法。
[0006]本专利技术是采用以下技术方案实现的：
[0007]所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，以重量份数计，包括如下组分：
[0008][0009][0010]所述的聚乙烯为高密度聚乙烯，密度>0.955g/cm3。
[0011]所述的超高分子量聚乙烯分子量为100-150万。
[0012]所述的尼龙为尼龙66，优选美国杜邦公司生产的PA66 103HSL。
[0013]所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，接枝率>0.5％。
[0014]所述的硅系/铝系复合增强剂为天然硅石与三氧化二铝的混合物，粒径为30-80nm，其中，天然硅石与三氧化二铝的质量比为1:2-3，其中，所述的天然硅石优选为石英砂，密度为2.65g/cm3，三氧化二铝真密度为3.5-4.0g/cm3。
[0015]所述的成核剂优选PE专用成核剂WXH-C201，深圳和颜悦色塑胶助剂有限公司生产。
[0016]所述的润滑剂为PE蜡。
[0017]本专利技术所述的高耐热耐蠕变的管材组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)硅系/铝系复合增强剂制备
[0019]先将天然硅石与三氧化二铝磨碎成纳米级，粒径为30-80nm，放入高速混合机中，然后加入硅烷偶联剂，高速混合均匀后，放出物料，备用；
[0020](2)将尼龙烘干后，备用；
[0021](3)将聚乙烯、超高密度聚乙烯、尼龙、硅系/铝系复合增强剂、相容剂、成核剂和润滑剂加入到混合机中高速搅拌，搅拌时间3-5分钟，经搅拌后出料，即得。
[0022]将制备的管材组合物直接投入到单螺杆管材挤出设备上挤出PE管材，料筒温度为180-235℃，可制得聚乙烯管材，具有良好的耐温性能和耐蠕变性能。
[0023]步骤(1)中所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，加入量为天然硅石与三氧化二铝总质量的1-1.5％。
[0024]步骤(1)中所述的混合转速为700-1000转/分钟，混合温度为80-100℃，混合时间为5-8分钟。
[0025]步骤(2)中所述的烘干温度为90-100℃，烘干时间为3-5小时。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027]1、本专利技术采用聚乙烯为基础树脂，通过添加尼龙与处理过的硅系/铝系复合增强剂，通过相容剂紧密结合，在成核剂的作用下，可改变体系的结晶形态，构成材料的晶体结构发生变化，从而改变管材抵抗应力的性能，提高抗蠕变性能。
[0028]2、本专利技术硅系/铝系复合增强剂的加入，不仅提高了维卡软化温度，而且改善了加工性能。
[0029]3、本专利技术所用原料易得，制备方法简单易操作，利于大规模生产，具有较好的应用前景。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0031]实施例中用到的所有原料若无特殊说明，均为市购。
[0032]表1为实施例1-5和对比例1-4的配方。
[0033]其中，硅系/铝系复合增强剂粒径60纳米，天然硅石：三氧化二铝按照1：2的质量比，天然硅石为石英砂，密度为2.65g/cm3，聚乙烯密度0.960g/cm3，超高分子量聚乙烯分子量150万，相容剂聚乙烯接枝马来酸酐为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，接枝率1.0％，润滑剂为PE蜡。
[0034]其中硅系/铝系复合增强剂制备方法为：天然硅石：三氧化二铝按照1：2的质量比称取，放入高速混合机中，加入混合物总量的1.5％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，高速混合，混合转速1000转/分钟，混合温度90℃，混合时间6分钟，放出物料。
[0035]实施例和对比例的区别：对比例1与实施例2相比，没有硅系/铝系复合增强剂，只添加片状硅酸盐，其余组分相同；对比例2与实施例2相比，只采用尼龙作为耐热改性剂，没有添加硅系/铝系复合增强剂，其余组份相同；对比例3与实施例2相比，只添加天然硅石做增强剂，没有添加硅系/铝系复合增强剂，其余组份相同；对比例4与实施例2相比，只添加三氧化二铝做增强剂，没有添加硅系/铝系复合增强剂，其余组份相同。
[0036]表1实施例1-5和对比例1-4的配方
[0037][0038][0039]实施例1-5和对比例1-4的制备方法如下：
[0040](1)硅系/铝系复合增强剂制备方法为：先将天然硅石与三氧化二铝磨碎成纳米
级，粒径为60纳米；然后按照质量比天然硅石：三氧化二铝＝1：2的比例称取，放入高速混合机中，加入混合物总量的1.5％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，高速混合，混合转速1000转/分钟，混合温度90℃，混合时间6分钟，放出物料。
[0041](2)将尼龙放到95℃烘箱中烘干4小时，取出，备用。
[0042](3)按比例称取聚乙烯、超高密度聚乙烯、尼龙、硅系/铝系复合增强剂、相容剂及其他助剂加入到混合机中高速搅拌，搅拌时间4分钟，放出物料。
[0043](4)将混配好的物料直接投入到单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：2.根据权利要求1所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：所述的聚乙烯为高密度聚乙烯，密度>0.955g/cm3。3.根据权利要求1所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯分子量为100-150万。4.根据权利要求1所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：所述的尼龙为尼龙66。5.根据权利要求1所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，接枝率>0.5％。6.根据权利要求1所述的高耐热耐蠕变的管材组合物，其特征在于：所述的硅系/铝系复合增强剂为天然硅石与三氧化二铝的混合物，粒径为30-80nm，其中，天然硅石与三氧化二铝的质量比为1:2-3。7.一种权利要求1-6任一所述的高耐热耐蠕变的管材组合物的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘容德，王晶，张新华，刘浩，王晓敏，王秀丽，李长春，苏建华，高磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：