改性玄武岩鳞片材料及其制备方法、含有改性玄武岩鳞片材料的HDPE双壁波纹管技术

本发明专利技术公开了一种改性玄武岩鳞片材料及其制备方法、含有改性玄武岩鳞片材料的HDPE双壁波纹管。通过对玄武岩鳞片依次进行羟基化处理、偶联改性处理、相变微球包覆，制得了相变微球包覆于玄武岩鳞片周围的改性玄武岩鳞片材料。含有该改性玄武岩鳞片材料的HDPE双壁波纹管具有高刚性、高韧性，且耐腐蚀性、耐热性良好。好。

【技术实现步骤摘要】
改性玄武岩鳞片材料及其制备方法、含有改性玄武岩鳞片材料的HDPE双壁波纹管


[0001]本专利技术涉及聚乙烯双壁波纹管
，更具体的，涉及一种改性玄武岩鳞片材料及其制备方法、含有改性玄武岩鳞片材料的HDPE双壁波纹管材料。

技术介绍

[0002]近十年来，高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管作为一种节约能源的新型轻质管材，具有比重小、造价低、耐外压、强度高、使用寿命长及安装方便等优点，已经成为市政大口径排水、排污管道的主流产品。HDPE树脂具有耐低温冲击性能好、柔性高的优点，但是由于双壁波纹管对管材的环刚度有较高的要求，HDPE树脂模量低，强度和刚度不足的缺点限制了其在双壁波纹管生产中的应用。
[0003]目前，市场上主要生产厂家大都采用加入PE填充母料来解决HDPE树脂强度和刚度不足的难题。PE填充母料是PE树脂作为载体，掺入无机刚性粒子通过混合挤出造料而成。尽管加入后能提高体系的刚性，但树脂基体与无机刚性粒子间粘合作用具有不确定性，并且在加工冷却、储存期间中，刚性粒子与基材界面间的残余应力易形成内在缺陷，特别是输送带有腐蚀性的废水或海水时，HDPE双壁波纹管的使用寿命较低。此外，无机刚性粒子虽然可以改善HDPE树脂的强度和刚性，但是也会同时降低HDPE材料的韧性，使得HDPE双壁波纹管的环柔性下降。
[0004]现有技术公开了一种用于聚乙烯双壁波纹管的母料及其制备方法，包括：超细无机矿物粉、高密度聚乙烯树脂、EVA接枝树脂、有机基改性聚硅氧烷、粉体表面活化剂、聚烯烃低聚物。虽然该现有技术通过添加无机粉体提高了部分环刚度等级。但是，该母料加入到树脂后，在加工冷却过程中，在填充料附近容易存在残余应力，使无机粉体粒子在HDPE树脂基体内形成缺陷，HDPE双壁波纹管的环刚度仍较差，且缺陷容易导致材料韧性降低，在使用过程中易出现冲击破裂和合模线开裂缺陷。
[0005]因此，需要开发出一种兼具高刚性高韧性的HDPE双壁波纹管材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术为克服上述现有技术所述的刚性、韧性较差的缺陷，提供一种改性玄武岩鳞片材料的制备方法，包括对玄武岩鳞片依次进行羟基化处理、偶联改性处理、相变微球包覆，改性玄武岩鳞片材料作为填料加至HDPE树脂中可制得兼具高刚性高韧性的HDPE双壁波纹管材料。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法制得的改性玄武岩鳞片材料。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种HDPE双壁波纹管材料，包括上述改性玄武岩鳞片材料。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种HDPE双壁波纹管，由上述HDPE双壁波纹管材料制得。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供上述HDPE双壁波纹管在输送腐蚀性介质中的应用。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0012]一种改性玄武岩鳞片材料的制备方法，包括如下步骤：
[0013]S1.羟基化处理：
[0014]将玄武岩鳞片分散至Piranha溶液中，进行羟基化处理后，取出洗涤至中性，得到羟基化玄武岩鳞片；
[0015]S2.偶联改性处理：
[0016]将所述羟基化玄武岩鳞片分散至含有硅氧烷偶联剂的溶剂中，进行偶联改性处理，取出、去除溶剂后，在真空条件下热处理，得到偶联改性玄武岩鳞片；
[0017]S3.相变微球包覆：
[0018]将所述偶联改性玄武岩鳞片与SBS树脂、正十六烷、乙酸乙酯、丙酮、十二烷基硫酸钠、去离子水混合，在110～160℃条件下搅拌反应3～10h后，经后处理，得到所述改性玄武岩鳞片材料。
[0019]本专利技术利用三步法，制备改性玄武岩鳞片材料：首先对玄武岩鳞片进行羟基化处理，使得玄武岩鳞片表面羟基化；再使用硅氧烷偶联剂对羟基化的玄武岩鳞片进行改性处理，并通过真空条件下的热处理使得硅氧烷偶联剂对玄武岩鳞片的改性效果更稳定；最后，将偶联改性玄武岩鳞片与相变微球的原料共混，进行相变微球包覆处理，在高温搅拌条件下，经反应可形成SBS树脂为壳、正十六烷为相变芯材的相变微球，且SBS树脂壳层与改性玄武岩鳞片表面结合力高，相变微球包覆于改性玄武岩鳞片周围。
[0020]优选地，所述玄武岩鳞片的平均厚度为1～4μm，平均粒径为10～60μm。
[0021]玄武岩鳞片的厚度和粒径在适宜范围时，有助于HDPE双壁波纹管的耐热性更好、耐腐蚀性更优，且保持良好的力学性能。专利技术人研究发现，玄武岩鳞片的平均粒径过大、厚度过高，不仅会降低HDPE双壁波纹管的韧性，成型过程中还无法实现阻隔腐蚀性液体的作用；玄武岩鳞片的平均粒径过小、厚度过低，对HDPE双壁波纹管的热传导不利，使得管材耐热性能下降。
[0022]优选地，所述SBS树脂在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为0.1～5g/10min。
[0023]优选地，步骤S1.中，所述羟基化处理时间为0.5～2h，处理温度60～100℃。
[0024]更优选地，步骤S1.中，所述羟基化处理时间为1h，处理温度90℃。
[0025]优选地，步骤S1.中，所述Piranha溶液为浓硫酸和双氧水按照体积比3:1的混合物。
[0026]优选地，步骤S2.中，所述硅氧烷偶联剂为含有C＝C的硅氧烷偶联剂。
[0027]使用含有碳碳双键的硅氧烷偶联剂可在偶联改性玄武岩鳞片表面引入碳碳双键，有助于后续偶联改性玄武岩鳞片与SBS树脂结合力更高。
[0028]优选地，步骤S2.中，所述溶剂为乙醇和/或水。
[0029]优选地，步骤S2.中，所述硅氧烷偶联剂在溶剂中的浓度为2～15wt.％。
[0030]更优选地，优选地，步骤S2.中，所述硅氧烷偶联剂在溶剂中的浓度为10wt.％。
[0031]优选地，步骤S2.中，所述去除溶剂为110℃烘干去除。
[0032]优选地，步骤S2.中，所述偶联改性处理的温度为60～80℃，时间为20～110min。
[0033]优选地，步骤S2.中，所述热处理为在30～60℃放置15～48h。
[0034]更优选地，步骤S2.中，所述热处理为在40～50℃放置20～30h。
[0035]优选地，步骤S3.中，所述搅拌反应的条件为在130～155℃条件下搅拌反应5～7h。
[0036]优选地，步骤S3.中，所述改性玄武岩鳞片、SBS树脂、正十六烷的质量比为10～20∶5～40∶1。
[0037]更优选地，步骤S3.中，所述改性玄武岩鳞片、SBS树脂、正十六烷的质量比为10∶5∶1。
[0038]更优选地，步骤S3.中，所述改性玄武岩鳞片、SBS树脂、正十六烷的质量比为20∶40∶1。
[0039]优选地，步骤S3.中，所述后处理为冷却至室温、离心、干燥。
[0040]本专利技术还保护一种改性玄武岩鳞片材料，由上述制备方法制得。
[0041]本专利技术还保护一种HDPE双壁波纹管材料，包括如下重量份的组分：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性玄武岩鳞片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.羟基化处理：将玄武岩鳞片分散至Piranha溶液中，进行羟基化处理后，取出洗涤至中性，得到羟基化玄武岩鳞片；S2.偶联改性处理：将所述羟基化玄武岩鳞片分散至含有硅氧烷偶联剂的溶剂中，进行偶联改性处理，取出、去除溶剂后，在真空条件下热处理，得到改性玄武岩鳞片；S3.相变微球包覆：将所述改性玄武岩鳞片与SBS树脂、正十六烷、乙酸乙酯、丙酮、十二烷基硫酸钠、去离子水混合，在110～160条件下搅拌反应3～10h后，经后处理，得到所述改性玄武岩鳞片材料。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2.中，所述硅氧烷偶联剂为含有C＝C的硅氧烷偶联剂。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S2.中，所述热处理为在30～60℃放置15～48h。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S3.中，所述改性玄武岩鳞片、SBS树脂、正十六烷的质量比为10～20∶5～40∶1。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红磊，李明，
申请(专利权)人：海南联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：