一种纳米材料HDPE管及其生产方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，公开了一种纳米材料HDPE管及其生产方法，纳米材料HDPE管包括以下重量份的原料高密度聚乙烯树脂粉料100份、改性埃洛石纳米管1

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料HDPE管及其生产方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体为一种纳米材料HDPE管及其生产方法。

技术介绍

[0002]高密度聚乙烯(HDPE)是一种非极性，且结晶度高的通用型塑料，由于高密度聚乙烯自身具有价格低廉、质量轻、刚性强以及优异的加工性能，经过长期发展，已经在燃气管、给水管、排污管等管材领域展现出了巨大的应用前景，但是高密度聚乙烯在低温等环境下韧性不足，一定程度上使其应用受到限制，并且随着行业的不断发展以及科学技术的不断进步，高密度聚乙烯也逐渐迎来了新的挑战，因此，对高密度聚乙烯抗氧化性能以及阻燃等综合性能的提升，以满足其在不同领域中的应用要求，已经成为研究热点。
[0003]申请号为CN201410615409.4的专利公开了一种增强HDPE双壁波纹管及其制备方法，使用木粉和苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为填充剂，通过控制木粉和苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物的加入量，可以有效地改善高密度聚乙烯管材的低温韧性、刚性以及抗蠕变能力等，使得高密度聚乙烯管在长期使用过程中不会发生变形，从而延长产品的使用寿命，但是这种改性的方式只能对高密度聚乙烯的韧性进行增强，没有对高密度聚乙烯进行其他方面性能的改进，无法改善高密度聚乙烯长期暴露在空气中产生氧化的问题，申请号为CN201410764954.X的中国专利公开了高密度聚乙烯耐压管材用复合助剂及其制备方法、以及含有该复合助剂的树脂原料，以受阻酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂等为主要组分，制备了一种高密度聚乙烯耐压管材用复合助剂，使用该助剂对高密度聚乙烯管材进行改性，可以有效改善高密度聚乙烯管材的耐老化性能，但是受阻酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂在高密度聚乙烯管材加工和后续使用过程中容易挥发迁移，无法保证高密度聚乙烯管材的长效抗氧化性能，因此实际应用中依旧存在困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纳米材料HDPE管及其生产方法，通过在埃洛石纳米管表面修饰3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺抗氧剂，增强埃洛石纳米管在高密度聚乙烯基体中的分散性，并增强其抗氧化性能，同时在高密度聚乙烯基体中添加改性橡胶作为增韧改性剂，可以增强其力学性能以及阻燃性能，使得以高密度聚乙烯为基材制备的纳米材料HDPE管具有良好的抗氧化、力学以及阻燃等综合性能。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种纳米材料HDPE管，包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯树脂粉料100份、改性埃洛石纳米管1
‑
5份、改性三元乙丙橡胶5
‑
15份、PPA5300 0.02
‑
0.04份。
[0007]所述改性埃洛石纳米管是通过化学反应在埃洛石纳米管表面修饰3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺抗氧剂制成；
[0008]所述改性三元乙丙橡胶是通过化学反应在三元乙丙橡胶结构中引入1,3,2
‑
苯并二氧磷
‑2‑
氧化物阻燃剂制成。
[0009]一种纳米材料HDPE管的生产方法具体为：
[0010]A1：向高速搅拌机中加入高密度聚乙烯粉、改性埃洛石纳米管、改性三元乙丙橡胶和PPA5300，设置转速为400
‑
1000r/min，搅拌2
‑
4min，得到预混料；
[0011]A2：将步骤A1中制备的预混料置于双螺杆挤出机中，设置挤出参数后进行挤出，得到纳米材料HDPE初管；
[0012]A3：将步骤A2制备的纳米材料HDPE初管置于0.01
‑
0.03MPa、20
‑
25℃的水温环境中定型，再将其转移至15
‑
20℃的水箱中进行二次冷却，对二次冷却后的产品进行定尺切割，得到纳米材料HDPE管。
[0013]进一步地，所述步骤A2挤出参数设置为：挤出温度160
‑
210℃，挤出机转速40
‑
100r/min，牵引速度300
‑
600cm/min。
[0014]进一步地，所述改性埃洛石纳米管的生产方法具体为：
[0015](1)向乙醇溶剂中加入埃洛石纳米管，搅拌除去有机物杂质，过滤、烘干、研磨，将其加入去离子水中，机械搅拌1
‑
3h，搅拌过程中加入六偏磷酸钠，搅拌结束后，使用过滤法去除下层杂质沉淀，通过离心法收集上层悬浊液中的固体，将固体烘干、研磨，得到纯化埃洛石纳米管；
[0016](2)向丙酮溶剂中加入纯化埃洛石纳米管，超声分散30
‑
60min，继续加入5
‑
异氰酸酯异酞酰氯和二月桂酸二丁基锡，混合均匀，置于40
‑
60℃的水浴锅中搅拌反应12
‑
24h，反应结束后离心分离收集固体产物，真空干燥，得到酰氯化埃洛石纳米管；
[0017](3)向四氢呋喃溶剂中加入酰氯化埃洛石纳米管，超声分散30
‑
60min，继续加入3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺和吡啶，机械搅拌均匀，再将其置于15
‑
40℃的水浴锅中，搅拌反应6
‑
18h，反应结束后离心分离去除上清液，真空干燥，得到改性埃洛石纳米管。
[0018]进一步地，所述步骤(1)中六偏磷酸钠的加入量为埃洛石纳米管质量的1
‑
3％。
[0019]进一步地，所述步骤(3)反应过程中使用的四氢呋喃溶剂、酰氯化埃洛石纳米管、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺、吡啶的质量比为150
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400:10:5
‑
20:0.2
‑
1。
[0020]通过上述技术方案，首先使用乙醇溶解埃洛石纳米管中的有机物，去除有机物杂质，再分散于去离子水中，搅拌过程中添加分散剂六偏磷酸钠，可以使得分散性差的矿物质发生沉降，通过过滤除去沉降物，得到的上层悬液中埃洛石纳米管具有较高的纯度，再使用离心分离的方式，将纯化后的埃洛石纳米管分离，有利于埃洛石纳米管的进一步接枝反应，使用二月桂酸二丁基锡为催化剂，催化纯化埃洛石纳米管表面的羟基与5
‑
异氰酸酯异酞酰氯结构中的异氰酸酯基团反应，生成酰氯化埃洛石纳米管，在吡啶的催化下，该酰氯基团可以进一步与3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺结构中的苄胺基团发生酰胺化反应，得到改性埃洛石纳米管，从而在埃洛石纳米管表面修饰了3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺抗氧剂，实现了埃洛石纳米管的表面改性。
[0021]进一步地，所述改性三元乙丙橡胶的生产方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料HDPE管，其特征在于，包括以下重量份的原料：高密度聚乙烯树脂粉料100份、改性埃洛石纳米管1
‑
5份、改性三元乙丙橡胶5
‑
15份、PPA5300 0.02
‑
0.04份；所述改性埃洛石纳米管是通过化学反应在埃洛石纳米管表面修饰3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄胺抗氧剂制成；所述改性三元乙丙橡胶是通过化学反应在三元乙丙橡胶结构中引入1,3,2
‑
苯并二氧磷
‑2‑
氧化物阻燃剂制成。2.一种如权利要求1所述的纳米材料HDPE管的生产方法，其特征在于，所述生产方法具体为：A1：向高速搅拌机中加入高密度聚乙烯粉、改性埃洛石纳米管、改性三元乙丙橡胶和PPA5300，设置转速为400
‑
1000r/min，搅拌2
‑
4min，得到预混料；A2：将步骤A1中制备的预混料置于双螺杆挤出机中，设置挤出参数后进行挤出，得到纳米材料HDPE初管；A3：将步骤A2制备的纳米材料HDPE初管置于0.01
‑
0.03MPa、20
‑
25℃的水温环境中定型，再将其转移至15
‑
20℃的水箱中进行二次冷却，对二次冷却后的产品进行定尺切割，得到纳米材料HDPE管。3.根据权利要求2所述的一种纳米材料HDPE管的生产方法，其特征在于，所述步骤A2挤出参数设置为：挤出温度160
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210℃，挤出机转速40
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100r/min，牵引速度300
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600cm/min。4.根据权利要求2所述的一种纳米材料HDPE管的生产方法，其特征在于，所述改性埃洛石纳米管的生产方法具体为：(1)向乙醇溶剂中加入埃洛石纳米管，搅拌除去有机物杂质，过滤、烘干、研磨，将其加入去离子水中，机械搅拌1
‑
3h，搅拌过程中加入六偏磷酸钠，搅拌结束后，使用过滤法去除下层杂质沉淀，通过离心法收集上层悬浊液中的固体，将固体烘干、研磨，得到纯化埃洛石纳米管；(2)向丙酮溶剂中加入纯化埃洛石纳米管，超声分散30
‑
60min，继续加入5
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异氰酸酯异酞酰氯和二月桂酸二丁基锡，混合均匀，置于40
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60℃的水浴锅中搅拌反应12
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24...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛庐，金巍忠，徐金海，
申请(专利权)人：杭州金泰塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：