一种克拉管用复合改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种克拉管用复合改性材料及其制备方法，属于复合材料技术领域，包括如下重量份原料：HDPE树脂78

【技术实现步骤摘要】
一种克拉管用复合改性材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体地，涉及一种克拉管用复合改性材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]克拉管即热态缠绕成型高密度聚乙烯(HDPE)缠绕结构壁管。该壁管是以高密度聚乙烯树脂为主要原材料，采用热态缠绕杨型工艺，以聚丙烯(PP)单壁波纹管为支撑结构制成具有较高抗外压能力的特殊结构壁管材。
[0003]在应用过程中，同等条件下使用缠绕结构壁管与传统的水泥管相比更优越，特别是在施工场地狭窄、地下管线复杂及酸碱性土壤中铺设管道等。虽然采用HDPE材料缠绕增强管替代水泥管道具有阻力小、防渗漏、质量轻、易施工、耐腐蚀性好等优点，但是仍存在易变形，甚至破裂的缺陷，尤其是大孔径的缠绕管材，而且，HDPE主要由碳氢2种元素组成，存在易燃烧、燃烧易扩散的缺点；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，需对HDPE材料进行改进处理。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术提供一种克拉管用复合改性材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种克拉管用复合改性材料，包括如下重量份原料：HDPE树脂78
‑
82份、改性填料18
‑
22份、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物5
‑
7份、阻燃添加剂3
‑
4份、硬脂酸0.3
‑
0.4份、聚乙烯蜡0.3
‑
0.4份；
[0007]所述阻燃添加剂通过如下步骤制备：
[0008]将改性聚磷酸铵、端氨基超支化聚硅氧烷和去离子水混合，设置温度为40℃，加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌3
‑
4h，然后降温至20℃继续搅拌16h，搅拌结束后，经过过滤干燥，得到阻燃添加剂。
[0009]进一步地，改性聚磷酸铵、端氨基超支化聚硅氧烷、乙二醇二缩水甘油醚和去离子水的用量比为1g：0.2
‑
0.3g：2mL：50mL。
[0010]进一步地，改性聚磷酸铵通过如下步骤制备：
[0011]将水、聚磷酸铵和盐酸多巴胺混合，然后加入三羟甲基氨基甲烷充分混合，加入氢氧化钠调节体系的pH值为8.5，经5
‑
10min超声分散后，在25℃条件下，机械搅拌18
‑
20h，搅拌结束后，经过离心洗涤、干燥，改性聚磷酸铵。
[0012]进一步地，水、阻燃剂、盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷的用量比为200mL：0.2g：0.3g：0.4g。多巴胺的分子中具有邻苯二酚和氨基，本专利技术中利用其自身的性能，将其吸附在阻燃剂的表面，在碱性条件下可以发生组聚合，自组装聚合形成聚多巴胺，具有儿茶酚结构，携带较多的表面基团，在聚磷酸铵表面形成一层聚多巴胺层，得到改性聚磷酸铵，一方
面用于改善无卤阻燃剂与树脂基体相容性差的问题；另一方面，天然存在的黑色素主要成分为聚多巴胺，表面具有儿茶酚结构和氨基基团，具有高效的自由基清除性能，它能够寻找并捕获聚合物，老化过程中产生的自由基，聚磷酸铵表面形成的聚多巴胺层，可以避免聚合物的老化降解，减少抗氧剂和紫外线吸收剂使用。
[0013]进一步地，端氨基超支化聚硅氧烷通过如下步骤制备：
[0014]将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、去离子水混合，用盐酸调节pH值为5
‑
6，设置温度为50℃，搅拌反应4h，反应结束后，减压浓缩除水，得到端氨基超支化聚硅氧烷，其中γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水的用量质量比为1：1.6。
[0015]进一步地，改性填料通过如下步骤制备：
[0016]步骤一、将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入体积分数50％的乙醇水溶液中，用盐酸调节pH值为4，然后加入硅钙镁晶须，搅拌5h，经过过滤干燥，得到预处理硅钙镁晶须；硅钙镁晶须在空气中吸收水分子，这些水分子分解后在硅钙镁晶须表面以羟基形式存在，而γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷上的烷氧基经水解形成硅醇，硅醇与晶须表面的羟基缩合形成化学键；引入氨基得到预处理硅钙镁晶须；
[0017]步骤二、将预处理硅钙镁晶须加入水中，超声分散20min，然后加入改性剂，加完后升温至70℃，搅拌反应3h，反应结束后，经过过滤干燥，得到改性填料。改性剂为环氧基POSS，其结构内部由二氧化硅刚性核组成，硅氧刚性核赋予POSS优异的耐热性，用以改善复合改性材料的耐热性。
[0018]进一步地，步骤一中γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液和硅钙镁晶须的用量比为1g：100mL：3g；步骤二中预处理硅钙镁晶须、水和改性剂的用量比为0.5g：50mL：0.3g。
[0019]进一步地，改性剂为环氧基POSS。环氧基POSS通过如下步骤制备：
[0020]将20mL异丙醇、3g质量分数为2％的四甲基氢氧化铵水溶液混合，然后加入6gγ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和20mL二甲苯，在20℃条件下搅拌7h，升温至80℃搅拌60min，降温至20℃，加入盐酸调节pH值为7，减压蒸馏除去溶剂，并用丙酮溶剂洗涤除杂，减压蒸馏除去丙酮得到环氧基POSS。
[0021]一种克拉管用复合改性材料的制备方法，包括如下步骤：
[0022]按照重量份称取：HDPE树脂78
‑
82份、改性填料18
‑
22份、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物5
‑
7份、阻燃添加剂3
‑
4份、硬脂酸0.3
‑
0.4份、聚乙烯蜡0.3
‑
0.4份；将称好的原料加入过双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到一种克拉管用复合改性材料。
[0023]挤出时各区温度：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度180℃，四区温度175℃，五区温度170℃，机头160℃，螺杆转速70
‑
80r/min。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术制备了一种克拉管用复合改性材料，通过加入阻燃添加剂和改性填料提高材料的阻燃和力学性能；阻燃添加剂中聚磷酸铵为主体材料，先利用多巴胺对其进行表面处理，得到改性聚磷酸铵，然后利用乙二醇二缩水甘油醚的环氧基与改性聚磷酸铵、端氨基超支化聚硅氧烷反应，阻燃添加剂，改性聚磷酸铵和端氨基超支化聚硅氧烷形成N
‑
Si
‑
P于一体的三元阻燃元素的阻燃剂，解决单一元素阻燃剂添加量大、阻燃效果不理想的问题。此外，高密度聚乙烯材料在加工过程中需要经过双螺杆挤出机进行挤出，端氨基超支化聚硅氧烷属于有机硅类聚合物，表面能低，在加工过程中，会向熔体表面迁移，形成薄膜，起到润
滑作用，进而减少表面缺陷，提高成型效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种克拉管用复合改性材料，其特征在于，包括如下重量份原料：HDPE树脂78
‑
82份、改性填料18
‑
22份、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物5
‑
7份、阻燃添加剂3
‑
4份、硬脂酸0.3
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0.4份、聚乙烯蜡0.3
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0.4份；所述阻燃添加剂通过如下步骤制备：将改性聚磷酸铵、端氨基超支化聚硅氧烷和去离子水混合，设置温度为40℃，加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌3
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4h，然后降温至20℃继续搅拌16h，搅拌结束后，经过过滤干燥，得到阻燃添加剂。2.根据权利要求1所述的一种克拉管用复合改性材料，其特征在于，改性聚磷酸铵、端氨基超支化聚硅氧烷、乙二醇二缩水甘油醚和去离子水的用量比为1g：0.2
‑
0.3g：2mL：50mL。3.根据权利要求1所述的一种克拉管用复合改性材料，其特征在于，改性聚磷酸铵通过如下步骤制备：将水、聚磷酸铵和盐酸多巴胺混合，然后加入三羟甲基氨基甲烷充分混合，加入调节体系的pH值为8.5，经5
‑
10min超声分散后，在25℃条件下，机械搅拌18
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20h，搅拌结束后，经过离心洗涤、干燥，改性聚磷酸铵。4.根据权利要求1所述的一种克拉管用复合改性材料，其特征在于，端氨基超支化聚硅氧烷通过如下步骤制备：将γ
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，扶银，
申请(专利权)人：安徽杰蓝特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：