一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置，该方法包括以下步骤：将原料：聚烯烃、引发剂、富电子单体混合，再分别与含羧基的接枝单体和含环氧基的接枝单体混合后熔融塑化，通过接枝反应同步挤出制备羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃；以设定质量比将上述两种官能团化聚烯烃加入锥形双螺杆挤出机进行热熔融混合；通过排气口加入催化剂反应挤出得到类玻璃聚烯烃材料，得到的类玻璃聚烯烃材料经管材口模定型后得到类玻璃聚烯烃管。该材料常温性能稳定，加热可回收再利用，制备方法简单，易于实施，适于大规模工业化生产。模工业化生产。模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置


[0001]本专利技术属于高分子材料加工
，尤其涉及一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置。

技术介绍

[0002]聚烯烃材料应用广泛，但对环境应力敏感、耐热性和力学性能较差等缺陷使其应用领域受限，因此通常采用化学交联的方法改变聚烯烃的分子链拓扑结构，以此改善其理化性能。化学交联聚烯烃材料能够承受更高的热负载，具有更好的耐油耐老化、机械性能和电气性能等，被广泛应用于电气、建筑和汽车等行业。
[0003]传统化学交联聚烯烃材料的制备方法包括辐射交联法、过氧化物交联法和硅烷交联法，然而这些方法存在过程可控性差、加热难熔融、难以循环加工等缺陷，因此回收困难，再生利用率低。同时很多回收再利用技术很难针对性地破坏或改变交联聚烯烃材料的三维网状结构，致使废旧交联聚烯烃回收料存在性能不稳定和回收利用率低的缺陷。
[0004]可回收交联聚烯烃材料的制备成为未来发展的热点方向之一。专利CN113045704A提出了一种聚烯烃可逆交联网络材料及其制备方法：通过将聚烯烃、酸酐化合物、多元醇、自由基引发剂与抗氧剂均匀混合后利用双螺杆挤出机造粒，并将造粒得到的物料固化、退火后制备聚烯烃可逆交联网络材料，该方法制备过程中难以控制的预交联反应会对制品性能产生不良影响，此外，固化、退火等过程繁琐，使其产业化适应性受限。专利CN201480024950.6和CN201680020969.2均提出了一种交联聚烯烃管，然而其采用的辐射交联法受辐射强度的限制，可控性较差，几乎无法重塑成型，严重破坏了回收料的物化性能。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种可回收的类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置，利用本专利技术提供的方法制备的可回收类玻璃聚烯烃材料具有优异的重塑性能，重塑过程中其黏温关系与玻璃相似，且常温物理性能损失率低于10％。同时相较于传统聚烯烃材料该材料在收缩率、尺寸稳定性、耐热耐老化性能以及机械性能等方面均有较大提升，并且反应稳定可控，设备要求简单，更适合工业化生产。
[0006]本专利技术第一方面提供了类玻璃聚烯烃材料管的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将包括以下重量份的原料：聚烯烃100份、引发剂0.1
‑
5份、富电子单体0.5
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25份混合，并分别与含羧基的接枝单体0.1
‑
20份和含环氧基的接枝单体0.1
‑
20份混合后，通过接枝反应在平行同向双螺杆挤出机中熔融塑化、同步挤出制备羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃；
[0008](2)以设定质量比将步骤(1)得到的羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃，在90
‑
130℃热熔融混合后加入带排气口的锥形双螺杆挤出机；
[0009](3)通过锥形双螺杆挤出机的排气口向步骤(2)中的热熔融混合物中加入0.05
‑
10份催化剂，进行反应挤出后得到类玻璃聚烯烃材料，塑化后的类玻璃聚烯烃材料经管材组
件定型得到类玻璃聚烯烃管材制品，所述类玻璃聚烯烃管材制品的交联网状结构密度可通过温控调节。
[0010]可选地，所述热熔融混合中羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃的设定质量比为0.2
‑
5。
[0011]可选地，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及其共聚物的一种或多种的组合，或聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及其共混物的一种或多种的组合，且不限于此；所述引发剂为有机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的一种或多种的组合，且不限于此；所述富电子单体为苯乙稀、丙烯酞胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一种或多种的组合，且不限于此。
[0012]可选地，所述含羧基的接枝单体为马来酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其他烷基丙烯酸中的一种或多种的组合，且不限于此。
[0013]可选地，所述含环氧基的接枝单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧丁烯中的一种或多种的组合，且不限于此。
[0014]可选地，所述催化剂包括醋酸锌、乙酰丙酮锌、丙烯腈和丙烯酸锌共聚物、甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、伯胺、仲胺、叔胺中的一种或多种的组合，且不限于此。
[0015]所述类玻璃聚烯烃管的交联网状结构可通过可逆化学键的断开与生成进行多次重建。
[0016]所述交联网状结构的类玻璃聚烯烃管材制品经回收、熔融塑化二次成型后制品理化性能指标仍可保持原制品的90％以上。
[0017]根据上述任一制备方法得到的类玻璃聚烯烃材料，其特征在于，制备得到的类玻璃聚烯烃材料与聚烯烃材料共混塑化挤出后，形成具有交联互锁微观结构的制品。
[0018]可选地，所述共混挤出回收再利用的设备包括：专用单螺杆挤出设备或锥形双螺杆挤出设备。
[0019]本专利技术第二方面提供了一种类玻璃聚烯烃材料管的制备装置，包括平行同向双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机，平行同向双螺杆挤出机包括：第一平行同向双螺杆挤出机、第二平行同向双螺杆挤出机；所述第一平行同向双螺杆挤出机输出端和第二平行同向双螺杆挤出机输出端相汇后与锥形双螺杆挤出机输入端连接；所述锥形双螺杆挤出机输出端连接管材组件，所述管材组件包括：管坯模具和定型模具，定型模具后侧相应位置处安装有牵引装置。
[0020]本专利技术还提供上述技术方案得到的类玻璃聚烯烃材料管。
[0021]与现有技术相比较，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022](1)本专利技术的实施可制备在特定温度下交联网状结构能多次重建的聚合物，常温下稳定的网状结构可使该材料达到与传统交联聚烯烃相媲美的理化性能，经回收加热重塑后制品理化性能指标仍可保持原制品的90％以上，使该材料具备有别于传统交联聚烯烃的重塑回收性；
[0023](2)本专利技术类玻璃聚烯烃材料具有与聚烯烃相同的成型加工性，同时具备比聚烯烃更优异的尺寸稳定性、耐热耐老化性和机械性能，还具有热自修复、热致形状记忆、回收再利用等卓越性能；
[0024](3)本专利技术提供的类玻璃聚烯烃材料及其管材制备方法工艺简单，可控性好，易于实施，适用于大规模工业生产，从而有望缓解传统热固性材料造成的资源浪费和环境污染
等问题。在聚烯烃分子链中引入可逆化学键制备类玻璃聚烯烃材料及其管材，具有与传统交联聚烯烃相当的耐油耐老化性能和机械性能等，二次回收再利用过程具备与热塑性材料类似的可重塑性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法及其制备装置的装置结构示意图；
[0026]图2为化学交联聚烯烃材料与常规聚烯烃混合后的微观结构示意图；
[0027]图3为本专利技术制备的类玻璃聚烯烃材料与常规聚烯烃混合的微观结构示意图。
[0028]其中1
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第一平行同向双螺杆挤出机，2
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第二平行同向双螺杆挤出机，3
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锥形双螺杆挤出机，4<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类玻璃聚烯烃材料管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将包括以下重量份的原料：聚烯烃100份、引发剂0.1
‑
5份、富电子单体0.5
‑
25份混合，并分别与含羧基的接枝单体0.1
‑
20份和含环氧基的接枝单体0.1
‑
20份混合后，通过接枝反应在平行同向双螺杆挤出机中熔融塑化、同步挤出制备羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃；(2)以设定质量比将步骤(1)得到的羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃，在90
‑
130℃热熔融混合后加入带排气口的锥形双螺杆挤出机；(3)通过锥形双螺杆挤出机的排气口向步骤(2)中的热熔融混合物中加入0.05
‑
10份催化剂，进行反应挤出后得到类玻璃聚烯烃材料，塑化后的类玻璃聚烯烃材料经管材组件定型得到类玻璃聚烯烃管材制品，所述类玻璃聚烯烃管材制品的交联网状结构密度可通过温控调节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羧基官能团接枝聚烯烃和环氧基官能团接枝聚烯烃的设定质量比为0.2
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5。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及其共聚物的一种或多种的组合；所述引发剂为有机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的一种或多种的组合；所述富电子单体为苯乙稀、丙烯酞胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一种或多种的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张润，傅陈超，薛平，贾明印，陈轲，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：