HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法，包括如下步骤：(1)木质素改性，获得木质素改性混合物；(2)增强颗粒的合成，获得固相增强颗粒；(3)颗粒预处理，配置聚醚酰亚胺的N,N

【技术实现步骤摘要】
HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法


[0001]本专利技术涉及高密度聚乙烯材料生产加工
，特别涉及一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物纳米复合材料是由各种纳米填料与聚合物以各种方式形成的一种新型复合材料。纳米填料因其尺寸小、比表面积大而具有不同于传统微米填料的特性。在与聚合物复合时，纳米填料的表面效应、尺寸效应、量子效应以及协同效应大大改善了复合材料的综合性能。这种新型复合材料不仅具有聚合物本身的优点，而且还获得了纳米填料的特殊性能。高密度聚乙烯(HDPE)又称低压聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，分子结构以线型结构为主。高密度聚乙烯具有良好的耐寒性、化学稳定性好、机械强度高、具有较高的韧性和刚性、介电性能好等优点。因此高密度聚乙烯的应用主要包括挤出包装薄膜、编织袋、电线电缆保护套、渔网、绳索、管材；也可注塑低档日用品及外壳、非承载荷构件、胶箱、周转箱；挤出吹塑容器、中空制品、瓶子等，广泛用于机械、汽车、电子电气、农业、日用杂品等方面。但高密度聚乙烯也因拉伸强度低，硬度小，耐热性差，耐磨性低等缺点限制了其在工业、生活、军事、航天等领域的应用。改善HDPE性能的方法通常有两种：化学改性和物理改性。化学改性的原理是利用化学反应在HDPE的分子链上接入其他基团，改善其性能且不改变HDPE的主要功能。化学改性包括接枝改性法、交联改性法和共聚改性法等。物理改性主要包括填充改性法、共混改性法和增强改性法，纳米尺寸粒子因其独特的结构和性质成为目前最热门的填充材料。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供了一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法，包括如下步骤：
[0004](1)木质素改性：将木质素和乙醇混合形成混合物，向木质素和乙醇的混合物中加入氢氧化钠溶液，然后搅拌混合物10min以上，搅拌完成后在搅拌状态下向混合物中加入1,2
‑
环氧丁烷，加料过程在氮气保护氛围中进行；加料完成后在氮气保护内加热至75
±
5℃保温10h以上，保温后空冷至常温，稀盐酸调节pH至中性，获得木质素改性混合物；
[0005](2)增强颗粒的合成：在反应釜内配置钛酸丁酯的乙醇溶液，搅拌所述钛酸丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下同时向溶液中加入硫酸溶液和木质素改性混合物，加料完成后继续搅拌溶液40min以上，然后将所述反应釜密封，加热至120
±
5℃保温2h以上，然后停止加热，空冷至常温，打开所述反应釜，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得固相增强颗粒；
[0006](3)颗粒预处理：配置聚醚酰亚胺的N,N
‑
二甲基甲酰胺混合液，将所述固相增强颗粒浸泡在所述聚醚酰亚胺的N,N
‑
二甲基甲酰胺混合液中60～80s，然后将固相增强颗粒取出，110
±
5℃烘干，获得预处理后固相增强颗粒；
[0007](4)将HDPE树脂、所述预处理后固相增强颗粒、碳酸氢钠、硅烷偶联剂、甲基三乙氧基硅烷、己二酸二辛酯和三壬基苯基亚磷酸酯混合均匀，混合物在75
±
5℃温度下密炼20～30min，然后在挤出机中挤出造粒，形成复合材料，再加工成型获得所述纳米颗粒增强型耐磨给水管道。
[0008]进一步地，所述步骤(1)中，所述木质素和乙醇混合质量比为木质素：乙醇＝1:7～9；所述氢氧化钠溶液中溶质的质量百分数为30％～40％，氢氧化钠溶液的加入质量为所述木质素质量的3％～4％。
[0009]进一步地，所述1,2
‑
环氧丁烷加入质量为所述木质素质量的0.1～0.2倍；所述稀盐酸中溶质的质量百分数为5％。
[0010]进一步地，所述钛酸丁酯的乙醇溶液中，钛酸丁酯的体积百分数为20％～25％；所述硫酸溶液中溶质的质量百分数为15％～20％，硫酸溶液和木质素改性混合物加入的量与所述钛酸丁酯的乙醇溶液量比为硫酸溶液：木质素改性混合物：钛酸丁酯的乙醇溶液＝0.8～1mL:3～5g:20mL。
[0011]进一步地，所述聚醚酰亚胺的N,N
‑
二甲基甲酰胺混合液中，溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺，聚醚酰亚胺的质量百分数为3％～4％；所述所述固相增强颗粒浸泡在所述聚醚酰亚胺的N,N
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二甲基甲酰胺混合液中的固液质量比为固/液＝1:20。
[0012]进一步地，所述HDPE树脂、所述预处理后固相增强颗粒、碳酸氢钠、硅烷偶联剂、甲基三乙氧基硅烷、己二酸二辛酯和三壬基苯基亚磷酸酯按重量份数计为：HDPE树脂100份，预处理后固相增强颗粒8～12份，碳酸氢钠1～3份，硅烷偶联剂4～6份，甲基三乙氧基硅烷3～6份，己二酸二辛酯2～8份，三壬基苯基亚磷酸酯1～3份。
[0013]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述方法制备的HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道具有良好的耐磨性能，克服了HDPE材料不耐磨的缺陷，使得HDPE基管道能够用于耐磨性要求较大的场合，例如矿浆运输管道领域，极大地拓宽了HDPE基材料的使用范围。
附图说明
[0014]图1为各实施例和对比例所述方法制备的给水管道耐磨性能对比图。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0016]实施例1
[0017]一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)木质素改性：将木质素和乙醇混合形成混合物，所述木质素和乙醇混合质量比为木质素：乙醇＝1:7；向木质素和乙醇的混合物中加入氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液中溶质的质量百分数为30％，溶剂为水；氢氧化钠溶液的加入质量为所述木质素质量的3％；然后60r/min搅拌混合物10min，搅拌完成后在搅拌状态下向混合物中加入1,2
‑
环氧丁烷，所述1,2
‑
环氧丁烷加入质量为所述木质素质量的0.1倍；加料过程在氮气保护氛围中进行；加料完成后在氮气保护内加热至75
±
5℃保温10h，保温后空冷至常温，稀盐酸(稀盐酸中溶质的质量百分数为5％)调节pH至中性，获得木质素改性混合物；
[0019](2)增强颗粒的合成：在反应釜内配置钛酸丁酯的乙醇溶液，所述钛酸丁酯的乙醇
溶液中，钛酸丁酯的体积百分数为20％；60r/min搅拌所述钛酸丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下同时向溶液中加入硫酸溶液和木质素改性混合物，所述硫酸溶液中溶质的质量百分数为15％，硫酸溶液和木质素改性混合物加入的量与所述钛酸丁酯的乙醇溶液量比为硫酸溶液：木质素改性混合物：钛酸丁酯的乙醇溶液＝0.8mL:3g:20mL；加料完成后继续搅拌溶液40min，然后将所述反应釜密封，加热至120
±
5℃保温2h，然后停止加热，空冷至常温，打开所述反应釜，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得固相增强颗粒；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)木质素改性：将木质素和乙醇混合形成混合物，向木质素和乙醇的混合物中加入氢氧化钠溶液，然后搅拌混合物10min以上，搅拌完成后在搅拌状态下向混合物中加入1,2
‑
环氧丁烷，加料过程在氮气保护氛围中进行；加料完成后在氮气保护内加热至75
±
5℃保温10h以上，保温后空冷至常温，稀盐酸调节pH至中性，获得木质素改性混合物；(2)增强颗粒的合成：在反应釜内配置钛酸丁酯的乙醇溶液，搅拌所述钛酸丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下同时向溶液中加入硫酸溶液和木质素改性混合物，加料完成后继续搅拌溶液40min以上，然后将所述反应釜密封，加热至120
±
5℃保温2h以上，然后停止加热，空冷至常温，打开所述反应釜，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得固相增强颗粒；(3)颗粒预处理：配置聚醚酰亚胺的N,N
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二甲基甲酰胺混合液，将所述固相增强颗粒浸泡在所述聚醚酰亚胺的N,N
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二甲基甲酰胺混合液中60～80s，然后将固相增强颗粒取出，110
±
5℃烘干，获得预处理后固相增强颗粒；(4)将HDPE树脂、所述预处理后固相增强颗粒、碳酸氢钠、硅烷偶联剂、甲基三乙氧基硅烷、己二酸二辛酯和三壬基苯基亚磷酸酯混合均匀，混合物在75
±
5℃温度下密炼20～30min，然后在挤出机中挤出造粒，形成复合材料，再加工成型获得所述纳米颗粒增强型耐磨给水管道。2.根据权利要求1所述的一种HDPE基纳米颗粒增强型耐磨给水管道的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹郭勇，曾美，黄金霞，游兴健，段运鸟，
申请(专利权)人：江西千通管业有限公司，
类型：发明
国别省市：