一种超韧聚乙烯通信管及其制备方法技术

技术编号：40428471 阅读：5 留言：0更新日期：2024-02-20 22:49

本发明专利技术涉及通信管技术领域，公开了一种超韧聚乙烯通信管及其制备方法，超韧聚乙烯通信管包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯80‑90份、含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物30‑40份、增韧剂1.7‑2份、填料5‑15份、硅烷偶联剂2‑5份、抗氧化剂1‑2份和润滑剂1.1‑3份。本发明专利技术的聚乙烯通信管具有强度高、超韧、抗冲击的优点，能够满足聚乙烯通信管在复杂环境和地形条件的施工需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信管道，尤其涉及一种超韧聚乙烯通信管及其制备方法。

技术介绍

1、通信管，即地下通信线缆保护管主要安装在通信线缆与电力线交叉的地段，防止电力线发生断线造成短路事故，引起通讯通信线缆和钢丝绳带电，以保护通信线缆、交换机、机芯板，以至整机不被烧坏，对电力线磁场干扰也起到一定的隔离作用，是现代线缆铺设工程中常用的管道。

2、聚乙烯作为应用最为广泛通用塑料之一，具有质量轻、低成本、无味无毒、化学稳定性和加工性能好等特点，被广泛应用于薄膜、管材和中空容器等领域。聚乙烯通信管具有较好的抗拉、抗压强度，耐腐蚀性优良且价格便宜的优点，适宜作为通信管材，但现有的聚乙烯通信管材普遍具有韧性不足的缺陷，严重影响其使用寿命。

3、专利申请号为201510476428.8的中国专利技术公开的“一种高强度聚乙烯通信管材”由以下质量份的原料组成：高密度聚乙烯25-30、二甲苯7-9、氯乙烯共聚合树脂18-20、乙丙橡胶10-12、乙基纤维素5.4-6.2、纳米级硅藻土1.5-2.5、聚丙烯成核剂1.2-1.8、铝粉2.5-4.5、聚氨酯类增稠剂0.2-0.4、纳米级氢氧化铝0.8-1.5、色母4-6；该方案虽然解决了通信管材的低温脆性、耐磨性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、加工性、阻燃性等问题。但是该聚乙烯通信管材存在加工流动性低、韧性差等问题，通信管道需要能够适应各种复杂的环境和地形条件，例如，在山区或复杂地形的地区，通信管道需要能够承受较大的压力和弯曲变形。

技术实现思路

<p>1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种超韧聚乙烯通信管及其制备方法，能够克服韧性不足的缺陷，提高通信管韧性和抗冲击能力，从而提高通信管的使用寿命，满足复杂环境和地形条件的需求。

2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：

3、一种超韧聚乙烯通信管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯80-90份、含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物30-40份、增韧剂1.7-2份、填料5-15份、硅烷偶联剂2-5份、抗氧化剂1-2份和润滑剂1.1-3份。

4、进一步，所述超韧聚乙烯通信管，按质量份数包括以下的原材料：高密度聚乙烯85份、含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物35份、增韧剂1.85份、填料10份、硅烷偶联剂3.5份、抗氧化剂1.5份和润滑剂2.5份。

5、将高密度聚乙烯为原料，同时添加含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物，可以使通信管的韧性得到提升，加入填料，改善通信管的韧性和强度。加入硅烷偶联剂，可以改善各原材料的相容性，从而提高通信管的性能。抗氧化剂的加入，可以延长通信管的使用寿命，防止通信管在加工和使用过程中氧化变质。最后加入润滑剂，可以在加工过程中改善原料的流动性，使加工更加容易，同时也能使制得的通信管表面光洁度更高，更易脱膜，提高生产效率。

6、进一步，所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物包含以下质量份数的原料：35-45份常规聚乙烯、55-65份聚烯烃弹性体、4-6份改性碳纳米管、0.2-3份引发剂，引发剂包括过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯。

7、进一步，所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物的制备方法，包括以下步骤：a1：在密炼机中，在100-130℃的加热条件下，将聚乙烯缓慢加热至熔融状态；

8、a2：当聚乙烯完全熔融后，将聚烯烃弹性体逐步加入到密炼机中，得到第一混合物；

9、a3：将引发剂以适当的比例加入到密炼机中，与第一混合物进一步混合均匀，得到第二混合物；

10、a4：在第二混合物中加入改性碳纳米管，放入超声波振动设备对第二混合物和碳纳米管进行超声波分散处理，得到第三混合物；

11、a5：先将第三混合物进行高压均质处理，然后在温度155-165℃、转速55-65r/min的条件进行共混25-30min，制得所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物。

12、聚乙烯为核，聚烯烃弹性体为壳的核壳结构使得含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物相容性更好，界面结合力更强，可以增加弹性体材料的分子链之间的作用力，可以使得弹性体材料的整体分子结构和聚集态变得更加有序和稳定，从而提高弹性体的韧性和耐用性。

13、将改性碳纳米管与高密度聚乙烯基材直接复合的工艺步骤简单，但由于改性碳纳米管的表面与高密度聚乙烯的结合较差，容易形成团聚，不易得到稳定，韧性好的聚乙烯通信管。首先通过将改性碳纳米管先交联在含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物上，碳纳米管均匀分散在含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物，再将高密度聚乙烯与含有碳纳米管的含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物反应，能够协同增强强度和韧性，有利于改善改性碳纳米管的分散性，解决改性碳纳米管的团聚问题，交联的改性碳纳米管加强了含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物的紧密性。

14、进一步，所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：先将碳纳米管加入混酸溶液中，经过超声分散后，在105-115℃下回流6h，再经过洗涤、过滤、烘干之后制得酸化碳纳米管。然后将酸化碳纳米管和甲基丙烯酸加入甲苯溶剂中，经过超声分散后，在55-65℃下回流6h，经过洗涤、过滤、烘干后制得改性碳纳米管。

15、进一步，混酸溶液组成为浓硫酸和浓硝酸，浓硫酸和浓硝酸的体积比例为3:1，酸化碳纳米管和甲基丙烯酸质量份比为1.5:1。

16、硫酸主要与碳纳米管表面的碳原子发生反应，形成羧基官能团；而硝酸则主要与碳纳米管表面的双键发生反应，形成硝基官能团。羧基和硝基等活性基团的存在可以提高碳纳米管的亲水性和化学反应性，有利于改善其分散性和界面结合力。甲基丙烯酸是一种常见的单体，具有不饱和双键，可以与其它分子或基体发生加成反应。当甲基丙烯酸与酸化碳纳米管表面发生反应时，不饱和双键可以与碳纳米管表面的羧基和硝基等活性基团发生反应，形成新的支链。这些支链可以填充在碳纳米管之间的空隙中，从而提高通信管的力学性能和热稳定性。

17、进一步，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯化聚乙烯和乙丙橡胶中的任一种，所述填料为碳酸钙、硅酸钙和滑石粉中的任一种，所述的硅烷类偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

18、进一步，所述抗氧化剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂ca中的一种或多种，所述润滑剂为石蜡-硬脂酸润滑剂、乙烯基双硬脂酰胺的一种或多种。

19、进一步，一种超韧聚乙烯通信管的制备方法，包括以下步骤，s1、将高密度聚乙烯熔融，在搅拌状态下加入增韧剂、填料、硅烷偶联剂、抗氧化剂和润滑剂，搅拌均匀，得到第一混合物；

20、s2、将第一混合物与含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到聚乙烯通信管材料；

21、s3、将聚乙烯通信管材料转入成型机中，挤出、定径、牵引、冷却定型，得到超韧聚乙烯通信管。

22、进一步，所述步骤s本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯80-90份、含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物30-40份、增韧剂1.7-2份、填料5-15份、硅烷偶联剂2-5份、抗氧化剂1-2份和润滑剂1.1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，按质量份数包括以下的原材料：高密度聚乙烯85份、含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物35份、增韧剂1.85份、填料10份、硅烷偶联剂3.5份、抗氧化剂1.5份和润滑剂2.5份。

3.根据权利要求1所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物包含以下质量份数的原料：35-45份常规聚乙烯、55-65份聚烯烃弹性体、4-6份改性碳纳米管、0.2-3份引发剂，引发剂包括过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯。

4.根据权利要求3所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方

6.根据权利要求5所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，混酸溶液组成为质量分数98％浓硫酸和质量分数68％浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸的体积比例为3:1，酸化碳纳米管和甲基丙烯酸质量份比为1.5:1。

7.根据权利要求1所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯化聚乙烯和乙丙橡胶中的任一种，所述填料为碳酸钙、硅酸钙和滑石粉中的任一种，所述的硅烷类偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求1所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂CA中的一种或多种组合，所述润滑剂为石蜡-硬脂酸润滑剂、乙烯基双硬脂酰胺的一种或多种组合。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的超韧聚乙烯通信管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

10.根据权利要求7所述的一种超韧聚乙烯通信管的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的熔融温度为120-180℃，所述S2挤出机的温度分布为：一区：150-165℃，二区：170-175℃，三区：170-180℃，四区：170-185℃，模具温度为180-195℃，螺杆转速10-15转/分钟，熔体压力为25-40MPa。

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【技术特征摘要】

4.根据权利要求3所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述含碳纳米管的聚乙烯/聚烯烃弹性体组合物的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种超韧聚乙烯通信管，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：先将碳纳米管加入混酸溶液中，经过超声分散后，在105-115℃下回流6h，再经过洗涤、过滤、烘干之后制得酸化碳纳米管；然后将酸化碳纳米管和甲基丙烯酸加入甲苯溶剂中，经过超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘杨燕，周月珍，章振华，齐姝妲，王进，
申请(专利权)人：杭州联通管业有限公司，
类型：发明
国别省市：

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