【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于pe管专用材料。更具体地，涉及一种超大口径pe管材及其制备方法和应用。
技术介绍
1、超大口径聚乙烯塑料管道具有重量轻、内壁光滑、耐腐蚀性好、施工便捷、使用寿命长等特点，在给排水工程应用中得到了充分的发挥。尤其是近几年超大口径聚乙烯塑料管道在深海排放、海洋取水、跨海输水等海洋管道工程中被广泛应用。但是超大口径hdpe管材壁厚较厚，生产工艺难控制，尤其当管壁厚度超过30mm时，在管材冷却过程中内外层冷却速率的差异造成管材定型后产生较大的内应力，降低了大口径管材的断裂伸长率，造成了pe管材的的承载力下降，降低管材的使用性能，导致管材在深海中沉管、管线定位、管沟开挖等施工过程中易被破坏。
2、为了满足pe管材在海洋输水工程中的应用，国家专利cn 101514769a中通过加入3～5份氧化锌、碳酸钙、碳酸钡、碳酸铬、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土或苯甲酸钠或至少以上成分之一的纳米无机材料来对pe给水管改性，该专利能有效对管材进行增刚增韧，但是该专利是针对gb/t13663-2000中的pe给水管，对于pe给水管新标准gb/t13663.2—2018已不适用，尤其是新标准规定了新pe给水管材灰分≤0.1％，上述pe给水管已经不符合国家的标准要求，因此已不适用于供水用pe给水管领域。并且通过加入上述的无机粒子后在基体中经常作为应力集中点的存在，很容易在外加载荷时导致基体和无机粒子的界面脱黏，破坏更易发生。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术超大口径
2、本专利技术的目的是提供一种改性晶须碳纳米管母粒。
3、本专利技术的目的是提供一种超大口径pe管材的制备方法。
4、本专利技术另一目的是提供一种改性晶须碳纳米管母粒在制备超大口径pe管材中的应用。
5、本专利技术另一目的是提供一种超大口径pe管材在在海洋管道工程中的应用。
6、本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
7、本专利技术提供一种改性晶须碳纳米管母粒，所述改性晶须碳纳米管母粒主要由pe100树脂和改性晶须碳纳米管按照质量比为100：0.5～2制成；所述改性晶须碳纳米管主要由以下重量份数计算的组分制成：晶须碳纳米管0.5～2份，晶须碳纳米管0.5～2份，12～17份乙阶酚醛树脂、20～25份乙酸乙酯、2～6份丙酮、0.5～2份正十六烷、1～5份十二烷基硫酸钠。
8、优选地，所述晶须碳纳米管：内径：2～5nm，外径：20～200nm，长度：1～15μm。
9、优选地，所述改性晶须碳纳米管母粒主要由pe100树脂和改性晶须碳纳米管按照质量比为100：1制成；所述改性晶须碳纳米管主要由以下重量份数计算的组分制成：晶须碳纳米管0.5～2份，15份乙阶酚醛树脂、22份乙酸乙酯、5份丙酮、1份正十六烷、3份十二烷基硫酸钠。
10、进一步地，改性晶须碳纳米管母粒，主要由以下步骤的方法制备得到：
11、s1.改性晶须碳纳米管的制备：将晶须碳纳米管、乙阶酚醛树脂、乙酸乙酯、丙酮、正十六烷和十二烷基硫酸钠在水中混合，搅拌，130～150℃反应完全，冷却至室温后离心，干燥，得改性晶须碳纳米管；
12、s2.改性晶须碳纳米管母粒的制备：将s1制备得到的改性晶须碳纳米管和pe100树脂混合，在160～180℃下密炼，挤出造粒，即可得到改性晶须碳纳米管母粒。
13、更进一步地，s1步骤中，所述搅拌的时间为0.5～2h；搅拌的转速为1500～3000转/分钟。
14、优选地，s1步骤中，所述搅拌的时间为1h；搅拌的转速为3000转/分钟。
15、优选地，s1步骤中，所述反应的温度为150℃。
16、进一步地，s1步骤中，所述反应的时间为6～8h；优选地，s1步骤中，所述反应的时间为6h。
17、更进一步地，s2步骤中，所述密炼的时间为10～20min。
18、一种超大口径pe供水管材，所述超大口径pe供水管材包括以下重量份数计算的组分：pe树脂100份、改性晶须碳纳米管母粒0.2～0.8份、炭黑母粒0.5～2份；其中所述超大口经pe管材的公称外径为800mm～2500mm。
19、本专利技术选择晶须纳米管首先它具有非常大的长径比和中空结构，在加工过程中通过中空结构的热传递作用，给予未塑化区域更多的热量，解决了实际生产中超大口径pe管材挤出速度慢，剪切频率低的缺陷，使pe树脂在机筒各处塑化更均匀，提高管材的断裂伸长率。并且，晶须碳纳米管在纳米尺度散热，避免了管材局部由于水冷却不到位形成的热积累，造成抗老化性能的降低(氧化诱导时间时间降低)。
20、本专利技术的改性晶须碳纳米管接枝了酚醛树脂为壳，正十六烷为相变芯材的相变微球，在加工过程中相变微球材料吸热使pe树脂分子链活动能力增强，与晶须碳纳米管缠绕更加紧密，晶须碳纳米管镶嵌在pe树脂的非结晶区，使得链缠结增多，系带分子的含量增加，受力过程中晶须作为“系带分子”减少了内应力的集中，并防止聚合物中链的断裂，进一步提高管材的抗老化性能、断裂伸长率以及拉伸屈服应力。
21、另外地，本专利技术还保护所述改性晶须碳纳米管母粒在制备超大口径pe管材中的应用。
22、进一步地，本专利技术所述超大口径pe管材的制备方法，具体包括以下步骤：将本专利技术制备得到的改性晶须碳纳米管母粒、炭黑母粒和pe树脂混合均匀，输送至单螺杆挤出机经模具挤出成型，制成所需口径管材。
23、同时，本专利技术还要求保护所述超大口径pe管材在海洋管道工程中的应用；其中，所述海洋管道工程包括深海排放、海洋取水、跨海输水。
24、本专利技术具有以下有益效果：
25、本专利技术先提供了一种改性晶须碳纳米管母粒，将晶须碳纳米管接枝了酚醛树脂为壳，正十六烷为相变芯材的相变微球，与pe树脂混合密炼制成母粒后，与pe树脂、炭黑母粒进一步制成一种超大口径pe管材。本专利技术的改性晶须碳纳米管母粒，其具有非常大的长径比，可以通过中空结构的热传递作用，将其应用在制备超大口径pe管材中可以使pe树脂在机筒各处塑化更均匀，并且，增加了管材的拉伸屈服应力和断裂伸长率，赋予了超大口径pe管材优于现有技术的性能，并且其它性能也符合pe管的相关标准要求。同时，由于改性晶须碳纳米管在纳米尺度散热，避免了局部形成的热积累，减少内应力的集中，并防止聚合物中链的断裂，提高了管材的抗老化性能。因此，本专利技术具有大批量工厂加工生产应用的潜在能力，可以大规模推广应用在海洋管道工程。
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1.一种改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，所述改性晶须碳纳米管母粒主要由PE100树脂和改性晶须碳纳米管按照质量比为100：0.5～2制成；所述改性晶须碳纳米管主要由以下重量份数计算的组分制成：晶须碳纳米管0.5～2份，12～17份乙阶酚醛树脂、20～25份乙酸乙酯、2～6份丙酮、0.5～2份正十六烷、1～5份十二烷基硫酸钠。
2.根据权利要求1所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，所述改性晶须碳纳米管母粒的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，S1步骤中，所述搅拌的时间为0.5～2h；搅拌的转速为1500～3000转/分钟。
4.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，S1步骤中，所述反应的时间为6～8h。
5.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，S2步骤中，所述密炼的时间为10～20min。
6.权利要求1～5任一所述改性晶须碳纳米管母粒在制备超大口径PE管材中的应用。
7.一种超大口径PE管材，其特征在于，所述超大口径PE管材主要由以
8.权利要求7所述超大口径PE管材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将权利要求1～5任一所述改性晶须碳纳米管母粒、炭黑母粒和PE树脂混合均匀，输送至单螺杆挤出机经模具挤出成型，制成所需口径管材。
9.权利要求7所述超大口径PE管材在海洋管道工程中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述海洋管道工程包括深海排放、海洋取水、跨海输水。
...【技术特征摘要】
1.一种改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，所述改性晶须碳纳米管母粒主要由pe100树脂和改性晶须碳纳米管按照质量比为100：0.5～2制成；所述改性晶须碳纳米管主要由以下重量份数计算的组分制成：晶须碳纳米管0.5～2份，12～17份乙阶酚醛树脂、20～25份乙酸乙酯、2～6份丙酮、0.5～2份正十六烷、1～5份十二烷基硫酸钠。
2.根据权利要求1所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，所述改性晶须碳纳米管母粒的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，s1步骤中，所述搅拌的时间为0.5～2h；搅拌的转速为1500～3000转/分钟。
4.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，s1步骤中，所述反应的时间为6～8h。
5.根据权利要求2所述改性晶须碳纳米管母粒，其特征在于，s2步骤中...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵红磊，李明，
申请(专利权)人：海南联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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