同时具备高强高阻氧聚烯烃管及其制备方法技术

本发明专利技术公开的同时具备高强高阻氧聚烯烃管材的制备方法是将100份聚烯烃基体与1～60份成纤相树脂共混均匀，然后放入双螺杆挤出熔中于熔融段温度180～280℃，口模温度170～280℃，挤出采用旋转挤出模式，且在拉伸成型过程中，口模直径与定径套直径比为1.25～4，挤出速度与牵引速度比为20～200rpm:0.2～6.5m/min，所制备的管材的环向抗拉强度比传统挤出管材提高了7.9～69%，氧气透过率比传统挤出管材下降了7～47%。由于本发明专利技术提供的制备方法在现有技术基础上，引入了“熔体收敛牵引—冷却定径”方式，因而使得成纤相能够在管材内发生形变、合并、原位成纤，获得相应的长径比及含量的微纤，使管材的环向抗拉强度和阻氧性能同时获得了较大的提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开的同时具备高强高阻氧聚烯烃管材的制备方法是将100份聚烯烃基体与1～60份成纤相树脂共混均匀，然后放入双螺杆挤出熔中于熔融段温度180～280℃，口模温度170～280℃，挤出采用旋转挤出模式，且在拉伸成型过程中，口模直径与定径套直径比为1.25～4，挤出速度与牵引速度比为20～200rpm:0.2～6.5m/min，所制备的管材的环向抗拉强度比传统挤出管材提高了7.9～69%，氧气透过率比传统挤出管材下降了7～47%。由于本专利技术提供的制备方法在现有技术基础上，引入了“熔体收敛牵引—冷却定径”方式，因而使得成纤相能够在管材内发生形变、合并、原位成纤，获得相应的长径比及含量的微纤，使管材的环向抗拉强度和阻氧性能同时获得了较大的提高。【专利说明】
本专利技术属于聚烯烃管材及其制备
，具体涉及一种。
技术介绍
聚烯烃(PO)管因具有如密度小、耐化学腐蚀、热传导率低、卫生安全、可热熔连接和易于施工等优异的性能，发展迅速，被广泛应用于各种流体输送领域。以聚乙烯(PE)为例，2012年我国PE管消费量超过300万吨。虽然如此，但现有挤出工艺制备的聚烯烃管仍存在两个缺陷:1)环向强度较低，轴向强度超过环向强度，而理论分析证明管的环向受力是轴向受力的2倍以上。2)阻氧能力弱，使得管内微生物滋生，其代谢产物形成的污垢，不仅严重影响管道的长期使用，且还会影响饮用水质。国内外针对聚烯烃管道的这类相关缺陷进行了大量研究，开发了许多聚烯烃管材加工成型的新方法。如为了提高环向强度，Morath等人(Morath C.C.，Ward1.M., Plastics, Rubber And Composites, 2006, 35:447)在聚丙烯管的挤出过程中对聚丙烯管坯熔体进行扩管，使其在冷拉过程中同时受到轴向与环向应力来提高其环向取向度，得到了高环向强度的聚丙烯管。Ing等人通过对管材进行局部加热至熔融温度，用多股纤维交织附着于管道外壁，并使之完全渗透嵌入基质中，经控制冷却得到纤维增强的塑料管(DE 102012005973)。为了增强管材的阻氧能力，胥巍然等人通过三层共挤出成型方式制备了内层和外层为PERT，中间层为β型PP的具有良好阻氧性能的PERT地暖管道(CN201723857)。而李子清则是将PE外层、纳米碳酸钙填充的PVC中间层和EPS内层进行三层复合挤出成型，PE层及PVC层不仅较好的隔离氧气并有效地解决了塑料管安装过程中的热容缩径问题(CNlO 1907205)。但遗憾的是，上述方法在解决相关问题时并不理想，其一是不能同时实现塑料管材的环向强度和阻氧性能的提高，其二即便是获得单一的环向强度或阻氧性能的提高所需要的附加设备都较复杂(如需要多台挤出机及其复杂的共挤出口模)，或者为间歇式生产，产品质量不稳定、难控制等，同时所需的附加设备价格昂贵，生产成本较高，实用化程度差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有塑料管材存在的问题，首先提高一种同时具备高强高阻氧性能聚烯烃管材的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种由上述方法制备的同时具备高强高阻氧性能的聚烯烃管材。本专利技术提供的同时具备高强高阻氧性能的聚烯烃管材的制备方法，该方法的工艺条件如下:将100份聚烯烃基体与I?60份成纤相树脂共混均匀，然后放入双螺杆挤出机中熔融，根据成纤相树脂，螺杆熔融段温度为180?280°C，口模温度为170?280°C，挤出采用芯棒相对于口模旋转或口模相对于芯棒旋转或芯棒与口模反向旋转或芯棒与口模速度不同的同向旋转模式，且在拉伸成型过程中，口模直径与定径套直径比为1.25?4，优选2?4,挤出速度与牵引速度比为20?200rpm:0.2?6.5m/min,优选30?60rpm:0.2?0.3m/min，其中物料的份数均为质量份。上述方法中所用成纤相树脂的份数优选5?40份，更优选10?30份。上述方法中聚烯烃基体为高密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、等规聚丁烯中的任一种；成纤相树脂为聚苯乙烯、聚酰胺6，聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一种。上述方法中当成纤相树脂为聚苯乙烯时，其螺杆熔融段温度设置在180?200°C之间，口模温度为170?190°C。上述方法中当成纤相树脂为聚酰胺11和聚酰胺12时，其螺杆熔融段温度设置在180?200°C之间，口模温度为190?200°C。上述方法中当成纤相树脂为聚酰胺6及聚酰胺66时，其螺杆熔融段温度设置在230?260°C之间，口模温度为220?250°C。上述方法中当成纤相树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯时，其螺杆熔融段温度设置在250?280°C之间，口模温度应控制在260?280°C。上述方法中所述的挤出旋转模式可通过ZL200810045785.9公开的旋转挤出系统实现。在实际的工业化生产过程中，在上述熔融挤出物料中还可以添加其他现有技术公知的助剂，如热稳定剂、抗氧剂、增塑剂以及增容剂等。如有必要，还可以添加其他有助于进一步提高管材性能(如玻璃纤维)或降低生产成本的填料(如碳酸钙)，前提是该类添加物不得影响本专利技术管材结构的形成，并不得对管材优良性能产生负面效应。本专利技术提供的由上述方法制备的同时具备高强高阻氧聚烯烃管材，该管材中所含的聚烯烃基体100份，成纤相树脂I?60份，其环向抗拉强度比传统挤出管材提高了 7.9?69%，氧气透过率比传统挤出管材下降了 7?47%。以上管材中所含的聚烯烃基体100份，优选成纤相树脂5?40份，更优选10?40份；其环向抗拉强度比传统挤出管材提高了 15?69%，氧气透过率比传统挤出管材下降了10 ?47%O本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:1、由于本专利技术提供的制备方法在聚烯烃基体中不仅添加了成纤相树脂和匹配了现有的旋转挤出系统，且还在拉伸成型过程中，引入了“熔体收敛牵引一冷却定径”方式，因而使得成纤相能够在管材内发生形变、合并、原位成纤，获得相应的长径比及含量的微纤，使管材的环向抗拉强度和阻氧性能同时获得了较大的提高，填补了现有技术的空白。2、由于本专利技术提供的制备方法不仅可根据不同的需求和管材的不同用途，通过选择不同的基体和成纤相树脂，并匹配不同口模和定径套内径以及熔体收缩牵引比，便可以方便的制备出不同的管材来，因而适用面广。3、由于本专利技术提供的制备方法中使用的成纤相树脂价格低廉，来源广泛易得，因而不仅可降低管材成本，提高经济效益，且易于实施。4、由于本专利技术工艺自动化程度高，连续性好，不需要添加附加设备，因而无需增加 投资,生产成本低,适于大规模工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术旋转挤出PS/PB-1原位微纤化管和传统挤出PB-1管的环向应力应变曲线图。图2为传统挤出PB-1管内壁(挤出方向竖直)的扫描电镜照片。图3为本专利技术旋转挤出PS/PB-1原位微纤化管内壁(挤出方向竖直)扫描电镜照片。图4为芯棒旋转速度为6rpm时，本专利技术旋转挤出PS/PB-1原位微纤化管内壁(挤出方向竖直)扫描电镜照片。图5为芯棒旋转速度为4rpm时，本专利技术旋转挤出PS/PB-1原位微纤化管外壁(挤出方向竖直)扫描电镜照片。图6为芯棒旋转速度为8rpm时，本专利技术旋转挤出PA11/PP原位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时具备高强高阻氧聚烯烃管材的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：?将100份聚烯烃基体与1～60份成纤相树脂共混均匀，然后放入双螺杆挤出机中熔融，根据成纤相树脂，螺杆熔融段温度为180～280℃，口模温度为170～280℃，挤出采用芯棒相对于口模旋转或口模相对于芯棒旋转或芯棒与口模反向旋转或芯棒与口模速度不同的同向旋转模式，且在拉伸成型过程中，口模直径与定径套直径比为1.25～4，挤出速度与牵引速度比为20～200rpm:0.2～6.5m/min，其中物料的份数均为质量份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂敏，刘慰，白时兵，王琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：