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CN118638364B - 一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管及其制备方法 - Google Patents

一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管及其制备方法 Download PDF

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CN118638364B
CN118638364B CN202411116882.8A CN202411116882A CN118638364B CN 118638364 B CN118638364 B CN 118638364B CN 202411116882 A CN202411116882 A CN 202411116882A CN 118638364 B CN118638364 B CN 118638364B
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Abstract

本发明公开了一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管及其制备方法,属于管道技术领域,按重量份计,所述聚丙烯中空壁缠绕管包括:聚丙烯60‑80份、高密度聚乙烯55‑65份、纳米陶瓷5‑8份、改性助剂2‑5份、纳米纤维8‑15份、抗氧剂1‑3份、填充辅料10‑20份。本发明通过对聚丙烯中空壁缠绕管原材料配方的合理配比以及对制备工艺条件的严格调试,克服了现有聚丙烯中空壁缠绕管的缺点,显著提高了聚丙烯中空壁缠绕管的耐热稳定性和环刚性,提高了产品的抗冲击性和抗压能力。本发明的聚丙烯中空壁缠绕管制备方法简单、成本低、制备周期短、对设备无特殊要求、非常适合工业化生产。

Description

一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道技术领域,尤其涉及一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管及其制备方法。
背景技术
排水管由管子、管子联接件和阀门等联接成,用于输送液体,主要用于市政排水、建筑室外排水、埋地农田输排水、工业排污、道路排水、污水处理厂、运动场广场工程排水及电气电信工程等。传统的排水管道主要以水泥管及粘土管为主,普遍存在自身重量较重、生产耗能和成本高、耐化学抗腐蚀性能差、使用寿命短、易产生环境污染等缺陷。基于传统管道的缺陷,研发人员一直在进行塑料管材专用料的开发及塑料管道生产工艺的开发。
聚丙烯中空壁缠绕管是一种采用聚丙烯(PP)为主要原料,加入适量的聚乙烯、增强材料、改性助剂和填充辅料,通过先进的缠绕成型工艺制成的管材。管材的成型过程包括挤出成型和缠绕成型,首先,通过挤出机将聚丙烯树脂和其他辅料挤出成矩形管坯,然后在专用的缠绕机上进行缠绕焊接成型。由于其独特的成型工艺,使得管材具有均匀的壁厚和高强度的环形结构。作为一种新型的化学建材,聚丙烯中空壁缠绕管具有重量轻、高强度和高刚度、耐腐蚀、管壁光滑、过流能力大等优点,使其在市政工程、农业灌溉、工业排污、通讯电缆保护等领域得到了广泛应用。
中国专利CN112793117A公开了一种高模量抗冲击中空壁缠绕管及其制备方法,该缠绕管由如下重量份材料制得:0.5-15份共聚物、10-20份增强母粒、1-3份着色母粒、15-20份熔胶材料和60-99份基体材料;所述基体材料由聚乙烯、嵌段共聚聚丙烯、聚丙烯、抗氧剂物料进行密炼后经单螺杆挤出造粒制得。该发明提供的中空壁缠绕管在冲击性能测试中,管材真实冲击率小于等于5%,同时环刚度提高1个等级。虽然该中空壁缠绕管具有优秀的抗冲击性能,但是其耐热稳定性较差,且成本较高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明提供了一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管,通过对聚丙烯中空壁缠绕管原材料配方的合理配比以及对制备工艺条件的严格调试,克服了现有聚丙烯中空壁缠绕管的缺点,显著提高了聚丙烯中空壁缠绕管的耐热稳定性和环刚性,提高了产品的抗冲击性和抗压能力。本发明的聚丙烯中空壁缠绕管制备方法简单、成本低、制备周期短、对设备无特殊要求、非常适合工业化生产。
本发明提供了一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚丙烯、高密度聚乙烯、改性助剂、抗氧剂在高混机中以1000-1500 r/min条件下混合搅拌5-10min;然后加入填充辅料继续混合搅拌5-10min;再加入纳米陶瓷继续混合搅拌3-8min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为190-220℃温度下经特制模具挤出,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为330-350℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度15-20℃的冷却水对融合连接后的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品。
优选的,所述改性助剂为葫芦脲-二元酸复合物,其制备方法包括以下步骤,按重量份计:
将0.2-0.5份葫芦脲水合物和0.1-0.3份二元酸加入10-20份水中,然后在室温下搅拌10-12h,得到混合溶液;将混合溶液静置22-24h,然后过滤,收集沉淀,将沉淀真空干燥,得到葫芦脲-二元酸复合物。
进一步优选的,所述二元酸选自辛二酸、庚二酸和乙二酸的一种。
葫芦脲具有特定的空腔结构,二元酸可与葫芦脲发生非共价键相互作用形成稳定的包合物,即葫芦脲-二元酸复合物,这种结构特征有助于二元酸在葫芦脲的空腔中形成有序排列,从而为聚丙烯分子的结晶提供了模板,可能引导聚丙烯分子链在葫芦脲-二元酸复合物周围更有序地排列,从而有利于形成具有β-晶型的聚合物晶体。此外,葫芦脲-二元酸复合物的形成为聚丙烯分子提供了活性位点,增加了聚丙烯的异质成核点,促进了聚丙烯的β-晶型生成。相较于聚丙烯的α-晶型,β-晶型具有更高的熔点和具有更紧密的分子排列,可提高热分解所需的能量,有利于提高聚丙烯的热稳定性,同时,β-晶型具有更好的机械性能,可能通过提高材料的局部变形能力和能量吸收能力来增强聚丙烯中空缠绕管的冲击性能。因此,葫芦脲-二元酸复合物的引入可有效提升聚丙烯中空缠绕管的环刚性、抗冲击性、抗压能力以及耐热稳定性。相较于庚二酸和乙二酸,辛二酸具有更长的碳链,与葫芦脲混合过程中,辛二酸的碳链长度可能提供了最佳的柔性和刚性平衡,有助于形成更稳定的复合物,从而更有效地促进β-晶型的生成。
优选的,各原料组分的重量份配比为:
聚丙烯60-80份、高密度聚乙烯55-65份、纳米陶瓷5-8份、改性助剂2-5份、抗氧剂1-3份、填充辅料10-20份。
优选的,所述纳米陶瓷为改性纳米碳化硅,其制备方法包括以下步骤,按重量份计:
将3-5份硬脂酸锌加入50-80份体积浓度为25-35%的乙醇水溶液中,然后加入20-30份纳米碳化硅,在70-90℃、200-300r/min条件下混合搅拌1-2h,过滤,干燥,得到改性纳米碳化硅。
纳米碳化硅具有异质成核活性,可使聚丙烯分子的结晶性能有效提升,有利于提升聚丙烯中空缠绕管的环刚性、抗冲击性和抗压能力。但由于其高表面能容易产生团聚现象,导致其不能在聚合物基体中均匀分散,引入过多容易造成晶体无序生长,影响聚丙烯的结晶。本申请采用硬脂酸锌对纳米碳化硅进行表面改性,被接枝到纳米碳化硅表面的硬脂酸锌的长链分子,可以作为“空间位阻”,减少纳米碳化硅颗粒之间的直接接触,从而减少了团聚现象,与此同时,硬脂酸锌的羧基可以与纳米碳化硅表面的羟基形成化学键或氢键,有助于增强纳米碳化硅与聚丙烯之间的界面结合力,使得聚合物基体更容易包裹纳米颗粒,提高纳米碳化硅在聚丙烯基体中的分散性,形成更均匀的分散体系。此外,硬脂酸锌的引入还可能防止聚合物在加工过程中发生热降解,从而保持聚合物的分子量和性能,有利于提高聚合物基体的热稳定性。因此,使用硬脂酸锌对纳米碳化硅进行改性有利于减少团聚现象,提高纳米碳化硅在聚合物基体中均匀分散,有利于促进聚丙烯的结晶,进而有助于提升聚丙烯中空缠绕管的环刚性、抗冲击性和抗压能力。
优选的,所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂中的一种或多种组合;所述受阻酚类抗氧剂选自型号为1010、1076的抗氧剂;所述亚磷酸酯类抗氧剂选自型号为168、626、618的抗氧剂;所述含硫抗氧剂选自型号为DLTDP、DSTDP、DMTDP、DTDTP的抗氧剂。
优选的,所述填充辅料选自蒙脱土、碳酸钙、滑石粉和云母中的一种。
优选的,所述步骤(1)还可以为:将纳米纤维素与体积浓度为25-35%的乙醇水溶液按纳米纤维素:乙醇水溶液质量比为1:5混合,然后加入改性助剂,于80-90℃、200-300r/min条件下混合搅拌1-2h;然后于50-60℃下干燥1-2h,得到混合物;然后将混合物、聚丙烯、高密度聚乙烯、抗氧剂在高混机中以1000-1500 r/min条件下混合搅拌5-10min;然后加入填充辅料继续混合搅拌5-10min;再加入纳米陶瓷继续混合搅拌3-8min,得到混合料。
进一步优选的,各原料组分的重量份配比为:
聚丙烯60-80份、高密度聚乙烯55-65份、纳米陶瓷5-8份、改性助剂2-5份、纳米纤维8-15份、抗氧剂1-3份、填充辅料10-20份。
本发明还提供了一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管,由上述方法制备得到。
本发明中,高密度聚乙烯的加入可以提高管材的柔韧性和耐环境应力开裂性能,与聚丙烯和改性纳米碳化硅共混后,可以提高管材的刚性和耐变形能力,优化管材的综合性能。
本发明中,抗氧化剂1076可以提高管材的耐热稳定性和耐氧化性能,延长管材的使用寿命,与改性纳米碳化硅和葫芦脲-辛二酸复合物的协同使用有利于进一步提高管材的耐热稳定性。
本发明中,滑石粉作为填充料,可以降低成本,同时其片状结构有助于提高管材的刚性和耐压能力,与改性纳米碳化硅的协同使用有利于进一步提高管材的抗压强度。
本发明的有益效果:
1、与现有技术相比,本发明将聚丙烯、高密度聚乙烯、改性纳米碳化硅、葫芦脲-二元酸复合物、纳米纤维素、抗氧化剂和滑石粉作为原料制备聚丙烯中空壁缠绕管,通过合理配比各原料和优化制作工艺条件,使得所制备的中空壁缠绕管具有优秀的环刚性、抗冲击性、抗压能力以及耐热稳定性。
2、相比现有技术,本发明通过硬脂酸锌对纳米碳化硅进行改性减少其团聚现象,提高纳米碳化硅在聚合物基体中均匀分散,有利于促进聚丙烯的结晶,增强填料提高管材的环刚性和抗压能力。将辛二酸与葫芦脲混合反应形成稳定的葫芦脲-辛二酸复合物作为改性助剂,促进聚丙烯的结晶,提高结晶度和热稳定性,从而增加管材的耐热稳定性。与此同时,引入纳米纤维素与葫芦脲-辛二酸复合物混合,通过纳米纤维素中的羟基可与葫芦脲-辛二酸复合物中的羧基发生相互作用形成氢键,改善葫芦脲-二元酸复合物在聚丙烯基体中的分散性,有利于提高聚丙烯中空缠绕管的抗冲击性、抗压性和耐热稳定性。本发明将硬脂酸锌改性纳米碳化硅、葫芦脲-辛二酸复合物和纳米纤维素协同使用,共同促进中空壁缠绕管的环刚性、抗冲击性、抗压能力以及耐热稳定性的提升。
具体实施方式
使用具体化学物质的参数,来源。
聚丙烯,牌号4220,品牌:燕山石化;
高密度聚乙烯,牌号5000S,品牌:扬子石化;
纳米碳化硅,纯度:99%,生产厂家为上海迈瑞尔生化科技有限公司,货号:M16310,粒径:40nm;
纳米纤维素,纯度:99.5%,生产厂家为武汉华翔科洁生物技术有限公司,粒径:40nm;
滑石粉,纯度:99%,325目,生产厂家为上海迈瑞尔生化科技有限公司,货号:C0500540023。
实施例1
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,包括以下步骤:
(1)将10重量份纳米纤维素与体积浓度为30%的乙醇水溶液按纳米纤维素:乙醇水溶液质量比为1:5混合,然后加入3重量份改性助剂,于85℃、300r/min条件下混合搅拌1.5h;然后于55℃下干燥2h,得到混合物;然后将混合物、75重量份聚丙烯、60重量份高密度聚乙烯、1.5重量份抗氧剂1076在高混机中以1300 r/min条件下混合搅拌8min;然后加入18重量份滑石粉继续混合搅拌8min;再加入6重量份改性纳米碳化硅继续混合搅拌5min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为210℃温度下经特制模具挤出,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为335℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度16℃的冷却水对融合连接后的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品。
所述改性助剂为葫芦脲-辛二酸复合物,其制备方法包括以下步骤:
将0.25重量份葫芦脲水合物和0.12重量份辛二酸加入15重量份水中,然后在室温下搅拌11h,得到混合溶液;将混合溶液静置23h,然后过滤,收集沉淀,将沉淀真空干燥,得到葫芦脲-辛二酸复合物。
所述改性纳米碳化硅的制备方法包括以下步骤:
将4重量份硬脂酸锌加入60重量份体积浓度为30%的乙醇水溶液中,然后加入22重量份纳米碳化硅,在80℃、250r/min条件下混合搅拌1.5h,过滤,干燥,得到改性纳米碳化硅。
实施例2
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,与实施例1的区别在于所述改性助剂为葫芦脲-庚二酸复合物,其制备方法包括以下步骤:
将0.25重量份葫芦脲水合物和0.12重量份庚二酸加入15重量份水中,然后在室温下搅拌11h,得到混合溶液;将混合溶液静置23h,然后过滤,收集沉淀,将沉淀真空干燥,得到葫芦脲-庚二酸复合物。
实施例3
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,与实施例1的区别在于所述改性助剂为葫芦脲-乙二酸复合物,其制备方法包括以下步骤:
将0.25重量份葫芦脲水合物和0.12重量份乙二酸加入15重量份水中,然后在室温下搅拌11h,得到混合溶液;将混合溶液静置23h,然后过滤,收集沉淀,将沉淀真空干燥,得到葫芦脲-乙二酸复合物。
实施例4
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,包括以下步骤:
将75重量份聚丙烯、60重量份高密度聚乙烯、3重量份改性助剂、1.5重量份抗氧剂1076在高混机中以1300 r/min条件下混合搅拌8min;然后加入18重量份滑石粉继续混合搅拌8min;再加入6重量份改性纳米碳化硅继续混合搅拌5min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为210℃温度下经特制模具挤出,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为335℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度16℃的冷却水对融合连接后的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品。
所述改性助剂为葫芦脲-辛二酸复合物,其制备方法与实施例1一致。
所述改性纳米碳化硅的制备方法与实施例1一致。
对比例1
一种聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,包括以下步骤:
(1)将10重量份纳米纤维素与体积浓度为30%的乙醇水溶液按纳米纤维素:乙醇水溶液质量比为1:5混合,然后加入3重量份改性助剂,于85℃、300r/min条件下混合搅拌1.5h;然后于55℃下干燥2h,得到混合物;然后将混合物、75重量份聚丙烯、60重量份高密度聚乙烯、1.5重量份抗氧剂1076在高混机中以1300 r/min条件下混合搅拌8min;然后加入18重量份滑石粉继续混合搅拌8min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为210℃温度下经特制模具挤出,得到聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为335℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度16℃的冷却水对融合连接后的聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品。
所述改性助剂为葫芦脲-辛二酸复合物,其制备方法与实施例1一致。
对比例2
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,包括以下步骤:
(1)将75重量份聚丙烯、60重量份高密度聚乙烯、10重量份纳米纤维素、1.5重量份抗氧剂1076在高混机中以1300 r/min条件下混合搅拌8min;然后加入18重量份滑石粉继续混合搅拌8min;再加入6重量份改性纳米碳化硅继续混合搅拌5min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为210℃温度下经特制模具挤出,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为335℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度16℃的冷却水对融合连接后的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品。
所述改性纳米碳化硅的制备方法与实施例1一致。
对比例3
一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,与实施例1的区别在于将步骤(1)中的6重量份改性纳米碳化硅替换成6重量份纳米碳化硅。
测试例1
中空壁缠绕管性能测试
按《GB/T 14152-2001热塑性塑料管材耐外冲击性能试验方法 时针旋转法》标准对本发明实施例1-4和对比例1-3所制备的中空壁缠绕管进行落锤冲击试验,计算各实施例和对比例中空壁缠绕管的真实冲击率TIR(%),其中,真实冲击率TIR(%)最大允许值为10%。真实冲击率TIR(%)的计算公式如下所示:
真实冲击率TIR=(冲击破坏总数量/试样总数量)×100%
测试结果见表1。
按《GB/T9647-2015 热塑性塑料管材 环刚度的测定》标准测试本发明实施例1-4和对比例1-3所制备的中空壁缠绕管的环刚度;其中,环刚度S标准值不小于8。测试结果见表1。
按《GB/T18742 .2-2017冷热水用聚丙烯管道系统》标准对本发明实施例1-4和对比例1-3所制备的中空壁缠绕管进行静液压强度测试和静液压状态下热稳定性测试,测试结果如表2所示。
表1
真实冲击率(%) 环刚度(kN/m2
实施例1 2 9.68
实施例2 3 9.55
实施例3 3 9.47
实施例4 5 9.11
对比例1 10 8.23
对比例2 9 8.42
对比例3 8 8.68
表2
由表1和表2测试结果可知,本发明实施例1-4所制备的聚丙烯中空缠绕管的真实冲击率小于10%,环刚度大于8,静液压强度测试和静液压状态下热稳定性测试均无破裂、无渗漏,满足标准要求,说明实施例1-4所制备的聚丙烯中空缠绕管具有较好的环刚性、抗冲击性、抗压能力以及耐热稳定性。对比实施例1-4和对比例1-3,发现本发明实施例1-4所制备的聚丙烯中空缠绕管的真实冲击率明显低于对比例1-3,其中,实施例1低至2%;实施例1-4所制备的聚丙烯中空缠绕管的环刚度明显高于对比例1-3,其中,实施例1高达9.68;实施例1-4静液压强度测试和静液压状态下热稳定性测试均表现无破裂、无渗漏,明显优于对比例1-3。
对比实施例1-4和对比例2,发现葫芦脲-二元酸复合物可改善聚丙烯中空缠绕管的抗冲击性、抗压性和耐热稳定性,其中葫芦脲-辛二酸复合物对聚丙烯中空缠绕管的提升效果更明显。对比实施例1-3和实施例4,发现引入纳米纤维素与葫芦脲-二元酸复合物混合,纳米纤维素中的羟基可与葫芦脲-二元酸复合物中的羧基发生相互作用形成氢键,有利于改善葫芦脲-二元酸复合物在聚丙烯基体中的分散性,有利于提高聚丙烯中空缠绕管的抗冲击性、抗压性和耐热稳定性。
对比实施例1-3、对比例1和对比例3,发现纳米碳化硅的引入可有效提升聚丙烯中空缠绕管的环刚度和抗冲击性,并且在纳米碳化硅的基础上,采用硬脂酸锌对纳米碳化硅进行改性,使其与聚合物基体相容性增加,使得纳米碳化硅更容易被聚合物基体包裹,减少了团聚现象,提升了纳米碳化硅在聚丙烯基体中的分散性,因此,改性纳米碳化硅的加入使得所制备的聚丙烯中空缠绕管的环刚度和抗冲击性明显优于使用未改性纳米碳化硅的聚丙烯中空缠绕管。

Claims (4)

1.一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将聚丙烯、高密度聚乙烯、改性助剂、抗氧剂在高混机中以1000-1500 r/min条件下混合搅拌5-10min;然后加入填充辅料继续混合搅拌5-10min;再加入纳米陶瓷继续混合搅拌3-8min,得到混合料;
或,将纳米纤维素与体积浓度为25-35%的乙醇水溶液按纳米纤维素:乙醇水溶液质量比为1:5混合,然后加入改性助剂,于80-90℃、200-300r/min条件下混合搅拌1-2h;然后于50-60℃下干燥1-2h,得到混合物;将混合物、聚丙烯、高密度聚乙烯、抗氧剂在高混机中以1000-1500 r/min条件下混合搅拌5-10min;然后加入填充辅料继续混合搅拌5-10min;再加入纳米陶瓷继续混合搅拌3-8min,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料置于单螺杆挤出机中,在温度为190-220℃温度下经特制模具挤出,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管料胚;将所得料胚经真空冷却定型,得到纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管;
(3)将步骤(2)得到的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管送入缠绕设备中进行螺旋缠绕,通过鼓风机将温度为330-350℃热空气输送至缠绕融合位置进行加热,同时对融合连接处进行挤压;然后用温度15-20℃的冷却水对融合连接后的纳米陶瓷增强聚丙烯中空矩形管进行冷却降温,得到缠绕管半成品;将缠绕管半成品进行定长切割,得到缠绕管成品;
各原料组分的重量份配比为:
聚丙烯60-80份、高密度聚乙烯55-65份、纳米陶瓷5-8份、改性助剂2-5份、抗氧剂1-3份、填充辅料10-20份;
或,聚丙烯60-80份、高密度聚乙烯55-65份、纳米陶瓷5-8份、改性助剂2-5份、纳米纤维素8-15份、抗氧剂1-3份、填充辅料10-20份;
所述纳米陶瓷为改性纳米碳化硅,其制备方法包括以下步骤,按重量份计:
将3-5份硬脂酸锌加入50-80份体积浓度为25-35%的乙醇水溶液中,然后加入20-30份纳米碳化硅,在70-90℃、200-300r/min条件下混合搅拌1-2h,过滤,干燥,得到改性纳米碳化硅;
所述改性助剂为葫芦脲-二元酸复合物,其制备方法包括以下步骤,按重量份计:
将0.2-0.5份葫芦脲水合物和0.1-0.3份二元酸加入10-20份水中,然后在室温下搅拌10-12h,得到混合溶液;将混合溶液静置22-24h,然后过滤,收集沉淀,将沉淀真空干燥,得到葫芦脲-二元酸复合物;
所述二元酸选自辛二酸、庚二酸和乙二酸的一种。
2.如权利要求1所述的纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,其特征在于:所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂中的一种或多种组合;所述受阻酚类抗氧剂选自型号为1010、1076的抗氧剂;所述亚磷酸酯类抗氧剂选自型号为168、626、618的抗氧剂;所述含硫抗氧剂选自型号为DLTDP、DSTDP、DMTDP、DTDTP的抗氧剂。
3.如权利要求1所述的纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管的制备方法,其特征在于:所述填充辅料选自蒙脱土、碳酸钙、滑石粉和云母中的一种。
4.一种纳米陶瓷增强聚丙烯中空壁缠绕管,其特征在于:由权利要求1-3任一项所述的方法制备而成。
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