專利名稱：改性的增強增韌聚乙烯實壁管材及其制備方法
技術領域：
本發明屬于給排水器材技術領域，具體涉及一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，并且還涉及其制備方法。
背景技術：
關于聚乙烯管材的技術信息可以在已公開的中國專利文獻中見諸，如發明專利授權公告號CN101538384B推薦有“給水用聚乙烯管材”，該專利由高密度聚乙烯70-80%(重量百分)、耐熱聚乙烯15-25% (重量百分)、炭黑含量為50%的色母料4. 5% (重量百分)和抗氧劑264 0. 5%(重量百分)構成，由該配方制取的聚乙烯管材雖然客觀上能夠體現其說明書第 I頁第0007段所稱的技術效果并且適宜用作給水管，但是由于配方中使用的作為新料的高密度聚乙烯的百分含量高達70-80%，因此有失經濟上的廉價性；此外，這種管材配方中的高密度聚乙烯由于未被改性，因此斷裂伸長率雖然能夠滿足中國國家標準GB/T13663-2000 規定的彡350的要求，但是很難再有顯著提升的空間，例如達到500以上，并且耐環境開裂也不足以達到令人滿意的程度。鑒于這些因素，該專利方案推薦的聚乙烯管材無法用于排水排污管，因為排水排污管需至少滿足以下要素一是體現廉價性；二是體現資源的節約性；三是具有理想的拉伸強度和斷裂伸長率；四是適合于非開挖定向鉆進敷設。發明專利申請公布號CN102030937A提供有“一種改性復合聚乙烯管材的配方”， 由以下質量百分數的原料構成回收的高密度低壓聚乙烯40-60%、回收的中密度低壓聚乙烯5-20%、回收的高壓聚乙烯5-10%、補強劑(金剛石、石墨或超細煤粉)5-15%和抗氧劑3-15%，從其擇用的原料和說明書第0004段中提及的申請號200810235124. 2 (公開號 CN101402759A〈名稱為“埋地排污用改性聚乙烯管材”〉)可知，該管材為埋地排污用管材， 由于主原料擇用了廢舊回收的高、中密度低聚乙烯以及高壓聚乙烯，因而能夠體現廉價性， 但是存在以下缺憾其一，由于專利申請公開的改性劑所包括的前述補強劑、抗氧劑以及著色劑和潤滑劑均不具有對高、中密度低壓聚乙烯及高壓聚乙烯的化學改性效果，因此并不能表現出理想的斷裂伸長率和抗拉強度；其二，作為補強劑的金剛石、石墨或超細煤粉的加入會導致管材的脆性增大，從而不適宜非開挖定向鉆進敷設，也就是說，只能適合于開挖性埋設；其三，縱使適宜開挖性敷設，則對使用場合的土質具有挑剔性，例如不適宜流沙土質環境埋設，因為流沙易沉降，致使管子斷裂。發明專利申請公布號CN101696291A揭示有“耐磨超高分子量聚乙烯管材及其制造方法”，由于使用了 280-285萬的高分子量聚乙烯，因此韌性及可撓性差，無法應用于非開挖定向鉆進敷設；縱觀該專利申請的全文內容可知，這種管材為油井用管材，價格極其昂貴，對此可以由其擇用的聚乙烯的重量份95-98份得到印證。發明專利申請公布號CN102101924A介紹有“一種超高分子量聚乙烯管材的加工方法”，該專利申請方案存在以下欠缺，一是超高分子量聚乙烯占比達90-95%，因此有失廉價性并且不利于節約資源；二是作為添加劑的石墨的加入并且擇用了超高分子量的聚乙烯，從而會使管材脆性增大，影響韌性和可撓性；三是制備方法教導了將原料以20n/min的速度攪拌5min，但是在該工藝條件下比重大的炭黑和石墨會出現集中沉淀，不利于分散，從而影響管材的質量；四是由于專利申請方案直接將原料混合后送入擠出機擠出，從而缺少了對原料的預處理環節，例如對原料先預干燥，因為在倉儲、運輸和自然環境變化之類因素下，如果不對聚乙烯原料作水份(含水率)控制，那么會嚴重影響管材的質量。綜上所述，并不限于上述文獻公開的聚乙烯管材均不適合于非開挖的鉆進敷設使用，所謂的非開挖即為目前廣為使用的非開挖技術，主要但不限于包括水平定向鉆進、頂管、微型隧道、爆管和沖擊等，該技術自上世紀90年代傳入我國，目前被廣泛應用于給水、 排水、電力、通信和燃氣等領域的新管道敷設和/或舊管道修復。非開挖敷設排水排污管的長處在于無需對道路“開膛破肚”，避免損及道路和建筑物，不破壞環境，無泥塵污染以及可避免對居民正常生活產生干擾；可以穿越河流湖泊、 交通干線(從河流湖泊和交通干線的底部通過)；施工方便并且受地表建筑物干擾小；可避開地下障礙和不利于鬧市施工的因素；一次性敷設管道距離長；鋪管精度高、埋深大、施工周期短、作業安全速捷和施工成本低，等等。但是，已有技術中的聚乙烯管材由于存在著難以滿足本申請人在上面提及的諸如廉價性、資源節約性、理想的拉伸強度、斷裂伸長率和可撓性等，從而在一定程度上制約了非開挖敷設排水排污管的進程，也就是說，已有技術中的聚乙烯管材構成了制約了非開挖定向鉆進敷設排水排污管的瓶頸因素。對此，業界雖有改進之心，但迄今為止未有良好的應對之策，至少在已公開的專利和非專利文獻中未見諸有可借鑒的技術啟示。究其原因之一， 領域內的人士認為聚乙烯管材系成熟產品，不論是原料選擇還是各原料之間的配比難以再有實質性的突破，或者說突破的空間微乎其微，從而削弱了人們的創新意識；之二，唯恐探索徒勞而造成財力、物力和人力三力俱廢；之三管材生產廠商與管材施工部門存在有失技術上的互通。針對上述已有技術，本申請人作了持久而有益的反復嘗試，找到了解決問題的辦法，并且在嚴格的保密措施經實驗證明是切實可行的，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容
本發明的首要任務在于提供一種有利于體現經濟上的廉價性而藉以拓展排水排污管的應用范圍、有助于節約資源而藉以避免對不可再生性資源的過度消耗、有益于保障理想的拉伸強度和斷裂伸長率以及優異的可撓性而藉以滿足非開挖定向鉆進敷設要求的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材。本發明的另一任務在于提供一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，該方法對高密度聚乙烯具有理想的增強增韌效果和拔萃的改性效果、能抑制原料含水率而藉以保障管材品質并且可確保改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的所述技術效果的全面體現。為體現完成本發明的首要任務，本發明提供的技術方案是一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其是由以下重量份數的原料構成
廢舊回收的高密度聚乙烯 100份；
線性低密度聚乙烯18-30份；
聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。在本發明的一個具體的實施例中，所述的廢舊回收的高密度聚乙烯為泰國進口的廢舊高密度聚乙烯。在本發明的另一個具體的實施例中，所述的廢舊高密度聚乙烯的熔融指數為
0.55-0. 85g/10min 5kg 190 °C ;灰份為彡 2. 5% ;密度為 0. 955-0. 965g/ cm 3，水份為 (0. 1% ;和抗拉強度為 24-27MPa/ cm 2。在本發明的又一個具體的實施例中，所述的線性低密度聚乙烯為不含有開口劑和潤滑劑的線性低密度聚乙烯。在本發明的再一個具體的實施例中，所述的不含有開口劑和潤滑劑的線性低密度聚乙烯為中國大慶石油化工總廠塑料廠生產銷售的牌號為7042N的線性低密度聚乙烯。在本發明的還有一個具體的實施例中，所述的催化劑為茂金屬催化劑。為體現完成本發明的另一任務，本發明提供的技術方案是，一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，包括以下步驟
A)備料，按重量份數取廢舊回收的高密度聚乙烯100份、線性低密度聚乙烯18-30份、 聚乙烯原色料8-15份和催化劑3-6份，得到原料；
B)混料，將原料弓I入混合機中混合，并且控制混合機的轉速和控制混合時間，得到混合
料；
C)干燥，將混合料引入干燥機中干燥，并且控制干燥溫度和控制混合料的含水率，得到待擠出料；
D)熔融擠出，將待擠出料引入螺桿擠出機中擠出，并且控制擠出溫度，冷卻后得到改性的增強增韌聚乙烯實壁管材。在本發明的更而一個具體的實施例中，步驟B)中所述的控制混合機的轉速是將轉速控制為20-25n/min，所述的控制混合時間是將時間控制為2_3min。在本發明的進而一個具體的實施例中，步驟C)中所述的控制干燥溫度是將溫度控制為50-60°C，所述的控制混合料的含水率是將含水率控制為< 0. 1%。在本發明的又更而一個具體的實施例中，步驟D)中所述的控制擠出溫度是將螺桿擠出機的溫度控制為一區170-175°C，二區175-180°C，三區180_185°C，四區160_170°C。本發明提供的技術方案具有以下技術效果其一，由于配方中的大比量的原料使用了廢舊回收的高密度聚乙烯，因而具有經濟性，從而可拓展排水排污管的應用；其二，使用回收的高密度聚乙烯可以極致地節約不可再生的資源；其三，由于配方中使用了與回收的高密度聚乙烯相容性理想的線性低密度聚乙烯，因而可對高密度聚乙烯改性，使得到的管材的拉伸強度達到24. 5-27MPa，斷裂伸長率達550-750%，并且表現出良好的可撓性；其四，配方中的催化劑取量合理，有助于是改善管材的成型性；其五，提供的制備方法保障了由線性低密度聚乙烯對廢舊回收的高密度聚乙烯的改性，使增強和增韌效果俱現；其六，由于在付諸擠出之前對混合料實施了干燥，使混合料的含水率得以控制，從而確保管材的質量。
具體實施例方式實施例I :A)備料，按重量份數稱取廢舊回收的高密度聚乙烯(顆粒料)100份，線性低密度聚乙烯 (顆粒料)20份，聚乙烯原色料15分和茂金屬催化劑(顆粒料)6份，得到原料，本步驟中所述的廢舊回收的高密度聚乙烯是由自泰國進口的廢舊高密度聚乙烯，該廢舊高密度聚乙烯的指標如下熔融指數為0. 65-0. 75g/10min 5kg 190°C，灰份為1% (灰份也可稱雜質)，密度為0. 965g/ cm 3，水份即含水率為彡0. 1%，抗拉強度為27MPa/ cm 2，本步驟所述的線性低密度聚乙烯擇用由中國大慶石油化工總廠塑料廠生產銷售的牌號為7042N的不含有開口劑和潤滑劑的線性低密度聚乙烯，本步驟中所述的聚乙烯原色料優選而非限于地選用由中國石化上海分公司銷售的牌號為PE100YGH041聚乙烯，本步驟中所述的茂金屬催化劑優選使用由中國石油化工研究院研制并銷售的茂金屬催化劑；
B)混料，將由步驟A)得到的原料弓I入混合機中混合，混合機轉速為25n/min，混合時間為2min,得到混合料；
C)干燥，將由步驟B)得到的混合料引入封閉式干燥機中干燥，干燥機的溫度控制為 60°C，使混合料的含水率達到0. 05%，得到待擠出料；
D)熔融擠出，將由步驟C)得到的待擠出料弓I入螺桿擠出機熔融擠出，螺桿擠出機的溫度控制如下一區175°C，二區178°C，三區185°C，四區165°C，冷卻(水噴淋冷卻)后得到改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，該管材具有表一所示的理想的物理性能而適合于用作非開挖定向鉆進敷設的排水排污管。實施例2
僅將步驟A)中的廢舊回收的高密度聚乙烯即廢舊高密度聚乙烯的指標值改為熔融指數為 0. 55-0. 65g/10min 5kg 190°C，灰份為 2%,密度為 0. 955g/ cm 3，水份為 0. 05%, 抗拉強度為24MPa/ cm 2，將線性低密度聚乙烯的重量份數改為18份，將聚乙烯原色料的重量份數改為11份，并且選用由中國石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司生產銷售的牌號為JHMGC100S的聚乙烯原色料，將茂金屬催化劑的重量份數改為3份；僅將步驟B)中的混合機轉速改為20n/min，混合時間改為2min ;僅將步驟C)中的干燥溫度改為50V，混合料的含水率改為0. 08% ;僅將步驟D)中的一區至四區的溫度分別改為一區170°C，二區 180°C，三區182°C，四區170°C。其余均同對實施例I的描述。實施例3
僅將步驟A)中的廢舊回收的高密度聚乙烯即廢舊高密度聚乙烯的指標值改為熔融指數為 0. 75-0. 85g/10min 5kg 190°C，灰份為 I. 5%，密度為 0. 960g/ cm 3，水份為 0. 08%, 抗拉強度為25. 5MPa/ cm 2，將線性低密度聚乙烯的重量份數改為30份，將聚乙烯原色料的重量份數改為8份，將茂金屬催化劑的重量份數改為4. 5份；僅將步驟B)中的混合機轉速改為22n/min，混合時間改為3min ;僅將步驟C)中的干燥溫度改為55°C，混合料的含水率改為0. 06%;僅將步驟D)中的一區至四區的溫度分別改為一區172°C，二區175°C，三區 180°C，四區160°C。其余均同對實施例I的描述。由上述實施例1-3得到的本發明的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材經測試具有表一所示的理想的物理性能。表一
權利要求
1.一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于其是由以下重量份數的原料構成廢舊回收的高密度聚乙烯 100份；線性低密度聚乙烯18-30份；聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。
2.根據權利要求I所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于所述的廢舊回收的高密度聚乙烯為泰國進口的廢舊高密度聚乙烯。
3.根據權利要求2所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于所述的廢舊高密度聚乙烯的熔融指數為0. 55-0. 85g/10min 5kg 190°C ;灰份為彡2. 5% ;密度為0.955-0. 965g/ cm 3，水份為彡 0. 1% ;和抗拉強度為 24_27MPa/ cm 2。
4.根據權利要求I所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于所述的線性低密度聚乙烯為不含有開口劑和潤滑劑的線性低密度聚乙烯。
5.根據權利要求4所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于所述的不含有開口劑和潤滑劑的線性低密度聚乙烯為中國大慶石油化工總廠塑料廠生產銷售的牌號為 7042N的線性低密度聚乙烯。
6.根據權利要求I所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，其特征在于所述的催化劑為茂金屬催化劑。
7.—種如權利要求I所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，其特征在于包括以下步驟A)備料，按重量份數取廢舊回收的高密度聚乙烯100份、線性低密度聚乙烯18-30份、 聚乙烯原色料8-15份和催化劑3-6份，得到原料；B)混料，將原料弓I入混合機中混合，并且控制混合機的轉速和控制混合時間，得到混合料；C)干燥，將混合料引入干燥機中干燥，并且控制干燥溫度和控制混合料的含水率，得到待擠出料；D)熔融擠出，將待擠出料引入螺桿擠出機中擠出，并且控制擠出溫度，冷卻后得到改性的增強增韌聚乙烯實壁管材。
8.根據權利要求7所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，其特征在于步驟B)中所述的控制混合機的轉速是將轉速控制為20-25n/min，所述的控制混合時間是將時間控制為2-3min。
9.根據權利要求7所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的控制干燥溫度是將溫度控制為50-60°C，所述的控制混合料的含水率是將含水率控制為< 0. 1%。
10.根據權利要求7所述的改性的增強增韌聚乙烯實壁管材的制備方法，其特征在于步驟D)中所述的控制擠出溫度是將螺桿擠出機的溫度控制為一區170-175°C，二區 175-180°C，三區 180-185°C，四區 160_170°C。
全文摘要
一種改性的增強增韌聚乙烯實壁管材，屬于給排水器材技術領域。其是由以下重量份數的原料構成廢舊回收的高密度聚乙烯100份；線性低密度聚乙烯18-30份；聚乙烯原色料8-15份；催化劑3-6份。優點具有經濟性，可拓展排水排污管的應用；使用回收的高密度聚乙烯可以極致地節約不可再生的資源；對高密度聚乙烯改性，使得到的管材的拉伸強度達到24.5-27MPa，斷裂伸長率達550-750%，并且表現出良好的可撓性；配方中的催化劑取量合理，有助于是改善管材的成型性；提供的制備方法保障了由線性低密度聚乙烯對廢舊回收的高密度聚乙烯的改性，使增強和增韌效果俱現；確保管材的質量。
文檔編號C08L23/06GK102532665SQ20121000174
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者陸雪榮 申請人:常熟科盈復合材料有限公司