本發(fā)明屬于再生塑料利用領(lǐng)域，具體涉及一種改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
穿線管全稱(chēng)“建筑用絕緣電工套管”，它是一種防腐蝕、防漏電、穿電線用的管子。穿線管廣泛的應(yīng)用于建筑、通訊、交通等各個(gè)行業(yè)中。穿線管質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到用電的安全性和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量。目前市場(chǎng)上大多都在使用再生pe穿線管，pe穿線管具有低溫抗沖擊性、抗應(yīng)力開(kāi)裂性和可撓性。但再生pe由于老化、再次加工等因素，再生聚乙烯分子鏈發(fā)生降解或交聯(lián)，其韌性、拉伸強(qiáng)度、抗老化性能等均有所降低。本發(fā)明通過(guò)引入膠粉和無(wú)機(jī)納米粉體，達(dá)到對(duì)再生聚乙烯樹(shù)脂增強(qiáng)增韌、提高抗紫外線的目的。同時(shí)選用再生聚乙烯和膠粉，變廢為寶，既降低成本，又有顯著的社會(huì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是通過(guò)無(wú)機(jī)納米粉體和膠粉增加再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的韌性，并通過(guò)添加無(wú)機(jī)納米粉體提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和抗紫外線性能。
具體工藝步驟如下：
（1）對(duì)無(wú)機(jī)納米粉體的表面進(jìn)行改性；
（2）粉體改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備。
無(wú)機(jī)納米粉體的表面改性
將一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑添加到無(wú)水乙醇中，在室溫下攪拌20~40分鐘，進(jìn)行醇解制備溶液a，將溶液a與無(wú)機(jī)納米粉體一起加入到高速混合機(jī)中，80℃下攪拌10~20分鐘，然后將無(wú)機(jī)納米粉體烘干，使得粉體含水量低于0.3%，備用。
所述的無(wú)機(jī)納米粉體為粒徑30~40nm的二氧化鈦或者粒徑10~80nm的氧化鋅中的一種。
所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑為南京品寧偶聯(lián)劑有限公司生產(chǎn)的pn-130、pn-201或pn-401中的一種。
改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備
所述的穿線管復(fù)合材料由下述重量配比的原料組成：再生聚乙烯基體樹(shù)脂80~100份，膠粉10~20份，相容劑1~10份，交聯(lián)劑0.1~1份，助交聯(lián)劑劑0.1~0.5份，潤(rùn)滑劑0.5~1份，炭黑母粒4~6份，表面改性無(wú)機(jī)納米粉體3~5份。
所述的再生聚乙烯基體樹(shù)脂組成為再生高密度聚乙烯樹(shù)脂40~70份，再生低密度聚乙烯樹(shù)脂0~30份，再生線性低密度聚乙烯樹(shù)脂20~30份。
所述的膠粉為三元乙丙橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、順丁膠中的一種或兩種，膠粉經(jīng)微波輻照活化處理，粒徑為80目。
所述的相容劑為聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐（pe-g-mah）、三元乙丙橡膠接枝馬來(lái)酸酐（epdm-g-mah）、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯（pe-g-gma）、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來(lái)酸酐（poe-g-mah）中的一種。
所述的交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯（dcp）、二亞乙基三胺（dta）、2,5-二甲基-2,5二叔丁基過(guò)氧化己烷（雙25）中的一種或兩種以上的混合物。
所述的助交聯(lián)劑為異氰尿酸三丙稀酯（tgic）、三烯丙基異腈脲酸酯（taic）、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（tmptma）中的一種或兩種的混合物。
所述的潤(rùn)滑劑為pe蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、油酸酰胺、硬脂酸丁酯中的一種。
所述的炭黑母粒為聚乙烯基體，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性無(wú)機(jī)納米粉體是粒徑為30~40nm的二氧化鈦或粒徑為10~80nm的氧化鋅。
其制備工藝如下：
（1）按照配方中的配比將再生聚乙烯基體樹(shù)脂、膠粉、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體放入混料機(jī)，以300r/min的轉(zhuǎn)速混合15~20min；
（2）將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，即可得到成品，擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為20~40hz，喂料轉(zhuǎn)速為25~35hz，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為一區(qū)180℃，二區(qū)185℃，三區(qū)190℃，四區(qū)195℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)195℃，八區(qū)190℃，九區(qū)185℃，機(jī)頭185℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）原材料選用再生聚乙烯和膠粉，既節(jié)約能源，又降低成本。同時(shí)膠粉和表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體作為分散相分布在連續(xù)相的聚乙烯基體中，分散相的膠粉粒子和無(wú)機(jī)納米粉體粒子對(duì)裂紋端點(diǎn)起“鈍化”的作用，并使應(yīng)力分布在粒子周?chē)沾罅康臎_擊能量，抑制裂紋的發(fā)展，達(dá)到膠粉和無(wú)機(jī)納米粉體共同增韌再生聚乙烯的效果；
（2）本發(fā)明選用的膠粉為微波輻照活化膠粉，改善膠粉與聚乙烯之間的相容性；
（3）本發(fā)明添加的無(wú)機(jī)納米粉體表面經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行了改性，提高了其與基體的相容性和結(jié)合力，達(dá)到了提升穿線管復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的目的。同時(shí)無(wú)機(jī)納米粉體，還可以提高穿線管復(fù)合材料的抗紫外線能力，相比于有機(jī)抗紫外線劑，選用無(wú)機(jī)納米粉體，效果持久不遷移。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
無(wú)機(jī)納米粉體的表面改性
將一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑pn-130添加到無(wú)水乙醇中，在室溫下攪拌20~40分鐘，進(jìn)行醇解制備溶液a，將溶液a與無(wú)機(jī)納米粉體一起加入到高速混合機(jī)中，80℃下攪拌10~20分鐘，然后將無(wú)機(jī)納米粉體烘干，使得粉體含水量低于0.3%，備用。
改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備
按照以下重量配比稱(chēng)取原料（單位：公斤）：再生聚乙烯基體樹(shù)脂80份，膠粉20份，相容劑8份，交聯(lián)劑1份，助交聯(lián)劑劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份，炭黑母粒5份，表面改性無(wú)機(jī)納米粉體3份。
所述的再生聚乙烯基體樹(shù)脂組成為再生高密度聚乙烯顆粒60份，再生低密度聚乙烯顆粒20份，再生線性低密度聚乙烯顆粒20份。
所述的膠粉為三元乙丙橡膠，膠粉經(jīng)微波輻照活化處理，粒徑為80目。
所述的相容劑為pe-g-mah，接枝率為1~1.5%。
所述的交聯(lián)劑為dcp。
所述的助交聯(lián)劑為taic。
所述的潤(rùn)滑劑為pe蠟。
所述的炭黑母粒為聚乙烯基體，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性無(wú)機(jī)納米粉體為粒徑30~40nm的金紅石型納米二氧化鈦。
其制備工藝如下：
（1）按照配方中的配比將再生聚乙烯基體樹(shù)脂、膠粉、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、表面改性的金紅石型納米二氧化鈦粉體放入混料機(jī)，以300r/min的轉(zhuǎn)速混合15~20min；
（2）將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，即可得到成品，擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為20~40hz，喂料轉(zhuǎn)速為25~35hz，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為一區(qū)180℃，二區(qū)185℃，三區(qū)190℃，四區(qū)195℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)195℃，八區(qū)190℃，九區(qū)185℃，機(jī)頭185℃。
實(shí)施例2
無(wú)機(jī)納米粉體的表面改性
將一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑pn-130添加到無(wú)水乙醇中，在室溫下攪拌20~40分鐘，進(jìn)行醇解制備溶液a，將溶液a與無(wú)機(jī)納米粉體一起加入到高速混合機(jī)中，80℃下攪拌10~20分鐘，然后將無(wú)機(jī)納米粉體烘干，使得粉體含水量低于0.3%，備用。
改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備
按照以下重量配比稱(chēng)取原料（單位：公斤）：再生聚乙烯基體樹(shù)脂85份，膠粉10份，相容劑8份，交聯(lián)劑1份，助交聯(lián)劑劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份，炭黑母粒5份，表面改性無(wú)機(jī)納米粉體3份。
所述的再生聚乙烯基體樹(shù)脂組成為再生高密度聚乙烯顆粒60份，再生低密度聚乙烯顆粒20份，再生線性低密度聚乙烯顆粒20份。
所述的膠粉為三元乙丙橡膠，膠粉經(jīng)微波輻照活化處理，粒徑為80目。
所述的相容劑為pe-g-mah，接枝率為1~1.5%。
所述的交聯(lián)劑為dcp。
所述的助交聯(lián)劑為taic。
所述的潤(rùn)滑劑為pe蠟。
所述的炭黑母粒為聚乙烯基體，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性無(wú)機(jī)納米粉體為粒徑30~40nm的金紅石型納米二氧化鈦。
其制備工藝如下：
（1）按照配方中的配比將再生聚乙烯基體樹(shù)脂、膠粉、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、表面改性的金紅石型納米二氧化鈦粉體放入混料機(jī)，以300r/min的轉(zhuǎn)速混合15~20min；
（2）將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，即可得到成品，擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為20~40hz，喂料轉(zhuǎn)速為25~35hz，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為一區(qū)180℃，二區(qū)185℃，三區(qū)190℃，四區(qū)195℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)195℃，八區(qū)190℃，九區(qū)185℃，機(jī)頭185℃。
實(shí)施例3
無(wú)機(jī)納米粉體的表面改性
將一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑pn-201添加到無(wú)水乙醇中，在室溫下攪拌20~40分鐘，進(jìn)行醇解制備溶液a，將溶液a與無(wú)機(jī)納米粉體一起加入到高速混合機(jī)中，80℃下攪拌10~20分鐘，然后將無(wú)機(jī)納米粉體烘干，使得粉體含水量低于0.3%，備用。
改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備
按照以下重量配比稱(chēng)取原料（單位：公斤）：再生聚乙烯基體樹(shù)脂90份，膠粉15份，相容劑8份，交聯(lián)劑1份，助交聯(lián)劑劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份，炭黑母粒5份，表面改性無(wú)機(jī)納米粉體5份。
所述的再生聚乙烯基體樹(shù)脂組成為再生高密度聚乙烯顆粒60份，再生低密度聚乙烯顆粒20份，再生線性低密度聚乙烯顆粒20份。
所述的膠粉為三元乙丙橡膠，膠粉經(jīng)微波輻照活化處理，粒徑為80目。
所述的相容劑為pe-g-mah，接枝率為1~1.5%。
所述的交聯(lián)劑為dcp。
所述的助交聯(lián)劑為taic。
所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣。
所述的炭黑母粒為聚乙烯基體，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性無(wú)機(jī)納米粉體為粒徑10~80nm的氧化鋅。
其制備工藝如下：
（1）按照配方中的配比將再生聚乙烯基體樹(shù)脂、膠粉、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、表面改性的納米氧化鋅粉體放入混料機(jī)，以300r/min的轉(zhuǎn)速混合15~20min；
（2）將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，即可得到成品，擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為20~40hz，喂料轉(zhuǎn)速為25~35hz，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為一區(qū)180℃，二區(qū)185℃，三區(qū)190℃，四區(qū)195℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)195℃，八區(qū)190℃，九區(qū)185℃，機(jī)頭185℃。
實(shí)施例4
無(wú)機(jī)納米粉體的表面改性
將一定量的鈦酸酯偶聯(lián)劑pn-201添加到無(wú)水乙醇中，在室溫下攪拌20~40分鐘，進(jìn)行醇解制備溶液a，將溶液a與無(wú)機(jī)納米粉體一起加入到高速混合機(jī)中，80℃下攪拌10~20分鐘，然后將無(wú)機(jī)納米粉體烘干，使得粉體含水量低于0.3%，備用。
改性膠粉/再生聚乙烯穿線管復(fù)合材料的制備
按照以下重量配比稱(chēng)取原料（單位：公斤）：再生聚乙烯基體樹(shù)脂95份，膠粉12份，相容劑8份，交聯(lián)劑1份，助交聯(lián)劑劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份，炭黑母粒5份，表面改性無(wú)機(jī)納米粉體5份。
所述的再生聚乙烯基體樹(shù)脂組成為再生高密度聚乙烯顆粒60份，再生低密度聚乙烯顆粒20份，再生線性低密度聚乙烯顆粒20份。
所述的膠粉為三元乙丙橡膠，膠粉經(jīng)微波輻照活化處理，粒徑為80目。
所述的相容劑為pe-g-mah，接枝率為1~1.5%。
所述的交聯(lián)劑為dcp。
所述的助交聯(lián)劑為taic。
所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣。
所述的炭黑母粒為聚乙烯基體，其中炭黑含量40~50%。
所述的表面改性無(wú)機(jī)納米粉體為粒徑10~80nm的氧化鋅。
其制備工藝如下：
（1）按照配方中的配比將再生聚乙烯基體樹(shù)脂、膠粉、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、表面改性的納米氧化鋅粉體放入混料機(jī)，以300r/min的轉(zhuǎn)速混合15~20min；
（2）將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)共混造粒，即可得到成品，擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為20~40hz，喂料轉(zhuǎn)速為25~35hz，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為一區(qū)180℃，二區(qū)185℃，三區(qū)190℃，四區(qū)195℃，五區(qū)200℃，六區(qū)200℃，七區(qū)195℃，八區(qū)190℃，九區(qū)185℃，機(jī)頭185℃。
用上述實(shí)例的成品制得gb305-16穿線管，測(cè)試方法按照jg3050-1998建筑用絕緣電工套管及配件工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合半硬質(zhì)穿線管的性能要求指標(biāo)。測(cè)試結(jié)果如下表所示：
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其他相應(yīng)改變及變形，而所有的這些相應(yīng)的變化均屬于本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。