一種新型高強度的模壓塑料管材及其製備方法與流程
2023-12-11 03:06:52 1
本發明涉及一種塑料管技術領域，尤其涉及一種高強度的模壓加筋塑料管材及其製備方法。
背景技術：
模壓成型工藝是複合材料生產中最古老而又富有無限活力的一種成型方法。具有原料損失小，製品的內應力低，機械性能較穩定，可成型較大型狀製品，能連續成型的工藝。
國家對房地產調控政策的長期作用，及對城市建設、機場軌道等基礎設施的推進，特別是近年海綿城市、城市管網入廊工程等對國內管材行業的帶動，對高強度、優質的市政管材需求量巨大，而目前市場市政塑料主要以鋼帶管、克拉管、波紋管、纏繞管及部分特殊管為主，產品的適用性均能滿足一般要求，但因以上管材的加工以及原料決定其成本普遍較高；市政、大型輸排用管方面迫切需要高強度、經濟的管材；針對模壓加筋管材方面，目前市場主要以frpp材料居多，相對價格偏高；
因此，開發一種兼具纖維增強聚丙烯的強度、聚乙烯的低溫韌性、聚氯乙烯的高強度高模量且價格低的新型複合纖維模壓增強加筋管材非常必要，經複合改性處理模壓成型的加筋管材，符合市場高性能、經濟性的需要。
技術實現要素：
有鑑於此，為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種新型高強度的模壓塑料管材及其製備方法，具有強度高，經濟，容易加工的優點。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種新型高強度的模壓塑料管材，主要由改性聚丙烯纖維增強樹脂和聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂組分組成，所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂25～100份，馬來酸酐0.5～5.0份，偶聯劑0.3～5.0份，熱穩定劑a1.0～3.0份，eva0～50份，纖維1.0～30份，聚乙烯1.0～50份，抗氧劑0～1.0份，白油0～2.5份；
所述聚丙烯樹脂為含有添加劑的粉末狀混配料,所述添加劑為抗氧劑。
進一步，所述的偶聯劑為鈦酸酯、矽烷和鋁酸酯中的一種；
進一步，所述熱穩定劑a為金屬皂類熱穩定劑，所述金屬皂類熱穩定劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和硬脂酸鋇中的一種；
進一步，所述纖維為短切纖維，所述短切纖維為玻璃纖維和尼龍纖維中的一種；
進一步，所述eva中va含量≥15%。
所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂的組成，按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）10～100份，聚乙烯（hdpe）5.0～50份，特種氯化聚乙烯相容劑5.0～15份，處理填充劑0～25份，熱穩定劑b2.0～15份，潤滑劑1.0～2.0份，加工助劑1.0～8.0份。
進一步，所述聚氯乙烯的聚合度≥750；
進一步，所述特種氯化聚乙烯相容劑採用氯含量為10～25%、熔融焓＞15j/g的氯化聚乙烯樹脂；
進一步，所述處理填充劑為經偶聯劑和相容劑處理過的輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、超細碳酸鈣、超細硫酸鋇或粉煤灰，且填充劑的顆粒度≥1500目；
進一步，所述熱穩定劑b為有機錫穩定劑、複合鉛穩定劑、單鉛穩定劑和鈣鋅複合穩定劑中的一種；
進一步，所述潤滑劑包括外潤滑劑和內潤滑劑，所述外潤滑劑為聚乙烯蠟、石蠟、合成蠟和微晶蠟中的一種，所述內潤滑劑為硬脂酸和硬脂酸鈣中的一種；
進一步，所述加工助劑採用acr類樹脂；
進一步，所述的新型高強度的模壓塑料管材，其組分還包括顏料，所述的顏料為炭黑。
本發明還提供了上述新型高強度的模壓塑料管材的製備方法，包括以下步驟：
（1）、按重量配比稱取各組分；
（2）、將改性聚丙烯纖維增強樹脂配方配料在50～60℃下利用高速攪拌器攪拌，攪拌速度≥1000r/min攪拌5～10min，將攪拌速度降至＜500r/min後再按比例加入聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂配配方料，高速攪拌器攪拌速度≥1000r/min，至100～120℃後再冷卻到40～50℃放料；
（3）、將步驟（2）得到的混合料加入模壓成型機製成管材，即得到所述的高強度的塑料管材。
本發明的有益效果在於：本發明提供的新型高強度的模壓塑料管材，兼具纖維增強聚丙烯的強度、聚乙烯的低溫韌性、聚氯乙烯的高強度高模量及價格低的特點，克服單一組分存在的不足，具有強度高、韌性突出，加工容易、經濟，可在市政、農業、海水輸送、電力等領域廣泛運用。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
實施例1
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂154份和聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂134份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂的組成，樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂100.0份，馬來酸酐3.0份，鈦酸酯（ct-928）1.5份，硬脂酸鋅2.0份，eva（va15%）15.0份，玻璃纖維（短切紗）20.0份，聚乙烯（hdpe5000s）10份，抗氧劑（1010）1.0份，白油1.5份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂的組成，樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）100.0份；聚乙烯（hdpe5000s）10.0份；特種氯化聚乙烯相容劑10.0份，處理填充劑(活化超細碳酸鈣）5.0份，複合鉛穩定劑（tk-278）4.5份，內潤滑劑硬脂酸1.0份，外潤滑劑微晶蠟0.5份，加工助劑（acr401）3.0份。
製備方法：
（1）、按重量配比稱取各組分；
（2）、將改性聚丙烯纖維增強樹脂配方配料在60℃下利用高速攪拌器攪拌，攪拌速度≥1000r/min攪拌5min，將攪拌速度降至＜500r/min後再按比例加入聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂配配方料，高速攪拌器攪拌速度≥1000r/min，至100℃後再冷卻到45℃放料；
（3）、將步驟（2）得到的混合料加入模壓成型機製成管材，即得到所述的高強度的塑料管材。
實施例2
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂150.3份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂81.5份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂100.0份，馬來酸酐3.0份，矽烷（kh-550）2.5份，硬脂酸鈣2.0份，eva（va20%）15.0份，玻璃纖維（短切紗）15.0份，聚乙烯（hdpe5000s）10份，抗氧劑（1010）1.0份，白油1.8份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）50.0份；聚乙烯（hdpe5000s）10.0份；特種氯化聚乙烯相容劑10.0份，處理填充劑(活化超細碳酸鈣）5.0份，複合鉛穩定劑（tk-278）3.5份，內潤滑劑硬脂酸0.8份，外潤滑劑微晶蠟0.5份，加工助劑（acr401）1.7份。
製備方法：
（1）、按重量配比稱取各組分；
（2）、將改性聚丙烯纖維增強樹脂配方配料在50℃下利用高速攪拌器攪拌，攪拌速度≥1000r/min攪拌10min，將攪拌速度降至＜500r/min後再按比例加入聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂配配方料，高速攪拌器攪拌速度≥1000r/min，至120℃後再冷卻到50℃放料；
（3）、將步驟（2）得到的混合料加入模壓成型機製成管材，即得到所述的高強度的塑料管材。
實施例3
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂155.3份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂106.5份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂100.0份，馬來酸酐3.0份，鈦酸酯（ct-928）2.5份，硬脂酸鋅2.0份，eva（va15%）15.0份，尼龍纖維20.0份，聚乙烯（hdpe5000s）10份，抗氧劑（1010）1.0份，白油1.8份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）75.0份；聚乙烯（hdpe5000s）10.0份；特種氯化聚乙烯相容劑10.0份，處理填充劑(活化超細碳酸鈣）5.0份，複合鉛穩定劑（tk-278）3.5份，內潤滑劑硬脂酸0.8份，外潤滑劑微晶蠟0.5份，加工助劑（acr401）1.7份。
製備方法：製備工藝同實施例1，區別在於步驟2中按比例加入聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂配配方料的同時加入適量的炭黑，其他工藝參數相同。
實施例4
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂114.8份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂59.0份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂25.0份，馬來酸酐5.0份，鋁酸酯0.3份，硬脂酸鋇1.0份，eva（va25%）50.0份，尼龍纖維30.0份，聚乙烯（hdpe5000s）1.0份，抗氧劑（1010）0.0份，白油2.5份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）10.0份；聚乙烯（hdpe5000s）5.0份；特種氯化聚乙烯相容劑15.0份，處理填充劑重質碳酸鈣25.0份，有機錫穩定劑2.0份，內潤滑劑硬脂酸0.5份，外潤滑劑聚乙烯蠟0.5份，加工助劑（acr401）1.0份。
實施例5
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂96.5份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂67.0份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂50.0份，馬來酸酐5.0份，鋁酸酯5.0份，硬脂酸鋇3.0份，eva（va25%）0.0份，玻璃纖維（短切紗）1.0份，聚乙烯（hdpe5000s）30.0份，抗氧劑（1010）0.5份，白油2.0份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）30.0份；聚乙烯（hdpe5000s）20.0份；特種氯化聚乙烯相容劑5.0份，處理填充劑重質碳酸鈣0.0份，單鉛穩定劑2.0份，內潤滑劑硬脂酸鈣1.0份，外潤滑劑石蠟1.0份，加工助劑（acr401）8.0份。
實施例6
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂189.0份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂162.7份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂75.0份，馬來酸酐0.5份，矽烷3.0份，硬脂酸鈣2.5份，eva（va15%）30.0份，玻璃纖維（短切紗）25.0份，聚乙烯（hdpe5000s）50.0份，抗氧劑（1010）0.5份，白油2.5份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）50.0份；聚乙烯（hdpe5000s）50.0份；特種氯化聚乙烯相容劑15.0份，處理填充劑超細硫酸鋇25.0份，鈣鋅複合穩定劑15.0份，內潤滑劑硬脂酸1.0份，外潤滑劑合成蠟0.7份，加工助劑（acr401）6.0份。
實施例7
一種新型高強度的模壓塑料管材，其組成樹脂按重量計主要由以下組分組成：改性聚丙烯纖維增強樹脂194.3份，聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂168.0份。所述改性聚丙烯纖維增強樹脂按重量計由以下組分組成：聚丙烯樹脂85.0份，馬來酸酐0.5份，鈦酸酯（ct-928）4.0份，硬脂酸鈣3.0份，eva（va20%）50.0份，尼龍纖維1.0份，聚乙烯（hdpe5000s）50.0份，抗氧劑（1010）0.8份，白油0.0份；所述聚乙烯/聚氯乙烯改性樹脂按重量計由以下組分組成：聚氯乙烯樹脂（pvc）80.0份；聚乙烯（hdpe5000s）50.0份；特種氯化聚乙烯相容劑10.0份，處理填充劑粉煤灰20.0份，有機錫穩定劑1.0份，內潤滑劑硬脂酸鈣0.5份，外潤滑劑石蠟1.5份，加工助劑（acr401）5.0份。
性能測試實驗：由實施例1、2、3製備的以dn500規格平均壁厚5.0mm為例，做性能測試。
表1管材性能測試表
從表1可看出：本實施例1～3管材dn500的性能均較優秀，環剛度均≥10kn/m2，符合一般大口徑、高強度管材輸排水要求。
需要說明的是，以上實施案例僅用於說明本發明而非限制，本領域普通技術人員可以對高強度模壓塑料管的各組分及其比例適當調整。例如將填充劑改為硫酸鋇；將潤滑劑改為聚乙烯蠟、石蠟、硬脂酸鈣等；這種改變對本領域技術人員來說是顯而易見的，仍屬本發明的保護範圍。