污水管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种污水管，由以下重量分数的物料为主要组分制作而成：HDPE 70?90份；EVA 20?40份；玻璃纤维3?6份；硫酸钡4?6份；纳米碳酸钙1?3份；偶联剂3?5份；抗氧剂2?4份；分散剂2?5份。本发明的有益效果为：该污水管具有较高的抗弯强度。
【专利说明】
污水管及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及管材领域，特别涉及一种污水管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 公开号为CN103756232A的中国专利公开了一种建筑排水管道用聚乙烯消音复合 材料及其制备方法。使用该复合材料聚乙烯消音复合材料加工成的管道产品具有纵向回收 率低、熔体指数低、氧化诱导时间(0ΙΤ)高、密度大，管材环刚度大，大大降低了噪音，达到消 音效果，管材的力学性能也明显提高，而且静液压性能不变。
[0003] 但是，在管道铺设过程中，由于施工环境的限制，人们需要弯曲形状的管道。而管 道弯曲之后其结构强度会有所下降。若管道结构强度下降程度较大，则在排水过程中容易 发生破裂，造成污水泄漏，有待改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种抗弯强度高的污水管。
[0005] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种污水管，由以下重量分数的物料为主要组分制作而成： HDPE 70-90 份 EVA 20-40 份 玻璃纤维 3-6份 硫酸钡 4-6份 纳米碳酸齊 .1-3份 偶联剂 3-5份 抗氧剂 2-4份 分散剂 2-5份。
[0006] 本发明进一步设置为:所述偶联剂选用3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基 硅烷中的一种。
[0007] 本发明进一步设置为:所述抗氧剂包括亚磷酸三辛酯、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟 基苯基）丙酸〕季戊四醇酯，按照重量比，所述亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基 苯基)丙酸〕季戊四醇酯= 1:7-12。
[0008] 本发明进一步设置为:所述分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量 比，所述乙撑基双硬脂酰胺:硬脂酸锌=1:2-6。
[0009] 本发明进一步设置为:所述玻璃纤维的长度为0.3-0.6mm。
[0010] 本发明进一步设置为:按照重量份，还包括抗静电剂3-8份。
[0011] 本发明进一步设置为:所述抗静电剂为司盘80。
[0012] 本发明进一步设置为:按照重量份，还包括炭黑1-3份。
[0013] 本发明的另一发明目的在于提供一种污水管的制备方法，包括如下步骤： Step 1:按照重量份，称取70-90份HDPE、20-40份EVA、3-6份长度为0.3-0.6mm的玻璃纤 维、4-6份硫酸钡、1-3份纳米碳酸钙、3-5份偶联剂、2-4份抗氧剂、2-5份分散剂、3-8份抗静 电剂、1-3份炭黑，加入高速搅拌机进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型即可。
[0014] 本发明进一步设置为:所述搅拌机的转速为400-500r/min，所述双螺杆挤出机的 一区温度255°C、二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温 度245°C、七区温度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa。
[0015] 综上所述，本发明具有以下有益效果： 1、 HDPE，高密度聚乙烯，又称低压聚乙烯，结晶度高、非极性面呈一定程度的半透明状。 HDPE具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。 介电性能、耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯;耐磨性、 电绝缘性、韧性及耐寒性均较好;化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐 酸、碱和各种盐类的腐蚀;耐老化性能差，特别是热氧化作用会使其性能下降； 2、 EVA，化学名为乙烯-醋酸乙烯共聚物，密闭泡孔结构、不吸水、防潮、耐水性能良好， 化学稳定性良好，回弹性和抗张力高，韧性高，具有良好的防震、缓冲性能，隔热，保温防寒 及低温性能优异，可耐严寒和曝晒； 3、 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性 强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维长度较长，力学性能较 好，但是表面会粗糙与翘曲，长度较短则力学性能较差； 4、 硫酸钡为白色无定形粉末、具有较高的折射率，表现出颜色较白并有一定的遮盖力， 它几乎不溶于水、乙醇和酸，溶于热硫酸中。易与高锰酸钾、碳酸钙或金属硝酸盐制成混晶。 可与碳在高温下还原成硫化钡； 5、 纳米碳酸钙能够提尚材料的刚性、降低生广成本，提尚耐热性能； 6、 3-氣丙基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷均为硅烷类偶联剂。硅烷偶联剂是一 类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，在其分子中同时具有能和无 机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学 结合的反应基团； 7、 亚磷酸三辛酯为辅助抗氧剂，四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯 作为主抗氧剂，通过辅助抗氧剂和主抗氧剂之间的协同作用，增强本发明的抗氧效果； 8、 乙撑基双硬脂酰胺，硬而脆的白色高熔点蜡，其工业品呈略带黄色的细小颗粒，无 毒，对人体无副作用，常温下不溶于大多数溶剂，对酸碱和水介质稳定，能溶于热的氯化烃 类和芳香烃类溶剂，其粉状物滑腻感较强。硬脂酸锌为白色粉末，不溶于水，溶于热的乙醇、 苯、甲苯、松节油等有机溶剂;遇到酸分解成硬脂酸和相应的盐，润滑性能良好。
[0016] 9、司盘80，又名失水山梨醇油酸酯，为黄色油状液体，能分散于温水和乙醇中，溶 于丙二醇、液体石蜡、乙醇、甲醇或醋酸乙酯等有机溶剂中。司盘80和分散剂的复配可以提 高本发明的力学性能和降噪性能。炭黑是一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，表面积 非常大，可以对紫外线起到良好的屏蔽效果。
[0017] 10、本发明通过对污水管的配方进行优化设计，并根据污水管的配方进行工艺条 件的优化，各个组分能够协同作用，相互促进，增强本发明在管材纵向回缩率、静液压、管材 环刚度、弯曲应力和噪音这五个指标上的性能。
【具体实施方式】
[0018] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0019] 实施例1 Stepl:按照重量份，称取70份HDPE、40份EVA、6份长度为0.3mm的玻璃纤维、6份硫酸钡、 1份纳米碳酸钙、5份3-氨丙基三乙氧基硅烷、4份抗氧剂、4份分散剂、8份司盘80、1份炭黑， 加入高速搅拌机，控制转速为400r/min，进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的一区温度255°C、 二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温度245°C、七区温 度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa进行挤出，在模具中成型即 可。
[0020] 其中，抗氧剂包括亚磷酸三辛酯和四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊 四醇酯，按照重量比，亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯 =1:7。分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量比，乙撑基双硬脂酰胺:硬脂酸 锌=1:2 〇
[0021] 实施例2 Stepl:按照重量份，称取75份HDPE、35份EVA、3份长度为0.6mm的玻璃纤维、5份硫酸钡、 2份纳米碳酸钙、4份乙烯基三甲氧基硅烷、2份抗氧剂、2份分散剂、5份司盘80、2份炭黑，加 入高速搅拌机，控制转速为425r/min，进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的一区温度255°C、 二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温度245°C、七区温 度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa进行挤出，在模具中成型即 可。
[0022] 其中，抗氧剂包括亚磷酸三辛酯和四〔β_(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊 四醇酯，按照重量比，亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯 = 1:9。分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量比，乙撑基双硬脂酰胺:硬脂酸 锌=1:4〇 [0023] 实施例3 Stepl:按照重量份，称取80份HDPE、30份EVA、4份长度为0.5mm的玻璃纤维、4份硫酸钡、 3份纳米碳酸钙、3份3-氨丙基三乙氧基硅烷、3份抗氧剂、3份分散剂、3份司盘80、3份炭黑， 加入高速搅拌机，控制转速为450r/min，进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的一区温度255°C、 二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温度245°C、七区温 度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa进行挤出，在模具中成型即 可。
[0024] 其中，抗氧剂包括亚磷酸三辛酯和四〔β_(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊 四醇酯，按照重量比，亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯 = 1:12。分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量比，乙撑基双硬脂酰胺:硬脂 酸锌=1:6。
[0025] 实施例4 Stepl:按照重量份，称取85份HDPE、25份EVA、5份长度为0.4mm的玻璃纤维、4份硫酸钡、 2份纳米碳酸钙、3份乙烯基三甲氧基硅烷、3份抗氧剂、5份分散剂、6份司盘80、2份炭黑，加 入高速搅拌机，控制转速为475r/min，进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的一区温度255°C、 二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温度245°C、七区温 度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa进行挤出，在模具中成型即 可。
[0026] 其中，抗氧剂包括亚磷酸三辛酯和四〔β_(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊 四醇酯，按照重量比，亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯 = 1:8。分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量比，乙撑基双硬脂酰胺:硬脂酸 锌=1:3〇 [0027] 实施例5 Stepl:按照重量份，称取90份HDPE、20份EVA、4份长度为0.5mm的玻璃纤维、5份硫酸钡、 3份纳米碳酸钙、4份3-氨丙基三乙氧基硅烷、4份抗氧剂、4份分散剂、4份司盘80、3份炭黑， 加入高速搅拌机，控制转速为500r/min，进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的一区温度255°C、 二区温度255°C、三区温度255°C、四区温度250°C、五区温度250°C、六区温度245°C、七区温 度240°C、八区温度240°C，模头温度为250°C，真空压强彡0.08pa进行挤出，在模具中成型即 可。
[0028] 其中，抗氧剂包括亚磷酸三辛酯和四〔β_(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊 四醇酯，按照重量比，亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯 =1:10。分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂酸锌，按照重量比，乙撑基双硬脂酰胺:硬脂 酸锌=1:5。
[0029]力学性能试验 参照CJ/T 250-2007建筑排水用高密度聚乙烯(HDPE)管材及其管件对于实施例1-5进 行测试。
[0030]噪音试验 参照CJ/T 312-2009测定声音源室1的数值。
[0031]表1力学性能和噪音试验记录表
注:弯曲应力越大，表明材料的抗弯强度越高。
[0032] 从表1可知，实施例1-5在管材纵向回缩率、静液压、管材环刚度、弯曲应力和噪音 上均具有良好的性能表现。在实施例1-5中，实施例3的各项性能均优于其他实施例。
[0033] 对比例1 选用公开号为CN103756232A的中国专利的实施例12作为对比例1。
[0034] 对比例2 对比例2与实施例3的不同在于去除抗静电剂司盘80,其他均与实施例3相同。
[0035] 对比例3 对比例3与实施例3的不同在于去除分散剂，其他均与实施例3相同。
[0036] 对比例4 对比例4与实施例3的区别在于同时去除抗静电剂司盘80和分散剂，其它均与实施例3 相同。
[0037] 将实施例3和对比例1-4均按照力学性能和噪音试验进行测试。
[0038] 表2实施例3和对比例1-4力学性能和噪音试验记录表
注:弯曲应力越大，表明材料的抗弯强度越高。 从表2中可得出以下结论： 对比实施例3和对比例1可知，实施例3在在管材纵向回缩率、管材环刚度、弯曲应力和 噪音等指标上均优于对比例1，可见本发明相对于现有技术具有良好的力学性能以及降噪 效果。
[0039]对比实施例3和对比例2-4可知，分散剂能够提高本发明在管材纵向回缩率、管材 环刚度、弯曲应力这三个指标上的性能，而抗静电剂能够提高本发明在噪音指标上的性能。 但是，当分散剂和抗静电剂同时使用时，本发明在管材纵向回缩率、管材环刚度、弯曲应力 和噪音这四个指标均明显优于单独使用分散剂或者抗静电剂。由此可见，在本发明中，分散 剂和抗静电剂之间协同作用，相互促进，增强本发明在管材纵向回缩率、管材环刚度、弯曲 应力和噪音这四个指标上的性能。
【主权项】
1. 一种污水管，其特征是：由以下重量分数的物料为主要组分制作而成： HDPE 70-90份 EVA 20-40份 玻璃纤维 3-6份 硫酸钡 4-6份 纳米碳酸钙 1-3份 偶联剂 3-5份 抗氧剂 2-4份 分散剂 2-5份。2. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:所述偶联剂选用3-氨丙基三乙氧基硅烷、 乙烯基二甲氧基硅烷中的一种。3. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:所述抗氧剂包括亚磷酸三辛酯、四〔β_(3， 5-三级丁基-4-羟基苯基）丙酸〕季戊四醇酯，按照重量比，所述亚磷酸三辛酯：四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯=1:7-12。4. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:所述分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺和硬脂 酸锌，按照重量比，所述乙撑基双硬脂酰胺:硬脂酸锌=1:2-6。5. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:所述玻璃纤维的长度为0.3-0.6mm。6. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:按照重量份，还包括抗静电剂3-8份。7. 根据权利要求6所述的污水管，其特征是:所述抗静电剂为司盘80。8. 根据权利要求1所述的污水管，其特征是:按照重量份，还包括炭黑1-3份。9. 一种污水管的制备方法，其特征是:包括如下步骤： Stepl:按照重量份，称取70-90份HDPE、20-40份EVA、3-6份长度为0.3-0.6mm的玻璃纤 维、4-6份硫酸钡、1-3份纳米碳酸钙、3-5份偶联剂、2-4份抗氧剂、2-5份分散剂、3-8份抗静 电剂、1-3份炭黑，加入高速搅拌机进行高速搅拌至均勾； Step2:将搅拌均匀的各组分加入双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型即可。10. 根据权利要求9所述的污水管的制备方法，其特征是：所述搅拌机的转速为400-500r/min，所述双螺杆挤出机的一区温度255 °C、二区温度255 °C、三区温度255 °C、四区温度 250 °C、五区温度250 °C、六区温度245°C、七区温度240 °C、八区温度240 °C，模头温度为250 °C，真空压强^0.08pa。
【文档编号】B29C47/92GK105906924SQ201610527072
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月2日
【发明人】刘明杰, 王振大, 王国表, 马伟才, 唐伟
【申请人】天鸿建设集团有限公司