一种高密度聚乙烯和pet合金管及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种塑料管道加工领域，尤其涉及一种高密度聚乙烯和PET合金管及其制备方法，其合金管重量份的组分配方包括PE100为100份，PET为20-50份，相容剂5-8份，增强剂10-25份，加工助剂0.2-1.0份，浓缩色母料0.8-1.5份；同时公开了其制备方法，即将PET与高密度聚乙烯进行增容共混改性，并按照上述科学的组分配方经称取原料、捏合工艺、挤出成型等工艺制得高密度聚乙烯和PET合金管，从而提高了管道制品的强度、模量、表面硬度、耐热性、耐磨性和抗疲劳强度，使管道制品更适于非开挖技术等领域，拓宽管道产品的使用场合，减少和消除质量事故的发生。
【专利说明】一种高密度聚乙烯和PET合金管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种塑料管道加工领域，尤其涉及一种非开挖【技术领域】使用的高密度 聚乙烯和PET合金管及其制备方法。 技术背景
[0002] 高密度聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，其结晶度为80-90%。高密 度聚乙烯树脂是无毒、无味、无臭的白色颗粒，可用于饮用水管道的挤出成型。其熔点约为 130°C，相对密度为0. 941-0. 960。高密度聚乙烯具有良好的耐寒性，韧性好，化学稳定性好， 介电性能、耐环境应力开裂性亦较好。高密度聚乙烯熔化温度范围在200-250°C之间，加工 流动性较好。其化学稳定性好，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。
[0003] PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，是高度结晶的极性聚合物，表面平滑有光泽。在较 宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120°C ;电绝缘性优良，甚至 在高温高频下，其电性能仍较好；抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET 材料透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。
[0004] 由于高密度聚乙烯材料的弹性模量相对较小，高密度聚乙烯制品的刚度和尺寸稳 定性较差，高密度聚乙烯材料的耐磨性和抗疲劳强度也比较差。用高密度聚乙烯材料制成 管道制品，经常因为管材变形影响熔接质量，甚至造成管材无法熔接而报废。而且由于高密 度聚乙烯管材耐磨性较差，在城镇供水管网的非开挖技术应用中，比较容易因管材磨损引 起质量事故。
[0005] 而PET的玻璃化温度和熔点比较高，在通常加工温度下，结晶速度较慢，冲击韧性 差，若单独使用PET材料加工成管道制品，其熔接性和韧性较差，无法满足使用要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种非开挖【技术领域】使用的具有更 好强度、模量、表面硬度、耐热性、耐磨性和抗疲劳强度的高密度聚乙烯和PET合金管及其 制备方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种高密度聚乙烯和PET合金管，其由以下重量份的组分混合注塑而成：
[0009] PE100 100 份； PET 20-50 份； 相容剂 5-8份； 增强剂 10-25份； 加工助剂 0.2-1.0份； 浓缩色母料 0.8-1.5份。
[0010] 所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述增强剂为长玻璃纤维，所述 加工助剂为可溶性聚四氟乙烯；所述浓缩色母料是以低密度聚乙烯为载体，以炭黑为着色 齐U，以月桂酸钡为分散剂制得；所述PE100是以100级高密度聚乙烯原料，采用淤浆低压法 合成；所述PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，在高真空条件下采用酯交换法缩聚而得。
[0011] 一种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0012] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料；
[0013] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0014] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0015] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0016] 本发明中PE100是以100级高密度聚乙烯原料，采用淤浆低压法合成。
[0017] 本发明中PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，在高真空条件下采用酯交换法缩聚而 得。
[0018] 本发明中相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，相容剂是指借助于分子间的 键合力，使不相容的两种聚合物组分结合在一起，从而形成混溶体系的一类化合物。高密度 聚乙烯为非极性分子，PET为极性分子，两者在热力学上不相容。本发明使用的聚乙烯-甲 基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基可与PET反应，而PE链段可与高密度聚乙烯相容。在高密度 聚乙烯与PET共混两相之间存在着明显的相界面层，且相界面很小，只有1. 0-1. lnm，相容 剂聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯加入后，可以存在于高密度聚乙烯与PET两相界面之间， 使两相界面层增大2-3倍，聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯具有很长的分子链，长分子链之 间彼此产生一定的斥力，可以防止相同组分的接近与合并。
[0019] 本发明中增强剂为长玻璃纤维，长玻璃纤维是熔融的玻璃通过喷丝孔以极高 的速度而制得的连续长纤维，一般直径为5-13UH1，其力学强度很高，单丝的拉伸强度为 2873-3923MPa。在高密度聚乙烯与PET共混体系中加入长玻璃纤维，能有效提高高密度聚 乙烯和PET合金的强度，并降低成本。由于长玻璃纤维本身为无机分子，与有机高密度聚乙 烯和PET分子体系的相容性较差。因此，长玻璃纤维在加入高密度聚乙烯与PET共混体系 之前，需先用偶联剂乙烯基三氯硅烷（A-150)对其进行表面处理。
[0020] 本发明中加工助剂为可溶性聚四氟乙烯，在挤出成型过程中，可溶性聚四氟乙烯 能有效降低熔融物料与设备模具之间的附着力，提高管材内外表面的光泽度，降低料流阻 力，提商了管材的生广效率。
[0021] 本发明中浓缩色母料是以低密度聚乙烯为载体，以炭黑为着色剂，以月桂酸钡为 分散剂制得，浓缩色母料赋予管材制品黑色。
[0022] 本发明采用以上技术方案，将PET与高密度聚乙烯进行增容共混改性，并按照科 学的重量份比例由PE100、PET、相容剂、加工助剂和浓缩色母料组成的配方制得了高密度 聚乙烯和PET合金管，提高了管道制品的强度、模量、表面硬度、耐热性、耐磨性和抗疲劳强 度，使管道制品更适于非开挖技术等领域，拓宽管道产品的使用场合，减少和消除质量事故 的发生。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0024] -种高密度聚乙烯和PET合金管，其由以下重量份的组分混合注塑而成：
[0025] PE100 100 份； PET 20-50 份； 相容剂 5-8份； 增强剂 10-25份； 加工助剂 0.2-1.0份； 浓缩色母料 0.8-1.5份。
[0026] 所述相容剂为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述增强剂为长玻璃纤维，所述 加工助剂为可溶性聚四氟乙烯；所述浓缩色母料是以低密度聚乙烯为载体，以炭黑为着色 剂，以月桂酸钡为分散剂制得；所述PE100是以100级高密度聚乙烯原料，采用淤浆低压法 合成；所述PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯，在高真空条件下采用酯交换法缩聚而得。
[0027] -种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0028] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料；
[0029] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0030] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0031] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0032] 实施例1
[0033] -种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0034] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料，
[0035] PE100 100 份； PET 20 份；
[0036] 相容剂 5份； 增强剂 10份； 加工助剂 0.2份； 浓缩色母料 0.8份。
[0037] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0038] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-ο. 02?-o. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0039] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0040] 实施例2
[0041] 一种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0042] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料，
[0043] PE100 100 份； PET 30 份； 相容剂 6份； 增强剂 15份； 加工助剂 0.5份； 浓缩色母料 1.1份。
[0044] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0045] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0046] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0047] 实施例3
[0048] -种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0049] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料，
[0050] PE100 100 份； PET 40 份； 相容剂 7份； 增强剂 20份； 加工助剂 0.8份； 浓缩色母料 1.3份。
[0051] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0052] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0053] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0054] 实施例4
[0055] -种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其包括以下步骤：
[0056] 1)称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色 母料，
[0057] PE100 100 份； PET 50 份; 相容剂 8份； 增强剂 25份； 加工助剂 1.0份； 浓缩色母料 1.5份。
[0058] 2)捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -110°C下混合均 匀形成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料；
[0059] 3)挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中 加入增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到 管坯，在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ; 管坯挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却 温度为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品；
[0060] 4)成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
[0061] 表一本发明生产的高密度聚乙烯和PET合金管与传统HDPE管性能测试数据对比
[0062]
【权利要求】
1. 一种高密度聚乙烯和PET合金管，其特征在于：其由以下重量份的组分混合注塑而 成： PE100 1〇〇 份； PET 20-50 份； 相容剂 5-8份； 增强剂 10-25份； 加工助剂 0. 2-1.0份； 浓缩色母料 0.8-1. 5份。
2. 根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯和PET合金管，其特征在于：所述相容剂 为聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述增强剂为长玻璃纤维，所述加工助剂为可溶性聚 四氟乙烯。
3. 根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯和PET合金管，其特征在于：所述浓缩色 母料是以低密度聚乙烯为载体，以炭黑为着色剂，以月桂酸钡为分散剂制得。
4. 根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯和PET合金管，其特征在于：所述PE100是 以100级高密度聚乙烯原料，采用淤浆低压法合成。
5. 根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯和PET合金管，其特征在于：所述PET是 聚对苯二甲酸乙二醇酯，在高真空条件下采用酯交换法缩聚而得。
6. 根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯和PET合金管的制备方法，其特征在于： 其包括以下步骤： 1) 称取原料：根据各组分重量份比例称取PE100、PET、相容剂、加工助剂、浓缩色母料； 2) 捏合工艺：将所称取的原料按比例依次投入混料机中，在70°C -1KTC下混合均匀形 成一级混合料，并干燥20-30分钟得到二级混合料； 3) 挤出成型工艺：将二级混合料投入平行双螺杆挤出机，并在挤出机的进纤口中加入 增强剂，通过调节进纤速度和主机挤出速度来控制增强剂的加入比例，挤出成型得到管坯， 在挤出过程中，螺杆温度为40-60°C，料筒温度为190-2KTC，模具温度为200-220°C ;管坯 挤出后，采用真空冷却定径法进行冷却定型，冷却时真空度为-0. 02?-0. 04MPa，冷却温度 为15-20°C ;管坯冷却定型后，经切割成段并包装为合金管成品； 4) 成品入库：对所述合金管成品进行检验，合格品进仓。
【文档编号】B29C47/92GK104151670SQ201410394655
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】陈源喜 申请人:福建博大塑业新材料有限公司