本发明属于管道模具
技术领域：
，具体涉及一种抗形变阻燃型PE管的制备方法。
背景技术：
：PE（聚乙烯）管道是最常见的管道之一，其具有低温抗冲击性、耐化学腐蚀、耐磨等优点，在给水、排水、供热、供燃气、农业灌溉、水利工程及各种工业装置中都得到广泛应用。聚乙烯为典型的热塑性塑料，由于其具有无臭、无味、无毒的特点，受到推广普及使用,但是在一些环境较恶劣的环境中，或一些其他的重要设施工程中，针对承载量更大或是更重的一些重要场所，PE管的抗拉强度并没有到达要求，不能满足实际生产及使用；同时，常规的供给水管由于长时间受污染及细菌侵袭，容易对水造成二次污染。聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，其具有优越的性能，从而被广泛应用于各个领域。PE材料制作成给排水管材使用时，具有优良的抗腐蚀性、耐磨性、柔韧性和耐低温性，同时其还具有使用寿命长、生产能耗低、水流阻力小、易于安装和拆卸的优点，是传统给水钢管的理想替代品。但是PE管材在作为给排水管使用时也存在一定的缺陷，一方面，由于PE材料为易燃聚合物，使用PE材料制成的管材普遍存在阻燃性能差的缺陷。为了使用的安全，PE管材中常常需要添加阻燃剂来提高其阻燃性能，目前经常使用的卤素类阻燃剂由于存在环境污染问题已经逐渐停止使用，而加入无卤素阻燃剂后的PE管材通常存在阻燃效果差、易降低PE管材力学性能的缺陷。另一方面，PE管材在长期使用过程中，其内壁会沉积聚结水垢，容易滋生细菌，影响PE管材作为饮用水水管的使用安全。目前现有的抗菌PE管材主要通过添加无机纳米抗菌剂来实现其抗菌功能，但无机纳米抗菌剂在PE管材基体原料中难于均匀分散，这在一定程度上抑制了其抗菌性能。PE是聚乙烯塑料，最基础的一种塑料，塑料袋、保鲜膜等都是PE,由于PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性，被广泛应用于生产给水管、排污管等等。现有技术的管道的制作过程中，管道管壁厚偏差严重，易弯折或者弧弯，使得制作过程中，废料多，制作时间长，人力成本和原料成本大，生产效率低，而且需要维修或者更换的模具部位不方便针对性进行维修和更换，拆卸比较麻烦，另一方面，制成的管道耐用性不高，需要短时间内进行更换。随着建筑施工和基础设施建设的加大，部分环境恶劣的区域也得到了逐步的开发，在恶劣的环境下，土壤内的酸碱等会对PE管产生很大的侵蚀作用，为降低损失，应对现有的使用寿命长的PE管的综合性能作出进一步的提高和改善，以应对恶劣的区域环境。目前PE管存在：抗拉强度、抗菌效果一般，抗菌性能和阻燃性能一般等问题。因此，发明一种优良的PE管对管道磨具
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前PE管力学性能差，导致管道耐用性不佳、易变形，同时针对PE管耐火能力差的缺陷，提供了一种抗形变阻燃型PE管的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗形变阻燃型PE管的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将改性纤维产物、聚乙烯基料、有机硅烷、水滑石粉末投入共混机中混合均匀，混合后投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为180～200℃和转速为60～80r/min的条件下挤出制得抗形变阻燃型PE管；所述的改性纤维产物的具体制备步骤为：（1）将改性产物、质量分数为4～6%的柠檬酸溶液、氯化铝投入烧杯中，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌20～30min，搅拌后静置60～80min，静置后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次；（2）将滤饼与铁粉投入共混机中混合得到混合物料，将混合物料投入热压机中，在热压机内温度为60～70℃、压制压强为30～35MPa的条件下压制30～40min，再将压制后的物料投入超高压纳米均质机中处理15～20次，每次10～15min，反应处理后取出用蒸馏水洗涤3～5次制得改性纤维产物；所述的改性产物的具体制备步骤为：（1）称取500～700g的竹片投入碾压机中碾压，碾压后制得混合物料，将混合物料、质量分数为12～16%的过氧化氢溶液、质量分数为20～25%的乙酸溶液投入反应釜中，升高反应釜内温度至55～65℃，用搅拌装置以350～380r/min的转速搅拌30～40min制得混合浆液；（2）将混合浆液与质量分数为6～10%的盐酸投入烧杯中，用搅拌器以300～350r/min的转速搅拌50～60min制得分散液，向烧杯中加入分散液质量5～7%的亚氯酸钠晶体粉末，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为32～35kHz的条件下振荡2～3h制得预处理浆液；（3）将预处理浆液与质量分数为4～8%的氢氧化钾溶液投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于电阻加热套中，将加热套内温度升高至70～80℃，恒温反应2～3h，反应后向烧杯中滴加质量分数为10～12%的盐酸调节pH值至3～4，继续恒温反应2～3h，反应后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，即得改性产物。优选的按重量份数计，所述的改性纤维产物为10～12份、聚乙烯基料为60～65份、有机硅烷为1～2份、水滑石粉末为0.4～0.8份。改性纤维产物的具体制备步骤（1）中优选的按重量份数计，所述的改性产物为8～10份、质量分数为4～6%的柠檬酸溶液为15～17份、氯化铝为1～2份。改性纤维产物的具体制备步骤（2）中所述的滤饼与铁粉的质量比为15:1。改性纤维产物的具体制备步骤（2）中所述的超高压纳米均质机中的压力为150～160MPa、水浴温度为0～6℃。改性产物的具体制备步骤（1）中优选的按重量份数计，所述的混合物料为6～8份、质量分数为12～16%的过氧化氢溶液为4～6份、质量分数为20～25%的乙酸溶液为18～20份。改性产物的具体制备步骤（2）中所述的混合浆液与质量分数为6～10%的盐酸的质量比为10:1。改性产物的具体制备步骤（2）中所述的向烧杯中加入的亚氯酸钠晶体粉末的质量为分散液质量的5～7%。改性产物的具体制备步骤（3）中所述的预处理浆液与质量分数为4～8%的氢氧化钾溶液的质量比为10：1。本发明的有益技术效果是：（1）本发明首先将竹片碾压，碾压后用过氧化氢溶液和乙酸溶液混合搅拌制得混合浆液，将混合浆液中先后加入盐酸和亚氯酸钠混合反应制得预处理浆液，再将预处理浆液中加入氢氧化钾高温反应，反应后再加入盐酸高温反应，反应后过滤制得改性产物，再将改性产物与柠檬酸、氯化铝混合反应，反应后过滤得到滤饼，随后将滤饼与铁粉混合，混合后热压处理、洗涤制得改性纤维产物，最后将改性纤维产物与聚乙烯基料、有机硅烷等物料混合投入双螺杆挤出机中挤出即得抗形变阻燃型PE管，本发明将竹片经过过氧化氢、亚氯酸钠以及酸碱液处理反应，使竹片中竹纤维成分脱离，并得到一定程度的剥离分散，再将分离得到的竹纤维进行超高压纳米均质化处理，竹纤维经过纳米均质化处理后各竹纤维本身的分子密度增强，从而提高了竹纤维本身的机械性能和韧性，各竹纤维同时还能分解成分子量更小的多个竹纤维成分，增加竹纤维对PE管中各成分的接触程度，提高接触面积，通过竹纤维形成更加密集的交联网络结构以增加PE管真的机械性能和力学强度，使PE管难以变形，更加耐用；（2）本发明将竹纤维进行柠檬酸溶液浸泡使纤维表面接枝部分羧基基团，利用羧基基团螯合偶联铝离子，金属离子的引入可以使竹纤维以离子键的形式吸附周围各成分，进一步加强PE管的内部空间交联密度，提高PE管的力学性能，利用铁单质置换铝离子生成纳米级铝单质，使铝单质嵌入竹纤维中加强竹纤维的力学性能和刚性，以提高PE管的力学强度，使PE管更加难以变形，更加耐用，同时铝离子会与空气接触氧化生成氧化铝成分，各氧化铝分子之间会形成共价键、分子间作用力等吸附粘结形成薄膜保护PE管，使PE管难以受热燃烧，提高PE的耐热和阻燃性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式称取500～700g的竹片投入碾压机中碾压，碾压后制得混合物料，按重量份数计，将6～8份混合物料、4～6份质量分数为12～16%的过氧化氢溶液、18～20份质量分数为20～25%的乙酸溶液投入反应釜中，升高反应釜内温度至55～65℃，用搅拌装置以350～380r/min的转速搅拌30～40min制得混合浆液；将上述混合浆液与质量分数为6～10%的盐酸按质量比为10:1投入烧杯中，用搅拌器以300～350r/min的转速搅拌50～60min制得分散液，向烧杯中加入分散液质量5～7%的亚氯酸钠晶体粉末，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为32～35kHz的条件下振荡2～3h制得预处理浆液；将上述预处理浆液与质量分数为4～8%的氢氧化钾溶液按质量比为10：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于电阻加热套中，将加热套内温度升高至70～80℃，恒温反应2～3h，反应后向烧杯中滴加质量分数为10～12%的盐酸调节pH值至3～4，继续恒温反应2～3h，反应后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，即得改性产物；按重量份数计，将8～10份上述改性产物、15～17份质量分数为4～6%的柠檬酸溶液、1～2份氯化铝投入烧杯中，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌20～30min，搅拌后静置60～80min，静置后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次；将上述滤饼与铁粉按质量比为15:1投入共混机中混合得到混合物料，将混合物料投入热压机中，在热压机内温度为60～70℃、压制压强为30～35MPa的条件下压制30～40min，再将压制后的物料投入超高压纳米均质机中，在压力为150～160MPa和水浴温度为0～6℃的条件下处理15～20次，每次10～15min，反应处理后取出用蒸馏水洗涤3～5次制得改性纤维产物；按重量份数计，将10～12份上述改性纤维产物、60～65份聚乙烯基料、1～2份有机硅烷、0.4～0.8份水滑石粉末投入共混机中混合均匀，混合后投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为180～200℃和转速为60～80r/min的条件下挤出制得抗形变阻燃型PE管。实施例1混合浆液的制备：称取500g的竹片投入碾压机中碾压，碾压后制得混合物料，按重量份数计，将6份混合物料、4份质量分数为12%的过氧化氢溶液、18份质量分数为20%的乙酸溶液投入反应釜中，升高反应釜内温度至55℃，用搅拌装置以350r/min的转速搅拌30min制得混合浆液；预处理浆液的制备：将上述混合浆液与质量分数为6%的盐酸按质量比为10:1投入烧杯中，用搅拌器以300r/min的转速搅拌50min制得分散液，向烧杯中加入分散液质量5%的亚氯酸钠晶体粉末，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为32kHz的条件下振荡2h制得预处理浆液；改性产物的制备：将上述预处理浆液与质量分数为4%的氢氧化钾溶液按质量比为10：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于电阻加热套中，将加热套内温度升高至70℃，恒温反应2h，反应后向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸调节pH值至3，继续恒温反应2h，反应后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3次，即得改性产物；改性纤维产物的制备：按重量份数计，将8份上述改性产物、15份质量分数为4%的柠檬酸溶液、1份氯化铝投入烧杯中，用搅拌器以500r/min的转速搅拌20min，搅拌后静置60min，静置后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3次；将上述滤饼与铁粉按质量比为15:1投入共混机中混合得到混合物料，将混合物料投入热压机中，在热压机内温度为60℃、压制压强为30MPa的条件下压制30min，再将压制后的物料投入超高压纳米均质机中，在压力为150MPa和水浴温度为0℃的条件下处理15次，每次10min，反应处理后取出用蒸馏水洗涤3次制得改性纤维产物；抗形变阻燃型PE管的制备：按重量份数计，将10份上述改性纤维产物、60份聚乙烯基料、1份有机硅烷、0.4份水滑石粉末投入共混机中混合均匀，混合后投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为180℃和转速为60r/min的条件下挤出制得抗形变阻燃型PE管。实施例2混合浆液的制备：称取600g的竹片投入碾压机中碾压，碾压后制得混合物料，按重量份数计，将7份混合物料、5份质量分数为14%的过氧化氢溶液、19份质量分数为22.5%的乙酸溶液投入反应釜中，升高反应釜内温度至60℃，用搅拌装置以365r/min的转速搅拌35min制得混合浆液；预处理浆液的制备：将上述混合浆液与质量分数为8%的盐酸按质量比为10:1投入烧杯中，用搅拌器以325r/min的转速搅拌55min制得分散液，向烧杯中加入分散液质量6%的亚氯酸钠晶体粉末，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为33kHz的条件下振荡2.5h制得预处理浆液；改性产物的制备：将上述预处理浆液与质量分数为6%的氢氧化钾溶液按质量比为10：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于电阻加热套中，将加热套内温度升高至75℃，恒温反应2.5h，反应后向烧杯中滴加质量分数为11%的盐酸调节pH值至3.5，继续恒温反应2.5h，反应后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣4次，即得改性产物；改性纤维产物的制备：按重量份数计，将9份上述改性产物、16份质量分数为5%的柠檬酸溶液、1.5份氯化铝投入烧杯中，用搅拌器以550r/min的转速搅拌25min，搅拌后静置70min，静置后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼4次；将上述滤饼与铁粉按质量比为15:1投入共混机中混合得到混合物料，将混合物料投入热压机中，在热压机内温度为65℃、压制压强为33MPa的条件下压制35min，再将压制后的物料投入超高压纳米均质机中，在压力为155MPa和水浴温度为3℃的条件下处理17次，每12.5min，反应处理后取出用蒸馏水洗涤4次制得改性纤维产物；抗形变阻燃型PE管的制备：按重量份数计，将11份上述改性纤维产物、62.5份聚乙烯基料、1.5份有机硅烷、0.6份水滑石粉末投入共混机中混合均匀，混合后投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为190℃和转速为70r/min的条件下挤出制得抗形变阻燃型PE管。实施例3混合浆液的制备：称取700g的竹片投入碾压机中碾压，碾压后制得混合物料，按重量份数计，将8份混合物料、6份质量分数为16%的过氧化氢溶液、20份质量分数为25%的乙酸溶液投入反应釜中，升高反应釜内温度至65℃，用搅拌装置以380r/min的转速搅拌40min制得混合浆液；预处理浆液的制备：将上述混合浆液与质量分数为10%的盐酸按质量比为10:1投入烧杯中，用搅拌器以350r/min的转速搅拌60min制得分散液，向烧杯中加入分散液质量7%的亚氯酸钠晶体粉末，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为35kHz的条件下振荡3h制得预处理浆液；改性产物的制备：将上述预处理浆液与质量分数为8%的氢氧化钾溶液按质量比为10：1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于电阻加热套中，将加热套内温度升高至80℃，恒温反应3h，反应后向烧杯中滴加质量分数为12%的盐酸调节pH值至4，继续恒温反应3h，反应后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣5次，即得改性产物；改性纤维产物的制备：按重量份数计，将10份上述改性产物、17份质量分数为6%的柠檬酸溶液、2份氯化铝投入烧杯中，用搅拌器以600r/min的转速搅拌30min，搅拌后静置80min，静置后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼5次；将上述滤饼与铁粉按质量比为15:1投入共混机中混合得到混合物料，将混合物料投入热压机中，在热压机内温度为70℃、压制压强为35MPa的条件下压制40min，再将压制后的物料投入超高压纳米均质机中，在压力为160MPa和水浴温度为6℃的条件下处理20次，每次15min，反应处理后取出用蒸馏水洗涤5次制得改性纤维产物；抗形变阻燃型PE管的制备：按重量份数计，将12份上述改性纤维产物、65份聚乙烯基料、2份有机硅烷、0.8份水滑石粉末投入共混机中混合均匀，混合后投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为200℃和转速为80r/min的条件下挤出制得抗形变阻燃型PE管。对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性产物。对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性纤维产物。对比例3广州某公司生产的PE管。分别对本发明和对比例中的PE管进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：拉伸强度和断裂伸长率参照GB/T1040-2006进行检测。弯曲强度参照GB/T9341-2008进行检测。阻燃性能参照UL94阻燃等级测量方法进行检测，塑料阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增。表1PE管性能测定结果测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3拉伸强度（MPa）363840252830弯曲强度（MPa）626570455055断裂伸长率%710725750600630680阻燃性能V-0V-0V-0V-1V-1V-0从上表1可以看到，本发明实施例提供的抗形变阻燃的PE管材具有强度高、抗拉伸能力、弯曲能力强的优点，且其阻燃能力得到了很大的改善，适合大规模使用，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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