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/再生聚乙烯保溫管復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯保溫管廣泛應(yīng)用在石油、化工、航天、軍事、集中供熱、中央空調(diào)、市政等管道的絕熱保溫工程中，特別是作為直埋式外殼管應(yīng)用十分廣泛。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)再生聚乙烯保溫管雙增韌的效果，同時(shí)無(wú)機(jī)納米粉體的加入不但提高了聚乙烯保溫管的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)還提高了聚乙烯保溫管在埋地之前暴露于空氣中的抗紫外線能力以及埋地后的耐腐蝕性能。同時(shí)選用再生聚乙烯、膠粉和再生增韌劑，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)添加無(wú)機(jī)納米粉體提高再生聚乙烯保溫管復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、耐腐蝕性能和抗紫外線性能，同時(shí)無(wú)機(jī)納米粉體和膠粉的復(fù)合增韌作用提高再生聚乙烯保溫管復(fù)合材料的韌性。
具體工藝步驟如下所示：
（1）對(duì)無(wú)機(jī)納米粉體的表面進(jìn)行改性；
（2）進(jìn)行改性膠粉/再生聚乙烯保溫管復(fù)合材的制備。
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10~80nm的氧化鋅。
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/再生聚乙烯保溫管復(fù)合材料的制備
所述的保溫管復(fù)合材料由下述重量份的原料組成：再生聚乙烯基體樹(shù)脂80~100份，膠粉10~20份，再生增韌劑5~10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，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10~50份，再生低密度聚乙烯樹(shù)脂30~70份，再生線性低密度聚乙烯樹(shù)脂0~30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。
所述的再生增韌劑為乙烯-辛烯共聚物（POE）再生顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）再生顆粒中的一種。
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）中的一種或兩種的混合物。
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%。
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、再生增韌劑、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、膠粉和再生增韌劑，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，分散相的膠粉和無(wú)機(jī)納米粉體對(duì)裂紋端點(diǎn)起“鈍化”的作用，并使應(yīng)力分布在粉體周?chē)?，吸收大量的沖擊能量，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處理過(guò)的活化膠粉，與聚乙烯之間的相容性較好；
（3）本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景；
（4）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，提高了聚乙烯保溫管復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度。同時(shí)無(wú)機(jī)納米粉體的添加，還可以提高聚乙烯保溫管儲(chǔ)存期的抗紫外線能力。
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-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%，得到表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體。
改性膠粉/再生聚乙烯保溫管復(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，再生增韌劑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30份，再生低密度聚乙烯顆粒60份，再生線性低密度聚乙烯顆粒10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。
所述的再生增韌劑為POE再生顆粒。
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T(mén)AIC。
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、再生增韌劑、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、消泡劑、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-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%，得到表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體。
改性膠粉/再生聚乙烯保溫管復(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15份，再生增韌劑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，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30份，再生低密度聚乙烯顆粒60份，再生線性低密度聚乙烯顆粒10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。
所述的再生增韌劑為POE再生顆粒。
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T(mén)AIC。
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、再生增韌劑、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、消泡劑、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-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%，得到表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體。
改性膠粉/再生聚乙烯保溫管復(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13份，再生增韌劑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，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30份，再生低密度聚乙烯顆粒60份，再生線性低密度聚乙烯顆粒10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。
所述的再生增韌劑為POE再生顆粒。
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T(mén)AIC。
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、再生增韌劑、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、消泡劑、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-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%，得到表面改性的無(wú)機(jī)納米粉體。
改性膠粉/再生聚乙烯保溫管復(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15份，再生增韌劑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，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30份，再生低密度聚乙烯顆粒60份，再生線性低密度聚乙烯顆粒10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。
所述的再生增韌劑為POE再生顆粒。
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T(mén)AIC。
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、再生增韌劑、相容劑、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、炭黑母粒、消泡劑、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℃。
對(duì)上述4個(gè)實(shí)例的成品料進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均滿(mǎn)足目前市面上生產(chǎn)的聚乙烯保溫管的性能要求指標(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。