本發(fā)明涉及pe管材技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高韌性抗斷裂pe管材。

背景技術(shù)：

pe(聚乙烯)是指由乙烯單體自由基聚合而成的聚合物，是產(chǎn)量最大的通用塑料之一，是具有質(zhì)輕、無毒、較好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的電絕緣性和耐化學(xué)腐蝕性能的熱塑性塑料。

pe管是以聚乙烯顆粒為主，多種原料混合在型材成型機(jī)中成型的管材。廣泛的應(yīng)用于建筑給水，建筑排水、城市供水、埋地排水管、建筑采暖、燃?xì)廨斉?、輸氣管、電工與電訊保護(hù)套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等。

在pe管材的應(yīng)用中，難免會遇到比較惡劣的環(huán)境，當(dāng)遇到?jīng)_擊或壓力時，往往容易出現(xiàn)裂縫甚至斷裂的現(xiàn)象，不能有效滿足實(shí)際工程應(yīng)用。

由此，專利號2014106173748提供了一種硬度高、斷裂韌性高的pe管的制備方法，該方法生產(chǎn)的pe管具有連接可靠、低溫抗沖擊性好、抗應(yīng)力開裂性好、耐化學(xué)腐蝕性好、耐老化耐磨性好、可撓性好、水流阻力小等優(yōu)點(diǎn)。但是該產(chǎn)品的韌性和抗斷裂性能仍然不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是正對上述實(shí)際問題提供一種具有高韌性的，能夠有效減少斷裂的pe管材，以便更好地滿足實(shí)際工程應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種高韌性抗斷裂pe管材，其特征在于原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂60-80份、陶瓷微粒60-80份、碳纖維8-16份、石墨8-16份、玻璃纖維6-12份、相容劑5-7份、抗氧劑0.5-0.7份。

優(yōu)選的，該原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛樹脂70份、陶瓷微粒70份、碳纖維12份、石墨12份、玻璃纖維9份、相容劑6份、抗氧劑0.6份。

所述碳纖維的纖維徑為5μm-9μm，纖維長度為170μm--410μm。

所述相容劑為馬來酸酐或丙烯酸酯。

所述抗氧劑為高分子量受阻酚類抗氧劑，優(yōu)選ps802抗氧劑，也可采用1010抗氧劑、1076抗氧劑。

所述高韌性抗斷裂pe管材的制備方法包括如下步驟。

⑴按照所述的成分及重量分?jǐn)?shù)備料。

⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機(jī)中混合3～5分鐘，然后加入到螺桿擠出機(jī)中，通過螺桿擠出機(jī)塑化后，輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機(jī)溫度為257-261℃。

⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)，與包容性pe材料高溫混熔，進(jìn)行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機(jī)中冷卻造粒，得到高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為261-333℃。

⑷將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型-真空冷卻成型-緩速牽引縮型-水冷定型-同速牽引出定型管材-切割，得到pe管材成品；所述緩速牽引縮型指牽引速度為擠出速度的90%-98%。

在步驟⑷中，將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型，初步成型時設(shè)定擠出模頭溫度為163℃-173℃，擠出速度為0.2-1.0m/min；初步成型后進(jìn)行真空冷卻成型，設(shè)定真空度為0.03mpa-0.05mpa，冷卻溫度為48℃-52℃；真空冷卻成型后由引出機(jī)進(jìn)行牽引，設(shè)定牽引速度為0.18-0.98m/min；再繼續(xù)進(jìn)行水冷定型，控制水冷溫度為13℃-17℃；再按照同樣的速度牽引出定型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

本發(fā)明的有益效果是：在聚乙烯中混入酚醛樹脂、相容劑和抗氧劑，可以大大提高聚乙烯的包容性；結(jié)合陶瓷微粒和石墨的剛度特性，以及碳纖維和玻璃纖維的拉伸特性，可以大大提高聚乙烯的韌性和抗斷裂性能；在制備過程中將原材料各組分進(jìn)行分步混熔，可使各原材料物質(zhì)得到充分熔融，有效提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高韌性效果；特定的溫度可以提高相容性，特定的速度可以提高拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度；特定的原材料配備結(jié)合制備方法使得pe管材在拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和斷裂伸長率方面得到了良好的平衡增長，有效提高了綜合力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1。

一種高韌性抗斷裂pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂60份、陶瓷微粒60份、碳纖維8份、石墨8份、玻璃纖維6份、相容劑5份、抗氧劑0.5份。

所述碳纖維的纖維徑為5μm-6μm，纖維長度為170μm--250μm。

所述相容劑為馬來酸酐。

所述抗氧劑為1010抗氧劑。

實(shí)施例2。

一種高韌性抗斷裂pe管材，其原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛樹脂70份、陶瓷微粒70份、碳纖維12份、石墨12份、玻璃纖維9份、相容劑6份、抗氧劑0.6份。

所述碳纖維的纖維徑為7μm-8μm，纖維長度為250μm--330μm。

所述相容劑為馬來酸酐。

所述抗氧劑為ps802抗氧劑。

實(shí)施例3。

一種高韌性抗斷裂pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂80份、陶瓷微粒80份、碳纖維16份、石墨16份、玻璃纖維12份、相容劑7份、抗氧劑0.7份。

所述碳纖維的纖維徑為8μm-9μm，纖維長度為330μm--410μm。

所述相容劑為丙烯酸酯。

所述抗氧劑為1076抗氧劑。

實(shí)施例4。

制備一種高韌性抗斷裂pe管材，包括如下步驟。

⑴按照實(shí)施例1所述的成分及重量分?jǐn)?shù)備料。

⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機(jī)中混合3分鐘，然后加入到螺桿擠出機(jī)中，通過螺桿擠出機(jī)塑化后，輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機(jī)溫度為257℃。

⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)，與包容性pe材料高溫混熔，進(jìn)行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機(jī)中冷卻造粒，得到高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為261℃。

⑷將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型，初步成型時設(shè)定擠出模頭溫度為163℃，擠出速度為0.2m/min；初步成型后進(jìn)行真空冷卻成型，設(shè)定真空度為0.03mpa，冷卻溫度為48℃；真空冷卻成型后由引出機(jī)進(jìn)行牽引，設(shè)定牽引速度為0.18m/min；再繼續(xù)進(jìn)行水冷定型，控制水冷溫度為13℃；再按照0.18m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

實(shí)施例5。

制備一種高韌性抗斷裂pe管材，包括如下步驟。

⑴按照實(shí)施例2所述的成分及重量分?jǐn)?shù)備料。

⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機(jī)中混合4分鐘，然后加入到螺桿擠出機(jī)中，通過螺桿擠出機(jī)塑化后，輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機(jī)溫度為258℃。

⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)，與包容性pe材料高溫混熔，進(jìn)行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機(jī)中冷卻造粒，得到高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為289℃。

⑷將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型，初步成型時設(shè)定擠出模頭溫度為168℃，擠出速度為0.50m/min；初步成型后進(jìn)行真空冷卻成型，設(shè)定真空度為0.04mpa，冷卻溫度為49℃；真空冷卻成型后由引出機(jī)進(jìn)行牽引，設(shè)定牽引速度為0.48m/min；再繼續(xù)進(jìn)行水冷定型，控制水冷溫度為15℃；再按照0.48m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

實(shí)施例6。

制備一種高韌性抗斷裂pe管材，包括如下步驟。

⑴按照實(shí)施例2所述的成分及重量分?jǐn)?shù)備料。

⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機(jī)中混合4分鐘，然后加入到螺桿擠出機(jī)中，通過螺桿擠出機(jī)塑化后，輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機(jī)溫度為259℃。

⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)，與包容性pe材料高溫混熔，進(jìn)行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機(jī)中冷卻造粒，得到高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為297℃。

⑷將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型，初步成型時設(shè)定擠出模頭溫度為169℃，擠出速度為0.63m/min；初步成型后進(jìn)行真空冷卻成型，設(shè)定真空度為0.04mpa，冷卻溫度為50℃；真空冷卻成型后由引出機(jī)進(jìn)行牽引，設(shè)定牽引速度為0.61m/min；再繼續(xù)進(jìn)行水冷定型，控制水冷溫度為15℃；再按照0.61m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

實(shí)施例7。

制備一種高韌性抗斷裂pe管材，包括如下步驟。

⑴按照實(shí)施例3所述的成分及重量分?jǐn)?shù)備料。

⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機(jī)中混合5分鐘，然后加入到螺桿擠出機(jī)中，通過螺桿擠出機(jī)塑化后，輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機(jī)溫度為261℃。

⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維輸送到轉(zhuǎn)體式高溫熔體壓延浸潤槽內(nèi)，與包容性pe材料高溫混熔，進(jìn)行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機(jī)中冷卻造粒，得到高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為333℃。

⑷將高韌性pe材料通過管材成型機(jī)進(jìn)行初步成型，初步成型時設(shè)定擠出模頭溫度為173℃，擠出速度為1.0m/min；初步成型后進(jìn)行真空冷卻成型，設(shè)定真空度為0.05mpa，冷卻溫度為52℃；真空冷卻成型后由引出機(jī)進(jìn)行牽引，設(shè)定牽引速度為0.98m/min；再繼續(xù)進(jìn)行水冷定型，控制水冷溫度為17℃；再按照0.98m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

按照現(xiàn)有方法生產(chǎn)pe管材，并進(jìn)行對照試驗(yàn)。

對照實(shí)施例8。

按照重量份將35份聚乙烯；25份尼龍6；30份陶瓷微粒；0.8份色母粒；1.2份穩(wěn)定劑；3份消泡劑；5份抗氧化劑在反應(yīng)溫度為225℃的反應(yīng)釜中混合反應(yīng)3h后，蒸干水分，投入擠出機(jī)，通過擠出機(jī)內(nèi)的螺桿將混合料推入擠出模頭，成型后經(jīng)40℃真空冷卻定型，由引出機(jī)牽引出成型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

對照實(shí)施例9。

按照重量份將30份聚乙烯；26份尼龍6；34份陶瓷微粒；1份色母粒；1份穩(wěn)定劑；4份消泡劑；4份抗氧化劑在反應(yīng)溫度為230℃的反應(yīng)釜中混合反應(yīng)3h后，蒸干水分，投入擠出機(jī)，通過所述擠出機(jī)內(nèi)的螺桿將混合料推入擠出模頭，成型后經(jīng)45℃真空冷卻定型，由引出機(jī)牽引出成型的pe管材，再經(jīng)切割機(jī)根據(jù)要求的長度切斷，得到pe管材成品。

對上述各實(shí)施例生產(chǎn)的管材進(jìn)行測定和評價。

由上表可知，本發(fā)明各實(shí)施例生產(chǎn)的pe管材與對照實(shí)施例生產(chǎn)的pe管材相比較，在拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和斷裂伸長率方面均得到了平衡增長，大大提高了韌性和抗斷裂性能。