一种桥架斜拉索用护套材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及桥梁钢缆缆索护套材料技术领域，具体涉及一种桥架斜拉索用护套材料及其制备方法。


背景技术：

2.高密度聚乙烯是一种不透明白色粉末或白色半透明颗粒，高密度聚乙烯比重比水轻，并且具有耐酸碱、耐有机溶剂，表面硬度、拉伸强度和刚性等机械强度好的优点而得到广泛应用，但是同时高密度聚乙烯还具有易变形，易老化，易发脆的特点。目前国内使用的桥架斜拉索用高密度聚乙烯护套料多采用单一品种的全新高密度聚乙烯料，导致桥梁斜拉索在使用不久后就出现开裂现象。目前急需开发一种耐环境应力开裂、拉伸断裂应力强及耐荧光紫外老化性能优异的桥梁缆索用高密度聚乙烯护套材料。中国专利cn105086079b公开了一种桥梁缆索用改性耐候高密度聚乙烯护套料及其制备方法，其生产工艺复杂，加工困难，生产成本高。
3.目前因为桥梁项目终身责任制，生产厂家一般不采用国外材料，但国内材料在颗粒材料检测通过5000h耐环境应力开裂和3000h荧光紫外老化后进行钢缆护套，使用数年后仍出现开裂现象。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种耐环境应力开裂、拉伸断裂应力强、耐荧光紫外老化性能优异，老化后机械性能变化率低的桥架斜拉索用护套材料。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种桥架斜拉索用护套材料，包含以下重量配比的原材料构成：高密度聚乙烯：65
‑
85份、线性低密度聚乙烯：10
‑
25份、聚烯烃弹性体：5
‑
10份、光稳定剂：0.2
‑
0.3份、炭黑重量含量45％的黑色母：5.5
‑
6份、紫外光吸收剂：0.2
‑
0.3份、抗氧剂：0.3
‑
0.5份、润滑剂1.5
‑
2份。
6.加入线性低密度聚乙烯，提高材料的耐环境应力开裂性能。加入聚烯烃弹性体，提高材料的拉伸断裂应力、撕裂强度、抗冲击性能。加入紫外光吸收剂、光稳定剂提高材料的耐荧光紫外老化，机械性能变化率低。
7.光稳定剂具有捕获自由基、分解过氧化物的能力，能够抑制聚合物降解老化的链反应，改善材料的耐光性能。优选的技术方案是：光稳定剂为光稳定剂144、光稳定剂622、光稳定剂2020、光稳定剂770中的一种或几种。
8.作为本发明桥架斜拉索用高密度聚乙烯护套材料的进一步优选的技术方案，光稳定剂为光稳定剂770。
9.润滑剂与材料有良好的相容性，它在材料内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善材料的内摩擦生热和熔体的流动性。润滑剂和材料长链分子间的结合是不强的，它们可能产生类似于滚动轴承的作用，因此其自身能在熔体流动方向上排列，从而互相
滑动，使得内摩擦力降低。
10.优选的技术方案还有：润滑剂为聚乙烯蜡、甲酸乙烯蜡、丙烯酸蜡、马来酸接枝聚丁烯蜡中的至少一种。
11.本发明另一目的在于提供一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法。
12.其中包括以下步骤：
13.1)、将高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体按上述比例在高速混合机中混合均匀，采用挥发性化学性质不活泼导热媒介降温，控制温度为
‑
10—
‑
30℃。高速混合机转数800
‑
900r/min，搅拌5
‑
20min；
14.2)、将上述混合均匀的物料、光稳定剂、炭黑重量含量45％的黑色母、紫外光吸收剂、抗氧剂、润滑剂分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
15.3)、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
16.为了提高混合物料的热稳定性，采用挥发性化学性质不活泼导热媒介可以直接加入至混合物料中，换热效率提高，甚至其不活泼化学性质属性可以对材料起到保护作用。
17.作为本发明一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法优选的技术方案，高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体按权利要求1所述比例在高速混合机中混合，采用干冰降温。
18.本发明的优点和有益效果在于：通过对高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、光稳定剂选择及配比数的考察，本发明拉伸断裂应力达到38mpa以上(要求≥25mpa)，耐环境应力开裂10000h后未开裂(要求5000h未开裂)，3000h荧光紫外老化后机械性能变化率在
‑
6—7％(要求
±
25％)。本发明性能优异，具有良好的应用前景。
19.从制备方法来看，本发明在物料混合时采用挥发性化学性质不活泼导热媒介降温方式，可以提高原料的热稳定性，充分发挥各组分协同作用，可以更好的控制产品质量。
具体实施方式
20.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
21.实施例1
22.一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法，其中包括以下步骤：
23.1、将高密度聚乙烯65份、线性低密度聚乙烯10份、聚烯烃弹性体5份在高速混合机中混合均匀，采用干冰降温，控制温度为
‑
10℃，高速混合机转数800r/min，搅拌5min；
24.2、将上述混合均匀的物料、光稳定剂选用光稳定剂144：0.2份、炭黑重量含量45％的黑色母5.5份、紫外光吸收剂0.2份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.5份分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
25.3、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
26.实施例2
27.一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法，其中包括以下步骤：
28.1、将高密度聚乙烯65份、线性低密度聚乙烯25份、聚烯烃弹性体10份在高速混合机中混合均匀，采用干冰降温，控制温度为
‑
10℃，高速混合机转数900r/min，搅拌20min；
29.2、将上述混合均匀的物料、光稳定剂选用光稳定剂770：0.3份、炭黑重量含量45％的黑色母6份、紫外光吸收剂0.3份、抗氧剂0.5份、润滑剂2份分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
30.3、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
31.实施例3
32.一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法，其中包括以下步骤：
33.1、将高密度聚乙烯85份、线性低密度聚乙烯10份、聚烯烃弹性体5份在高速混合机中混合均匀，采用液氮降温，控制温度为
‑
30℃，高速混合机转数800r/min，搅拌20min；
34.2、将上述混合均匀的物料、光稳定剂选用光稳定剂770：0.2份、炭黑重量含量45％的黑色母5.5份、紫外光吸收剂0.2份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.5份分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
35.3、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
36.实施例4
37.一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法，其中包括以下步骤：
38.1、将高密度聚乙烯85份、线性低密度聚乙烯25份、聚烯烃弹性体10份在高速混合机中混合均匀，采用干冰降温，控制温度为
‑
15℃，高速混合机转数900r/min，搅拌5min；
39.2、将上述混合均匀的物料、光稳定剂选用光稳定剂622：0.3份、炭黑重量含量45％的黑色母6份、紫外光吸收剂0.3份、抗氧剂0.5份、润滑剂2份分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
40.3、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
41.实施例5
42.一种桥架斜拉索用护套材料的制备方法，其中包括以下步骤：
43.1、将高密度聚乙烯70份、线性低密度聚乙烯20份、聚烯烃弹性体8份在高速混合机中混合均匀，采用干冰降温，控制温度为
‑
20℃，高速混合机转数850r/min，搅拌15min；
44.2、将上述混合均匀的物料、光稳定剂选用光稳定剂2020：0.2份、炭黑重量含量45％的黑色母5.5份、紫外光吸收剂0.2份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.5份分别投入失重秤，将双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆挤出机共混熔融挤塑；
45.3、经水冷、风干、切粒、冷却、均化后称重打包。
46.实施例1
‑
5桥架斜拉索用护套材料的实验结果
[0047][0048]
综上所述桥架斜拉索用护套材料拉伸断裂应力远超过要求的拉伸断裂应力数值，达到38mpa以上，耐环境应力开裂10000h后未开裂(要求5000h未开裂)，有的甚至12000h以上仍未开裂，3000h荧光紫外老化后机械性能变化率较小，远低于要求
±
25％的标准。
[0049]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。