一种高强度防渗改性PE内外壁材料及其制备方法与流程

一种高强度防渗改性pe内外壁材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及pe内外壁材料技术领域，具体涉及一种高强度防渗改性pe内外壁材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前国内城市建设属于高速发展阶段，老城区的改造、城中村的拆迁、新农村的建设及河道的治理等市政方面的工作。早期的城市建设中对于排水系统和排水设备的关注度不够，导致现在很多的城市在雨季汛情时期出现很严重的内涝现象。同时在排水系统没有完善的体制下，造成水污染也很严重，提出的雨污分流的保护措施及新农村建设中的生活污水并管集中处理等工作。市政的大力发展和建设中，对于排水管道也相应的带来很大的需求量。从早期的水泥管道改进到钢管，不断的进步到现在国家科技厅和城乡建设委提倡塑料排水管道。所以最终选择双壁波纹管做为排水管道主导。然而现在国内管道厂家生产的双壁波纹管都是采用pe再生料和填充无机粉体进行生产的。管道长期掩埋受压的情况下容易变形和破裂受损，导致排水的堵塞现象屡屡发生。其中由于雨水的酸性和污水的细菌滋生导致这种填充型的管材更容易破坏其结构和表面，长时间侵蚀最终导致管道的坍塌。
3.因此需要对管材材料上创新更加合理的进行配方改进，同时提出一种高强度防渗改性pe内外壁材料的制备方法，便于更好的解决上述提出的波纹管长期掩埋受压的问题。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，提供一种高强度防渗改性pe内外壁材料及其制备方法,解决现有波纹管管道长期掩埋受压的情况下容易变形、破裂受损和受侵蚀受损的问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种高强度防渗改性pe内外壁材料，由外壁材料和内壁材料熔合而成，其外壁采用生物质基纳微米结构功能材料硅炭和pe共混，其内壁采用pe/evoh/mos2多元材料复合而成，其特征在于：按重量份计，包括有外壁材料聚乙烯50～80份，硅碳材料20～50份，分散剂硬脂酸锌0.5～2份，热稳定剂pep 0.5～1份、抗氧剂1010 0.15～0.5份、抗氧剂168 0.15～0.5份。
6.内壁材料包含有聚乙烯50～80份，二硫化钼20～50份，乙烯/乙烯醇共聚物10～40份，硬脂酸锌0.5～2份，热稳定剂pep 0.5～1份、抗氧剂1010 0.1～0.5份、抗氧剂168 0.1～0.5份。
7.所述的聚乙烯为低压高密度聚乙烯，硅炭材料的硅炭比例为60:40，细度为2000目，所述二硫化钼纯度为99％，细度3000目，乙烯/乙烯醇聚合物为标号v240r。
8.本发明还提供了该高强度防渗改性pe内外壁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.外壁材料：
10.s1)、硅炭粉体的表面采用表面处理剂进行高温热活化、化学处理等对反应对其表面进行有机改性；表面处理剂的选用为pdk02，添加量为1～10％来处理；
11.s2)、按照配方要求的重量配比称取已表面处理的硅炭、聚乙烯、分散剂硬脂酸锌，热稳定剂pep、抗氧剂1010以及抗氧剂168；
12.s3)、将步骤s2所述的各组分在高速混合器中干混3～5分钟,搅拌均匀后放入上料机中；
13.s4)、将步骤s3混合后的物料通过上料机进入主机上的喂料机中，经同向平行双螺杆，进行熔融、剪切、塑化挤出造粒，即得到发明产品的外壁材料；
14.内壁材料：
15.s5)、按照配方要求所述的重量配比称取聚乙烯、乙烯/乙烯醇共聚物、二硫化钼、分散剂硬脂酸锌、热稳定剂pep、抗氧剂1010以及抗氧剂168；
16.s6)、将步骤s5所述的各组分在高速混合器中干混5～10分钟,搅拌均匀后放入上料机中；
17.s7)、将步骤s6混合后的物料通过上料机进入主机上的喂料机中，经同向平行双螺杆，进行熔融、剪切、塑化挤出造粒，即得到发明产品的内壁材料；
18.s8)、将得到的外壁材料和内壁材料分别加入两台挤出机中挤出，物料通过挤出机螺杆加热熔融塑化输送至机头口模，内壁材料通过内径定径套抽真空再冷却定型，外壁材料在内部空气压力和外部真空吸力的共同作用下和模块紧密接触成型，使得内、外壁材料均匀地熔合在一起。
19.对硅炭粉体进行高温热活化、化学处理等对反应对其表面进行有机改性。外壁配方体系中，硅炭材料在和高分子聚合物pe共混时通过反应型双螺杆加工，在加工过程中硅碳材料表面的修饰活性基和聚合物的分子链产生相互交链的现象。内壁配方体系中，几种多元化材料实行共混改性，有效的将多元化材料呈现良好分散相体系，发挥出多元化材料的特性体现。在通过反应性双螺杆生产改性中，对于设备剪切螺块组合进行调整，达控制更好的塑化反应时间。同时设备采用双真空系统，进行脱灰处理，将低分子材料抽出，更好的保障材料的性能。
20.在一优选的实施方式中，外壁材料中所述硅炭材料进行有机改性，并突破性的使用高分子材料将吸附性大的纤维孔道进行填充，使孔道具有弹性，纤维的韧性得到大幅提升，硅炭材料表面由完全亲水性变为适度亲油性，具备了无机和有机的双重性质，根本上解决了硅炭材料在高聚物基体中分散不均的问题，与高分子聚合物共混时体现了更好的相溶性，更利于挤出造粒生产工艺。
21.在一优选的实施方式中，外壁材料中所述硅炭材料属于生物质基纳微米结构性功能环保材料，完全符合国家卫生指标，碳炭材料已通过sgs，rohs和svhc检测，由于硅炭材料达到纳微米级想要充分的分散在pe里必须通过表面处理修饰，才能和pe充分的相容，形成分散相在pe里，提高管材的密实度，达到管材整体抗压能力，同时硅炭材料的纳微米微孔结构属性，管材在冲击和共振的情况下可以有相互的调节，充分展现管材良好的回弹性，硅炭材料特殊的硅炭元素排列，突显材料的金属般刚性特征，更有效的提高管材的环刚度和拉伸强度，较强的密实度在管材对接焊接时有着更强的牢固性。
22.在一优选的实施方式中，内壁多元化材料共混改性使聚合物的分子链产生相互交链的现象，到更好的相熔性并且有高效的塑化效果。同时材料在双螺杆剪切力的作用下，将熔融下的高分子聚合物呈现很好的内外核相的形成。
23.本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：
24.本发明提供一种高强度防渗改性pe内外壁材料及其制备方法，解决现有波纹管管道长期掩埋受压的情况下容易变形、破裂受损和受侵蚀受损的问题。具体有以下优点：
25.1.产品外壁采用生物质基纳微米结构功能材料硅炭和pe进行共混合金，提到双壁波纹管外壁的强度和刚性，达到20mpa的环刚度。同时微纳米结构材料的加入管材在冲击和共振的情况下可以有相互的调节，充分展现外壁材料的回弹能力。
26.2.产品内壁采用的是pe/evoh/mos2合金，evoh高阻隔材料有效的阻隔雨水和污水的侵蚀，同时在污水气味上能够完全的阻隔。主要在管材渗漏中起到关键作用。在通过mos2的加入是内壁管道表面形成自润滑的作用，更容易使管道流畅性同时带有自清洁效果。该产品将满足目前国内埋地用排水排污双壁波纹管的使用，特别是大口径地下排水排污管的性能要求。
附图说明
27.图1为本发明高强度防渗改性pe内外壁材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
28.实施列1：本发明在排水排污双壁波纹管中应用比列分析
[0029][0030][0031]
hdpe材料的选择指标：熔指0.3～0.8g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3，拉伸强度：26mpa，断裂伸长率：350％。
[0032]
该高强度防渗改性pe内外壁材料的制备方法，如图1所示的工艺流程，包括以下步骤：
[0033]
外壁材料：
[0034]
s1)、硅炭粉体的表面采用表面处理剂进行高温热活化、化学处理等对反应对其表面进行有机改性；硅炭材料表面处理剂的选用为复合酯系列pdk02,添加量为0.3～5％来处理。
[0035]
s2)、按照配方要求的重量配比称取已表面处理的硅炭、聚乙烯、分散剂硬脂酸锌，热稳定剂pep、抗氧剂1010以及抗氧剂168；
[0036]
s3)、将步骤s2所述的各组分在高速混合器中干混3～5分钟,搅拌均匀后放入上料机中；
[0037]
s4)、将步骤s3混合后的物料通过上料机进入主机上的喂料机中，经同向平行双螺杆挤出机，进行熔融、剪切、塑化挤出造粒，即得到发明产品的外壁材料；
[0038]
内壁材料：
[0039]
s5)、按照配方要求所述的重量配比称取聚乙烯、乙烯/乙烯醇共聚物、二硫化钼、分散剂硬脂酸锌、热稳定剂pep、抗氧剂1010以及抗氧剂168；
[0040]
s6)、将步骤s5所述的各组分在高速混合器中干混5～10分钟,搅拌均匀后放入上料机中；
[0041]
s7)、将步骤s6混合后的物料通过上料机进入主机上的喂料机中，经同向平行双螺杆挤出机，进行熔融、剪切、塑化挤出造粒，即得到发明产品的内壁材料。
[0042]
s8)、将得到的外壁材料和内壁材料分别加入两台挤出机中挤出，物料通过挤出机螺杆加热熔融塑化输送至机头口模，内壁材料通过内径定径套抽真空再冷却定型，外壁材料在内部空气压力和外部真空吸力的共同作用下和模块紧密接触成型，使得内、外壁材料均匀地熔合在一起，即熔合后制成成品管道。本发明的实施过程是：
[0043]
1.硅炭材料达到纳微米级想要充分的分散在pe里必须通过表面处理修饰，才能和pe充分的相容，形成分散相在pe里，提高管材的密实度，达到管材整体抗压能力，同时硅炭材料的纳微米微孔结构属性，管材在冲击和共振的情况下可以有相互的调节，充分展现管材良好的回弹性，硅碳材料特殊的硅碳元素排列，突显材料的金属般刚性特征，更有效的提高管材的环刚度和拉伸强度，较强的密实度在管材对接焊接时有着更强的牢固性。因此本发明中，借助表面处理剂对硅炭材料进行有机改性，并突破性的使用高分子材料将吸附性大的纤维孔道进行填充，使孔道具有弹性，纤维的韧性得到大幅提升，硅炭材料表面由完全亲水性变为适度亲油性，具备了无机和有机的双重性质，根本上解决了硅炭材料在高聚物基体中分散不均的问题，与高分子聚合物共混时体现了更好的相溶性。
[0044]
2.本发明中外壁采用pe/硅炭共混改性，特殊的硅炭元素排列，突显材料的金属般刚性特征，更有效的提高管材的环刚度和拉伸强度，较强的密实度在管材对接焊接时有着更强的牢固性。
[0045]
3.内壁料中，通过乙烯乙烯醇和二硫化钼及聚乙烯利用高扭矩高转速同向平行双螺杆剪切，再通过分散助剂的加入形成很好的分散相。
[0046]
4.本发明中内壁采用的是pe/evoh/mos2合金，其中evoh(乙烯/乙烯醇共聚物)高阻隔材料有效的阻隔雨水和污水的侵蚀，同时在污水气味上能够完全的阻隔。再通过mos2的加入是内壁管道表面形成自润滑的作用。
[0047]
实施列2：本发明在排水排污双壁波纹管中应用比列分析
[0048][0049][0050]
hdpe材料的选择指标：熔指0.3～0.8g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：26mpa，断裂伸长率：350％
[0051]
ldpe材料的选择指标：熔指2.5g/10min(190℃、2.16kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：22mpa，断裂伸长率：650％、
[0052]
硅炭材料表面处理剂的选用为铝酸酯系列pdk101,添加量为0.2～5％来处理.
[0053]
实施列3：本发明在排水排污双壁波纹管中应用比列分析
[0054][0055][0056][0057]
hdpe材料的选择指标：熔指0.3
‑‑
0.8g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：26mpa断裂伸长率：350％。
[0058]
ldpe材料的选择指标：熔指2.5g/10min(190℃、2.16kg)，密度：0.96g/cm3，拉伸强度：22mpa，断裂伸长率：650％。
[0059]
硅炭材料表面处理剂的选用为钛酸酯系列pdk202,添加量为0.2～5％来处理。
[0060]
实施列4：本发明在排水排污双壁波纹管中应用比列分析
[0061][0062][0063][0064]
hdpe材料的选择指标：熔指0.3～0.8g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：26mpa断裂伸长率：350％。
[0065]
mdpe材料的选择指标：熔指0.3g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：45mpa，断裂伸长率：300％。
[0066]
硅炭材料表面处理剂的选用为复合酯系列pdk02,添加量为0.2～5％来处理。
[0067]
实施列5：本发明在排水排污双壁波纹管中应用比列分析
[0068][0069][0070][0071]
hdpe材料的选择指标：熔指0.3
‑‑
0.8g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：26mpa，断裂伸长率：350％。
[0072]
ldpe材料的选择指标：熔指2.5g/10min(190℃、2.16kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：22mpa，断裂伸长率：650％。
[0073]
mdpe材料的选择指标：熔指0.3g/10min(190℃、5kg)，密度：0.96g/cm3拉伸强度：45mpa，断裂伸长率：300％。
[0074]
硅炭材料表面处理剂的选用为复合酯系列pdk02,添加量为0.2～5％来处理。
[0075]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。