专利名称：高强度pe及其生产工艺和变螺距结构电熔管件上的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度聚乙烯(PE)及其生产方法和在电熔管件上的应用，具体涉及高强度PE及其生产方法和在电热丝变螺距分布电熔管件上的应用。
背景技术：
聚乙烯管是世界上使用最广泛的塑料管材之一，聚乙烯管的韧性优异、抗冲击、无毒，并且聚乙烯管可以容易的通过熔化焊接组装而得到广泛应用。但是，同时由于聚乙烯固有的低屈服强度在其耐流体静力性能方面受到限制。采用传统加工方法得到的聚乙烯制品的晶体主要为球晶，所谓秋晶是指由起始片晶分支的次级片晶在生长过程中发生弯曲和扭曲并沿晶核径向向各个方向发展而成的晶体。传统方法加工的PE制品的强度和模量决定于球晶界面区结构、片晶晶界区结构和非晶区结构。PE制品的球晶、片晶和非晶区是靠较低结合能的范德华力结合在一起的，当受外力作用时，球晶、片晶和非晶区的界面间很容易发 生滑移，之就是PE制品低模量、低强度的原因。通过改变聚合物的微观结构来大幅度提高其强度是高分子材料领域的热点。分子链很长、支链很少、末端数很少的超高分子量聚乙烯被认为是制备柔性链结构聚合物自增强材料的理想原料。但由于大分子链大量缠结，在熔点温度以上没有粘流态，而呈高弹态。CN1324886公开了一种蒙脱土纳米复合聚烯烃材料及制备方法。上述专利通过层状硅酸盐粘土通过库仑力和共价键与聚乙烯基体结合并以纳米尺度均匀分散，从而获得具有优异性能的蒙脱土纳米复合聚乙烯材料，但仅用于普通聚乙烯复合材料。CN1253501C中公开了在熔体条件下，采用纳米层状硅酸盐使超高分子量聚乙烯的大量无规缠结解开，得到具有一定流动性的复合物，再进行自增强处理，得到强度大幅度提高的超高分子量聚乙烯自增强材料。但该纳米层状硅酸盐是经过插层处理并通过分散剂得到有机粘土的混合物与超高分子量聚乙烯混后后挤出造。由于该纳米层状硅酸盐与超高分子量聚乙烯之间存在界面能问题，相容性差，严重影响了自增强效果。目前，用于给水、燃气等市政工程之中埋地管道大多都采用塑料材质的管道。其中需用到大量的电熔管件，为确保管道使用安全有保障，电熔管件的强度要求较管材的要求要高，因此研发低成本高强度管件用材料至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度PE及其生产方法和应用，用以解决上述现有技术存在的缺陷和不足。为实现上述目的，本发明所述的一种高强度PE，其包括如下组分和含量(重量份)超高分子量聚乙烯100份蒙脱土纳米复合聚乙烯20 100份；所述超高分子量聚乙烯的年均分子量在150万以上；
进一步，蒙脱土纳米复合聚乙烯的含量优选30 60份，含量过低加工性能差，长期流体静力强度过低，含量过高，超高分子量聚乙烯自增强性降低；进一步，所述高强度PE还包括3 6份的活性纳米碳酸钙，活性纳米碳酸钙做为填料在降低成本的同时，保证了韧性和强度，增加了聚乙烯管的市场竞争力。本发明同时提供了上述的高强度PE的制备方法，其包括以下步骤I)蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备；2)将原料(重量份)超高分子量聚乙烯100份
蒙脱土纳米复合聚乙烯20 100份在高速混料机中，搅拌均匀，用双螺杆挤出机上挤出造粒，即制得高强度PE ；进一步，所述蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备方法是催化活性中心在蒙脱土层间的乙烯单体原位聚合，得到的蒙脱土片层均匀分散在聚乙烯基体中，具有优异的力学性能；进一步，所述蒙脱土纳米复合聚乙烯中，蒙脱土的百分含量为10% 30% ；进一步，制备方法还包括挤出机熔融挤出，并进行纵向拉伸，得到单向自增强材料。本发明所述的高强度PE可用于制备变螺距结构电熔管件，由于高强度PE的高强度，高耐蠕变性，使得变螺距结构电熔管件的环境适应力和安全性大大提高，而且使用寿命也能够显著延长；本发明提供的高强度PE中蒙脱土纳米复合聚乙烯是通过原位聚合制备而得，因此纳米蒙脱土分散性相容性很高，与高分子量聚乙烯共混后，产生协同作用，获得的材料具有高强度，高耐蠕变性和优异的加工性。由此生产出的变螺距结构电熔管件环境适应力强，安全可靠并且成本低廉，具有广阔的市场前景。
具体实施例方式实施例I蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备在氮气氛下，20gMg_蒙脱土加入到80ml乙醇中，于室温搅拌30分钟，再加入浓度为8%氯化镁乙醇溶液100ml，50°C反应3小时，过滤后加入同样浓度的氯化镁乙醇溶液100ml，50°C反应I小时，处理三次后过滤，干燥得到蒙脱土氯化镁复合载体。该载体5g在-15°C下加入到75ml四氯化钛中，120°C反应2小时，过滤，再加入75ml四氯化钛中，120°C反应2小时。过滤后，用50ml己烷60°C洗涤5次，真空干燥得负载型催化蒙脱土。反应瓶用氮气和乙烯充分交换，加入IOOml庚烷，70°C加入三乙基铝的庚烷溶液，再加入负载型催化蒙脱土，乙烯压力为770mmHg条件下，进行聚合反应I小时，加入酸化乙醇终止反应，洗涤干燥得到蒙脱土纳米复合聚乙烯材料。实施例2高强度PE的制备将原料(重量份)A :超高分子量聚乙烯(150万)100份B :实施例I制备的蒙脱土纳米复合聚乙烯60份
C :活性纳米碳酸钙3份，在高速混料机中，搅拌均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，在100°C烘干制得高强度PE0实施例2 5同实施例I和实施例2的制备方法，其中蒙脱土纳米复合聚乙烯含量分别为30份、40份、50份、70份，各实施例力学性能见表一，力学性能采用美国ASTM方法在室温下表征。表一实施例2 5力学性能
权利要求
1.一种高强度PE，其特征在于包括如下组分和重量份配比 超闻分子量聚乙烯100份 蒙脱土纳米复合聚乙烯20 100份。
2.根据权利要求I所述一种高强度PE，其特征在于蒙脱土纳米复合聚乙烯的含量优选30 60份。
3.根据权利要求I所述一种高强度PE，其特征在于还包括3 6份的活性纳米碳酸钙。
4.权利要求I 3任一所述高强度PE的制备方法，其特征在于包括以下步骤 1)蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备； 2)将权利要求I 3中各组分原料按含量配比在高速混料机中，搅拌均匀，用双螺杆挤出机上挤出造粒，即制得相应高强度PE。
5.根据权利要求4所述一种高强度PE的制备方法，其特征在于所述蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备方法是催化活性中心在蒙脱土层间的乙烯单体原位聚合。
6.根据权利要求4所述一种高强度PE的制备方法，其特征在于所述蒙脱土纳米复合聚乙烯中，蒙脱土的百分含量为10% 30%。
7.根据权利要求4所述一种高强度PE的制备方法，其特征在于还包括单螺杆挤出机熔融挤出，并进行纵向拉伸，得到单向自增强材料。
8.权利要求I 3任一所述高强度PE的应用，其特征在于用于制造电熔管件。
9.根据权利要求8所述一所述高强度PE的应用，其特征在于用于电阻丝变螺距分布式电熔管件。
全文摘要
本发明提供了一种高强度PE管材及其生产方法和在变螺距结构电熔管件上的应用。该管材包括100份超高分子量聚乙烯和20～100份蒙脱土纳米复合聚乙烯。其制备方法包括蒙脱土纳米复合聚乙烯的制备和各原料的熔融挤出造粒。本发明提供的高强度PE中蒙脱土纳米复合聚乙烯是通过原位聚合制备而得，因此纳米蒙脱土分散性相容性很高，与高分子量聚乙烯共混后，获得的材料具有高强度，高耐蠕变性和优异的加工性，由此生产出的变螺距结构电熔管件环境适应力强，安全可靠并且成本低廉，具有广阔的市场前景。
文档编号C08K3/34GK102675711SQ20121010529
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者刘伟, 卢培丰, 娄玉川, 孙德刚, 杨峻峰, 王建芬 申请人:上海乔治费歇尔亚大塑料管件制品有限公司