本发明涉及pe管技术领域,具体来说,涉及一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法。
背景技术:
pe(聚乙烯)管道是最常见的管道之一,其具有低温抗冲击性、耐化学腐蚀、耐磨等优点,在给水、排水、供热、供燃气、农业灌溉、水利工程及各种工业装置中都得到广泛应用。为了提高pe管的力学性能,拓展其应用范围,延长其使用寿命,有必要研发一种高可靠性石墨烯pe管。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的目的是提供一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法,该方法大大提高氧化镁、氧化铝的使用效果。
一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法,包括以下步骤:
a、将超细碳酸钙干燥并进行硅烷改性处理,制成活化改性超细碳酸钙粉体;
b、将氧化镁、氧化铝与乙烯在蛭石为模板的条件下,生成镁铝掺杂石墨烯;
c、将高密度聚乙烯、活化改性超细碳酸钙粉体、镁铝掺杂石墨烯、季戊四醇硬脂酸胺和抗氧剂混合均匀后造粒,得到聚乙烯母粒;
d、将聚乙烯母粒通过管材成型机挤出—定径—牵引—冷却定型—切割,制成管材。
优选的,所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
优选的,所述步骤b,包括以下步骤:
步骤一、将蛭石和氧化镁、氧化铝放入粉碎机中,粉碎至粉状,过250目筛,将筛下物放入湿式球磨机中,加入乙烯,采用球磨法进行研磨,得到混合料;
步骤二、将混合料倒入石英反应器中,在加入保护气体条件下,1800-2000℃反应6-10min,冷却后倒出混合料;
步骤三、将混合料用酸清洗后再用清水清洗,去除蛭石和反应未完全的氧化镁、氧化铝和乙烯。
优选的,所述的步骤二中,蛭石和氧化镁、氧化铝的粒径均小于50μm。
优选的,所述的步骤二中,所述的保护气体为氩气、氮气和氦气中的任意一种。
优选的,所述步骤c中各原料的重量配比为:
镁铝掺杂石墨烯:0.1-0.5%
超细碳酸钙粉体:6-12%
季戊四醇硬脂酸胺:0.5-1%
抗氧剂1-2%
高密度聚乙烯:余量。
本发明所提供的高可靠性石墨烯pe管的制备方法,该方法将蛭石和氧化镁、氧化铝与乙烯共同球磨,有利于氧化镁、氧化铝和乙烯浸入蛭石的层状结构内部;在1800-2000℃的超高温条件下,即使乙烯对蛭石有一定的保护作用,但蛭石仍会迅速膨胀6-8倍,变为膨胀蛭石,这样氧化镁、氧化铝就会在超高温条件下,有充足的时间和空间和乙烯生成的石墨烯反应,完成石墨烯的镁铝离子掺杂,从而在石墨烯表面生成镁铝尖晶石结构,大大提高了石墨烯的耐冲击和耐高温性能,经测试本发明的高可靠性石墨烯pe管极限氧指数可以达到30-32%。
具体实施方式
如下实施例,对本发明进一步详细分析:
实施例1
一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法,包括以下步骤:
a、将超细碳酸钙干燥并进行硅烷改性处理,制成活化改性超细碳酸钙粉体;
b、将氧化镁、氧化铝与乙烯在蛭石为模板的条件下,生成镁铝掺杂石墨烯;
c、将高密度聚乙烯、活化改性超细碳酸钙粉体、镁铝掺杂石墨烯、季戊四醇硬脂酸胺和抗氧剂混合均匀后造粒,得到聚乙烯母粒;
d、将聚乙烯母粒通过管材成型机挤出—定径—牵引—冷却定型—切割,制成管材。
所述步骤b,包括以下步骤:
步骤一、将蛭石和氧化镁、氧化铝放入粉碎机中,粉碎至粉状,过250目筛,将筛下物放入湿式球磨机中,加入乙烯,采用球磨法进行研磨,得到混合料;
步骤二、将混合料倒入石英反应器中,在加入保护气体条件下,1950℃反应8min,冷却后倒出混合料;
步骤三、将混合料用酸清洗后再用清水清洗,去除蛭石和反应未完全的氧化镁、氧化铝和乙烯。
所述的步骤二中,蛭石和氧化镁、氧化铝的粒径均小于50μm。
所述的步骤二中,所述的保护气体为氩气。
所述步骤c中各原料的重量配比为:
镁铝掺杂石墨烯:0.3%
超细碳酸钙粉体:8%
季戊四醇硬脂酸胺:0.8%
抗氧剂1.5%
高密度聚乙烯:余量。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
实施例2
一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法,包括以下步骤:
a、将超细碳酸钙干燥并进行硅烷改性处理,制成活化改性超细碳酸钙粉体;
b、将氧化镁、氧化铝与乙烯在蛭石为模板的条件下,生成镁铝掺杂石墨烯;
c、将高密度聚乙烯、活化改性超细碳酸钙粉体、镁铝掺杂石墨烯、季戊四醇硬脂酸胺和抗氧剂混合均匀后造粒,得到聚乙烯母粒;
d、将聚乙烯母粒通过管材成型机挤出—定径—牵引—冷却定型—切割,制成管材。
所述步骤b,包括以下步骤:
步骤一、将蛭石和氧化镁、氧化铝放入粉碎机中,粉碎至粉状,过250目筛,将筛下物放入湿式球磨机中,加入乙烯,采用球磨法进行研磨,得到混合料;
步骤二、将混合料倒入石英反应器中,在加入保护气体条件下,1800℃反应10min,冷却后倒出混合料;
步骤三、将混合料用酸清洗后再用清水清洗,去除蛭石和反应未完全的氧化镁、氧化铝和乙烯。
所述的步骤二中,蛭石和氧化镁、氧化铝的粒径均小于50μm。
所述的步骤二中,所述的保护气体为氮气。
所述步骤c中各原料的重量配比为:
镁铝掺杂石墨烯:0.1%
超细碳酸钙粉体:12%
季戊四醇硬脂酸胺:0.5%
抗氧剂2%
高密度聚乙烯:余量。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
实施例3
一种高可靠性石墨烯pe管的制备方法,包括以下步骤:
a、将超细碳酸钙干燥并进行硅烷改性处理,制成活化改性超细碳酸钙粉体;
b、将氧化镁、氧化铝与乙烯在蛭石为模板的条件下,生成镁铝掺杂石墨烯;
c、将高密度聚乙烯、活化改性超细碳酸钙粉体、镁铝掺杂石墨烯、季戊四醇硬脂酸胺和抗氧剂混合均匀后造粒,得到聚乙烯母粒;
d、将聚乙烯母粒通过管材成型机挤出—定径—牵引—冷却定型—切割,制成管材。
所述步骤b,包括以下步骤:
步骤一、将蛭石和氧化镁、氧化铝放入粉碎机中,粉碎至粉状,过250目筛,将筛下物放入湿式球磨机中,加入乙烯,采用球磨法进行研磨,得到混合料;
步骤二、将混合料倒入石英反应器中,在加入保护气体条件下,2000℃反应6min,冷却后倒出混合料;
步骤三、将混合料用酸清洗后再用清水清洗,去除蛭石和反应未完全的氧化镁、氧化铝和乙烯。
所述的步骤二中,蛭石和氧化镁、氧化铝的粒径均小于50μm。
所述的步骤二中,所述的保护气体为氦气。
所述步骤c中各原料的重量配比为:
镁铝掺杂石墨烯:0.5%
超细碳酸钙粉体:6%
季戊四醇硬脂酸胺:1%
抗氧剂1%
高密度聚乙烯:余量。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
经检测,本发明的pe管的拉伸强度为35-40mpa,拉伸伸长率为250-260%,极限氧指数为30-30%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。