一种超微玻纤棉增强HDPE双壁波纹管材的制作方法

本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材。

背景技术：

hdpe是世界5大常用塑料之一，鉴于其良好的韧性及加工性，得到广泛使用，在市政给排水管道中也得以大量运用，常规hdpe双壁波纹管材一般采用滑石粉和碳酸钙作为增强材料，相比玻纤存在强度低、重量大、尺寸收缩明显等缺点，导致管材环刚度低、抗外压能力差、成本高等问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材。

为实现本发明目的，采用的技术方案是：一种超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材，所述hdpe双壁波纹管材的制备方法包括玻纤的表面活化处理、超微玻纤棉增强母粒的制备、hdpe双壁波纹管的挤出成型和材料性能测试4个步骤，所述hdpe双壁波纹管的外壁料配比为hdpe树脂50％～60％、超微玻纤棉增强母粒30％～45％、黑色母1％～5％和干燥剂0.5％～5％，所述超微玻纤棉增强母粒包括hdpe树脂30％～50％、处理后超微玻纤棉絮状物40％～60％、加工助剂5％～15％、润滑剂3％～6％、抗氧剂1～2％和光稳定剂1～2％，所述处理后超微玻纤棉絮状物包括超微玻纤棉80～90％、硅烷偶联剂4％～10％、钛酸酯2％～5％、铝酸酯2％～5％、氟碳表面活化剂1％～4％和软水1～10％。

优选的，所述超微玻纤棉为直径5～10微米的玻璃纤维棉，直径约为发丝的1/5～1/10，所述的超微玻纤棉中添加有柔软剂，其中柔软剂为硅油乳液、zk32b季铵盐化合物。

优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-胺基丙基三乙氨基硅烷、γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷、γ缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷和氟硅烷偶联剂。

优选的，所述加工助剂为poe、pe-g-mah、eva、lldpe、ldpe和甲基丙烯酸甲酯聚合物，所述润滑剂为硬脂酸或其酯类、盐类、金属皂类化合物、pe蜡、ope蜡和费托蜡。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材的制备方法如下：

1).玻纤的表面活化处理：将超微玻纤棉在高温下进行热处理，去除生产过程中的表面浸渍剂，按比例配置超微玻纤棉表面处理剂，将有机硅烷偶联剂在乙醇：水＝1:5的醇水化合物中自然溶解为透明状，然后在高速搅拌向装有软化水的容器中依次加入氟碳表面活化剂、铝酸酯和钛酸酯，将水解均匀的有机硅烷偶联剂加入其中，即制得表面处理剂；

在高温热空气状态下，将表面处理剂以雾化状态喷涂在连续进料的超微玻纤棉上，通过官能团的界面桥接作用，对超微玻纤棉表面充分进行活化处理，将经过高温喷雾后超微玻纤棉放置在烘箱内进行干燥反应，将干燥后得到的超微玻纤棉经过破碎机破碎为1cm左右的絮状物，干燥存储备用；

2).超微玻纤棉增强母粒的制备：按比例称量hdpe树脂、处理后的超微玻纤棉絮状颗粒物、加工助剂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂后加入到密炼机内，通过密炼机将上述称量好的原料密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得超微玻纤棉增强母粒；

3).hdpe双壁波纹管的挤出成型：按比例称量hdpe树脂、超微玻纤棉增强母粒、黑色母和干燥剂，作为hdpe双壁波纹管外壁材料，通过高速搅拌机将以上物料混合均匀，通过真空管道送至机台，在双壁波纹管外壁单螺杆挤出机内挤出熔融、熔胚通过成型机、冷却水箱和牵引切割机制得成品管材，成型机成型模块采用分体式独立温控，切割机采用光电定位双刀自动在线切割；

4).材料性能测试：将经以上工序生产的hdpe给水管材使用测试设备分别测试其密度是否为1.1～1.2g/cm³，测试其环刚度≥对应等级+2，测试其环柔性(30％)试样圆弧是否无反向弯曲、无破裂，烘箱试验测试其是否无分层，测试其冲击性能(tir)≤5％。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤1中的热处理温度设置为400～450℃，热处理时间为30～60min。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤1中的烘箱内部温度设置为80～110℃，烘箱内的干燥反应时间为4～8h。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤2中的密炼温度设置为130～150℃，密炼时间设置为8～12min。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤2中的挤出机温度设置为165～180℃。

优选的，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤3中的单螺杆挤出机挤出温度设置为180～195℃，模具温度设置为190～205℃。

本发明的有益效果为：本发明超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材的超微玻纤棉增强母粒中合理的原材料选择，合理的原材料配比，所制得的超微玻纤棉增强母粒中纳米碳黑具备强度大和质量轻的优点，利用本发明超微玻纤棉增强母粒所制得的hdpe双壁波纹管材具有尺寸收缩率小、表面光洁、弹性模量高和环刚度高的优点。

附图说明

图1是本发明超微玻纤棉增强母粒的原材料配比表。

图2是本发明超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材制备方法工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明采用的技术方案为：一种超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材，所述hdpe双壁波纹管的外壁料配比方法如下：

实施例1

hdpe双壁波纹管的外壁料配比：hdpe树脂57％、超微玻纤棉增强母粒40％、黑色母1.5％和干燥剂1.5％；超微玻纤棉增强母粒原料配比为hdpe树脂35％、处理后超微玻纤棉絮状物50％、加工助剂8％、润滑剂3％、抗氧剂2％和光稳定剂2％；处理后超微玻纤棉絮状物包括超微玻纤棉80％、硅烷偶联剂8％、钛酸酯2％、铝酸酯2％、氟碳表面活化剂2％、软水2％。

其中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；加工助剂为甲基丙烯酸甲酯聚合物；润滑剂为硬脂酸或其酯类；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

实施例2

hdpe双壁波纹管的外壁料配比：hdpe树脂52％、超微玻纤棉增强母粒45％、黑色母2％和干燥剂1％；超微玻纤棉增强母粒原料配比为hdpe树脂40％、处理后超微玻纤棉絮状物42％、加工助剂9％、润滑剂5％、抗氧剂2％和光稳定剂2％；处理后超微玻纤棉絮状物包括超微玻纤棉85％、硅烷偶联剂5％、钛酸酯2％、铝酸酯2％、氟碳表面活化剂1％、软水2％。

其中，硅烷偶联剂为γ-胺基丙基三乙氨基硅烷；加工助剂为poe、pe-g-mah和eva，比例为1:1:1；润滑剂为pe蜡、ope蜡和费托蜡，比例为1:1:1；抗氧剂为受阻胺类抗氧剂；光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

实施例3

hdpe双壁波纹管的外壁料配比：hdpe树脂60％、超微玻纤棉增强母粒36.5％、黑色母2％和干燥剂1.5％；超微玻纤棉增强母粒原料配比为hdpe树脂30％、处理后超微玻纤棉絮状物55％、加工助剂8％、润滑剂5％、抗氧剂1％和光稳定剂1％；处理后超微玻纤棉絮状物包括超微玻纤棉85％、硅烷偶联剂4％、钛酸酯2％、铝酸酯2％、氟碳表面活化剂1％、软水3％。

其中，硅烷偶联剂为γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷；加工助剂为lldpe、ldpe和甲基丙烯酸甲酯聚合物，比例为1:1:2；润滑剂为金属皂类化合物；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂；光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

实施例4

hdpe双壁波纹管的外壁料配比：hdpe树脂58％、超微玻纤棉增强母粒37.5％、黑色母3％和干燥剂1.5％；超微玻纤棉增强母粒原料配比为hdpe树脂30％、处理后超微玻纤棉絮状物50％、加工助剂11％、润滑剂5％、抗氧剂2％和光稳定剂2％；处理后超微玻纤棉絮状物包括超微玻纤棉80％、硅烷偶联剂4％、钛酸酯2％、铝酸酯2％、氟碳表面活化剂2％、软水5％。

其中，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酸丙基基三甲氧基硅烷；加工助剂为甲基丙烯酸甲酯聚合物；润滑剂为pe蜡、ope蜡和费托蜡，比例为1:1:1；抗氧剂为抗水解剂；光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

请参阅图2所示，本发明采用的技术方案为：一种超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材，所述hdpe双壁波纹管材的制备方法如下：

1).玻纤的表面活化处理：将超微玻纤棉在高温下进行热处理，去除生产过程中的表面浸渍剂，按比例配置超微玻纤棉表面处理剂，将有机硅烷偶联剂在乙醇：水＝1:5的醇水化合物中自然溶解为透明状，然后在高速搅拌向装有软化水的容器中依次加入氟碳表面活化剂、铝酸酯和钛酸酯，将水解均匀的有机硅烷偶联剂加入其中，即制得表面处理剂；

在高温热空气状态下，将表面处理剂以雾化状态喷涂在连续进料的超微玻纤棉上，通过官能团的界面桥接作用，对超微玻纤棉表面充分进行活化处理，将经过高温喷雾后超微玻纤棉放置在烘箱内进行干燥反应，将干燥后得到的超微玻纤棉经过破碎机破碎为1cm左右的絮状物，干燥存储备用；

2).超微玻纤棉增强母粒的制备：按比例称量hdpe树脂、处理后的超微玻纤棉絮状颗粒物、加工助剂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂后加入到密炼机内，通过密炼机将上述称量好的原料密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得超微玻纤棉增强母粒；

3).hdpe双壁波纹管的挤出成型：按比例称量hdpe树脂、超微玻纤棉增强母粒、黑色母和干燥剂，作为hdpe双壁波纹管外壁材料，通过高速搅拌机将以上物料混合均匀，通过真空管道送至机台，在双壁波纹管外壁单螺杆挤出机内挤出熔融、熔胚通过成型机、冷却水箱和牵引切割机制得成品管材，成型机成型模块采用分体式独立温控，切割机采用光电定位双刀自动在线切割；

4).材料性能测试：将经以上工序生产的hdpe给水管材使用测试设备分别测试其密度是否为1.1～1.2g/cm³，测试其环刚度≥对应等级+2，测试其环柔性(30％)试样圆弧是否无反向弯曲、无破裂，烘箱试验测试其是否无分层，测试其冲击性能(tir)≤5％。

进一步地，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤1中的热处理温度设置为400～450℃，热处理时间为30～60min。

进一步地，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤1中的烘箱内部温度设置为80～110℃，烘箱内的干燥反应时间为4～8h。

进一步地，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤2中的密炼温度设置为130～150℃，密炼时间设置为8～12min。

进一步地，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤2中的挤出机温度设置为165～180℃。

进一步地，所述hdpe双壁波纹管材成型方法步骤3中的单螺杆挤出机挤出温度设置为180～195℃，模具温度设置为190～205℃。

在本发明中，本发明超微玻纤棉增强hdpe双壁波纹管材的超微玻纤棉增强母粒中合理的原材料选择，合理的原材料配比，所制得的超微玻纤棉增强母粒中纳米碳黑具备强度大和质量轻的优点，利用本发明超微玻纤棉增强母粒所制得的hdpe双壁波纹管材具有尺寸收缩率小、表面光洁、弹性模量高和环刚度高的优点。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。