本发明属于管材技术领域，尤其是一种添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材及其制备方法。
背景技术
目前，随着科技的不断发展和进步，以及人们生活水平的逐步提高，“绿色环保”和“健康安全”成为现代人最为关键的两大主题。因此，被称为绿色管材的塑料管道越来越受到追求健康和时尚生活的现代都市人的关注。目前，我国塑料管材使用最多的领域主要是城市建设给排水系统，由于应用领域的特殊性，要求管材具有较高的环刚度和良好的抗冲击性能。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明旨在提供一种具有较高的环刚度和良好的抗冲击性能的添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
纳米凹凸棒土5-8，废旧轮胎粉-纳米二氧化钛10-13，聚乙烯蜡3-4，改性剂10-20，聚苯乙烯80-100，pu粉末8-10，c9石油树脂1-2，乙醇与硬脂酸溶液30-60。
进一步的，其制备方法包括以下步骤：
（1）将纳米凹凸棒土放入管式炉中，在340-345℃下煅烧1-2h，取出后立即加入乙醇与硬脂酸溶液中，在-0.07～-0.08mpa下恒压放置，辅以超声处理，直至溶液冷却至室温，放压过滤，将所得物在100-110℃下进行烘干；
（2）将步骤（1）所得物与废旧轮胎粉-纳米二氧化钛、聚乙烯蜡一起放入球磨机中，在球磨机中球磨10-20min后，利用改性剂对其进行喷雾，然后在105-110℃下球磨30-40min，接着在-10～-12℃下球磨20-30min，然后再次利用改性剂对其进行喷雾，循环上述操作3-5次，最后在50-60℃下干燥18-20h；
（3）将聚苯乙烯、步骤（2）所得物、pu粉末放入到高混机中，在2000-2100rpm下混合搅拌3-4min，然后加入c9石油树脂，继续搅拌10-12min后转入挤出机中，在200-205℃条件下熔融，然后挤出、冷却、脱模成型即可。
进一步的，步骤（1）所述乙醇与硬脂酸溶液中，硬脂酸含量为3-5%，乙醇含量为60-65%，余量为去离子水。
进一步的，步骤（1）所述超声处理条件为110-112hz。
进一步的，步骤（2）所述废旧轮胎粉-纳米二氧化钛的制备方法为，将废旧轮胎粉与甘油在球磨机中加热球磨至软化，然后加入纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂，球磨均匀后停止加热，并继续球磨至温度冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（2）所述改性剂为聚甲基丙烯酸丁酯乳液，其含量为5-10%。
本发明的有益效果：本发明制备的聚苯乙烯管材具有较高的环刚度，且其变形量较小，抗冲击性能优越，不仅综合力学性能强，而且有效降低了管材制作的成本。对纳米凹凸棒土进行处理改善其团聚现象，提高其与基底的界面作用，提高分散度和界面结合力，从而增强聚苯乙烯管材的环刚度，使其不易变形；改性剂聚甲基丙烯酸丁酯的加入进一步增强了填料的分散性，并且，降低了目标材料变形量，改善其综合力学性能；纳米二氧化钛与各填料组分协同作用，大大提高了目标材料的抗冲击性能。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
纳米凹凸棒土5，废旧轮胎粉-纳米二氧化钛10，聚乙烯蜡3，改性剂10，聚苯乙烯80，pu粉末8，c9石油树脂1，乙醇与硬脂酸溶液30。
进一步的，其制备方法包括以下步骤：
（1）将纳米凹凸棒土放入管式炉中，在340℃下煅烧1h，取出后立即加入乙醇与硬脂酸溶液中，在-0.07mpa下恒压放置，辅以超声处理，直至溶液冷却至室温，放压过滤，将所得物在100℃下进行烘干；
（2）将步骤（1）所得物与废旧轮胎粉-纳米二氧化钛、聚乙烯蜡一起放入球磨机中，在球磨机中球磨10min后，利用改性剂对其进行喷雾，然后在105℃下球磨30min，接着在-10℃下球磨20min，然后再次利用改性剂对其进行喷雾，循环上述操作3次，最后在50℃下干燥18h；
（3）将聚苯乙烯、步骤（2）所得物、pu粉末放入到高混机中，在2000rpm下混合搅拌3min，然后加入c9石油树脂，继续搅拌10min后转入挤出机中，在200℃条件下熔融，然后挤出、冷却、脱模成型即可。
进一步的，步骤（1）所述乙醇与硬脂酸溶液中，硬脂酸含量为3%，乙醇含量为60%，余量为去离子水。
进一步的，步骤（1）所述超声处理条件为110hz。
进一步的，步骤（2）所述废旧轮胎粉-纳米二氧化钛的制备方法为，将废旧轮胎粉与甘油在球磨机中加热球磨至软化，然后加入纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂，球磨均匀后停止加热，并继续球磨至温度冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（2）所述改性剂为聚甲基丙烯酸丁酯乳液，其含量为5%。
实施例2
一种添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
纳米凹凸棒土7，废旧轮胎粉-纳米二氧化钛12，聚乙烯蜡4，改性剂15，聚苯乙烯90，pu粉末9，c9石油树脂2，乙醇与硬脂酸溶液40。
进一步的，其制备方法包括以下步骤：
（1）将纳米凹凸棒土放入管式炉中，在342℃下煅烧2h，取出后立即加入乙醇与硬脂酸溶液中，在-0.075mpa下恒压放置，辅以超声处理，直至溶液冷却至室温，放压过滤，将所得物在105℃下进行烘干；
（2）将步骤（1）所得物与废旧轮胎粉-纳米二氧化钛、聚乙烯蜡一起放入球磨机中，在球磨机中球磨15min后，利用改性剂对其进行喷雾，然后在109℃下球磨35min，接着在-11℃下球磨25min，然后再次利用改性剂对其进行喷雾，循环上述操作4次，最后在55℃下干燥19h；
（3）将聚苯乙烯、步骤（2）所得物、pu粉末放入到高混机中，在2050rpm下混合搅拌4min，然后加入c9石油树脂，继续搅拌11min后转入挤出机中，在203℃条件下熔融，然后挤出、冷却、脱模成型即可。
进一步的，步骤（1）所述乙醇与硬脂酸溶液中，硬脂酸含量为4%，乙醇含量为62%，余量为去离子水。
进一步的，步骤（1）所述超声处理条件为111hz。
进一步的，步骤（2）所述废旧轮胎粉-纳米二氧化钛的制备方法为，将废旧轮胎粉与甘油在球磨机中加热球磨至软化，然后加入纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂，球磨均匀后停止加热，并继续球磨至温度冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（2）所述改性剂为聚甲基丙烯酸丁酯乳液，其含量为8%。
实施例3
一种添加废旧轮胎粉的聚苯乙烯管材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
纳米凹凸棒土8，废旧轮胎粉-纳米二氧化钛13，聚乙烯蜡4，改性剂20，聚苯乙烯100，pu粉末10，c9石油树脂2，乙醇与硬脂酸溶液60。
进一步的，其制备方法包括以下步骤：
（1）将纳米凹凸棒土放入管式炉中，在345℃下煅烧2h，取出后立即加入乙醇与硬脂酸溶液中，在-0.08mpa下恒压放置，辅以超声处理，直至溶液冷却至室温，放压过滤，将所得物在110℃下进行烘干；
（2）将步骤（1）所得物与废旧轮胎粉-纳米二氧化钛、聚乙烯蜡一起放入球磨机中，在球磨机中球磨20min后，利用改性剂对其进行喷雾，然后在110℃下球磨40min，接着在-12℃下球磨30min，然后再次利用改性剂对其进行喷雾，循环上述操作5次，最后在60℃下干燥20h；
（3）将聚苯乙烯、步骤（2）所得物、pu粉末放入到高混机中，在2100rpm下混合搅拌4min，然后加入c9石油树脂，继续搅拌12min后转入挤出机中，在205℃条件下熔融，然后挤出、冷却、脱模成型即可。
进一步的，步骤（1）所述乙醇与硬脂酸溶液中，硬脂酸含量为5%，乙醇含量为65%，余量为去离子水。
进一步的，步骤（1）所述超声处理条件为112hz。
进一步的，步骤（2）所述废旧轮胎粉-纳米二氧化钛的制备方法为，将废旧轮胎粉与甘油在球磨机中加热球磨至软化，然后加入纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂，球磨均匀后停止加热，并继续球磨至温度冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（2）所述改性剂为聚甲基丙烯酸丁酯乳液，其含量为10%。
对比实施例1
本对比实施例相比于实施例2，省略了步骤（1）对纳米凹凸棒土的处理，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例相比于实施例2，省略了改性剂的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例相比于实施例2，省略了纳米二氧化钛的加入，除此之外的方法步骤均相同。
性能测试：
对各实施例和对比实施例所得管材的环刚度、变形量、落锤冲击tip进行测试，测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本发明制备的聚苯乙烯管材具有较高的环刚度，且其变形量较小，抗冲击性能优越。