一种抗紫外PE盘管材料的制备方法与流程

本发明涉及pe盘管材料技术领域，具体为一种抗紫外pe盘管材料的制备方法。

背景技术：

pe盘管，顾名思义即为盘绕在一起的pe管材，广泛应用于农田灌溉、气体输送等方面，它具有安装简单方便、成本低廉、回收方便、柔韧性好和耐磨能力强的特点。且pe盘管自身所具有的独特理化性质，其主要取决于pe盘管材料。

而在现有的pe盘管材料中，存在抗氧化能力弱、绕曲时的疲劳强度低，以及不具备抗紫外线的能力。若长时间暴露在剧烈的光照条件下，会使得pe盘管材料逐渐的变色、变脆；同时在长期的使用过程中，易发生腐蚀与分解现象，进而影响正常使用寿命；且在绕曲时，易出现裂纹及断裂层，承压性能差。

针对以上问题，因此，设计一种抗紫外pe盘管材料的制备方法是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，通过改性抗氧化剂中存在的三亚磷酸酯和2,4-二叔丁基苯酚这两种具有抗氧化性的物质，且两种物质能够起到协同作用，一是通过捕获降解过程中产生的活性自由基，来阻止或抑制链引发反应和链增长反应，从而终止自由基链式反应，二是通过分解进一步降解后所产生的过氧化物，并生成稳定的非活性产物，中断链锁反应以阻止氧化过程继续进行，从而达到1+1大于2的效果，以免在长期的使用过程中，因发生腐蚀与分解现象而影响正常使用寿命，大大提升了该pe盘管材料的抗氧化能力；

本发明中在拉伸定型处理时，将横截面与口模形状相仿的连续体在同一方向上进行三次同步的相对拉伸操作，且每一次的牵引力和牵引速率均相同，每一次的拉伸倍率和拉伸温度均呈增长趋势，进而使其内部的大分子链、链段沿着轴向及周向有序的排列，大大提升了横截面与口模形状相仿的连续体的取向度，使得产品的抗拉强度及绕曲时的疲劳强度在取向方向上大大增加，以免在绕曲过程中，出现裂纹及断裂层，以及影响产品的承压性能；

本发明中根据2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮的特有结构，苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间，可形成分子内氢键而构成螯合环，当吸收紫外光后，分子发生热振动，氢键被破坏以致于螯合环打开，此时化合物处于不稳定的高能状态，在恢复到原来的低能稳定状态过程中，释放出多余的能量，因而高能、有害的紫外光变成了低能、无害的热能，以免长时间暴露在剧烈的光照条件下，使得该pe盘管材料逐渐的变色、变脆，大大提高了抗紫外线的能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，包括如下步骤：

1)选取原料：按各原料的重量百分比分别取70-80％的高密度聚乙烯、5-10％的色母料、4-8％的硬脂酸钙、3-7％的改性抗氧化剂、2-6％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和1-4％的乙氧基化油胺；

2)干燥混合处理：先将高密度聚乙烯与色母料一同导入搅拌机内进行混合搅拌，再向其中加入硬脂酸钙、改性抗氧化剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙氧基化油胺并继续混合搅拌充分，在经由搅拌、干燥后，得到各组份混合均匀的混料a，且第一次搅拌时间控制在90分钟，搅拌温度控制在120度，搅拌速率控制在200转/分钟，且第二次搅拌时间控制在60分钟，搅拌温度控制在80度，搅拌速率控制在600转/分钟，同时乙氧基化油胺中的亲水基向外运动，并朝向空气的一侧排列，形成一个单分子导电层，以达到减少静电积累的目的；

3)塑化挤出处理：先对挤出机进行80度的预热并保持2小时，再将步骤2)中的混料a由入料斗导入挤出机内，并在机筒处于60转/分钟的转速下，经挤压、熔融、均化后，以得到粘流态的混料b，之后加压1.2mpa，使混料b依次通过滤板和口模后挤出，并迅速冷却至50度以初步成型，进而得到横截面与口模形状相仿的连续体，且挤出机内由入料斗至机头模口方向，分别在机筒内设置有三段加热区间，且第一段加热区间的温度在120至150度，第二段加热区间的温度在150至180度，第三段加热区间的温度在180至210度，使得热能进一步激化了链状分子的相对滑移运动，大大提升了成型质量；

4)拉伸定型处理：将步骤3)中得到的横截面与口模形状相仿的连续体通过管材牵引机进行拉伸操作，再在拉伸操作后将其压牢并用冷却水迅速冷却至室温下，以得到pe盘管材料，且拉伸操作为同一方向上的同步相对拉伸，且同步相对拉伸的次数共分为三次，第一次的倍率控制在1.2至1.8，温度维持在80度，第二次的倍率控制在2.7至4.4，温度维持在120度，第三次的倍率控制在5.1至8.6，温度维持在150度，且三次同步相对拉伸的牵引力和牵引速率相同，均为100n和3cm/s，大大提升了横截面与口模形状相仿的连续体的取向度；

5)包装储存处理：将步骤4)中得到的pe盘管材料以合适的大小进行分切，并用打包机将其统一打包并放置在无尘的常温环境下储存即可。

其中，步骤1)或步骤2)中的改性抗氧化剂由2,4-二叔丁基苯酚、三氯化磷和苄胺组成，且各原料的重量百分比分别取50-80％的2,4-二叔丁基苯酚、10-35％的三氯化磷和5-20％的苄胺，改性抗氧化剂的制备工艺如下：先将二甲苯作为溶剂加入反应罐内，再向其中加入2,4-二叔丁基苯酚和三氯化磷并以300转/分钟的转速混合搅拌30分钟，且混合搅拌温度控制在80度，之后向其中加入苄胺并以500转/分钟的转速继续混合搅拌60分钟，且混合搅拌温度控制在140度，再经过滤、冷却后，将得到的粗品用异丙醇进行洗涤以得到改性抗氧化剂，从而使得改性抗氧化剂中存在三亚磷酸酯和2,4-二叔丁基苯酚这两种具有抗氧化性的物质。

本发明的有益效果：

1.在改性抗氧化剂的制备过程中，可将过量的2,4-二叔丁基苯酚、三氯化磷作为原料，苄胺作为催化剂来通过酯化反应得到三亚磷酸酯，从而使得改性抗氧化剂中存在三亚磷酸酯和2,4-二叔丁基苯酚这两种具有抗氧化性的物质，且两种物质能够起到协同作用，一是通过捕获降解过程中产生的活性自由基，来阻止或抑制链引发反应和链增长反应，从而终止自由基链式反应，二是通过分解进一步降解后所产生的过氧化物，并生成稳定的非活性产物，中断链锁反应以阻止氧化过程继续进行，从而达到1+1大于2的效果，以免在长期的使用过程中，因发生腐蚀与分解现象而影响正常使用寿命，大大提升了该pe盘管材料的抗氧化能力；

2.在拉伸定型处理过程中，将横截面与口模形状相仿的连续体在同一方向上进行三次同步的相对拉伸操作，且每一次的牵引力和牵引速率均相同，每一次的拉伸倍率和拉伸温度均呈增长趋势，进而使其内部的大分子链、链段沿着轴向及周向有序的排列，大大提升了横截面与口模形状相仿的连续体的取向度，使得产品的抗拉强度及绕曲时的疲劳强度在取向方向上大大增加，以免在绕曲过程中，出现裂纹及断裂层，以及影响产品的承压性能；

3.在制得的pe盘管材料内，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮在结构中，苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间，可形成分子内氢键而构成螯合环，当吸收紫外光后，分子发生热振动，氢键被破坏以致于螯合环打开，此时化合物处于不稳定的高能状态，在恢复到原来的低能稳定状态过程中，释放出多余的能量，因而高能、有害的紫外光变成了低能、无害的热能，以免长时间暴露在剧烈的光照条件下，使得该pe盘管材料逐渐的变色、变脆，大大提高了抗紫外线的能力。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的制备方法流程图；

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

本发明为一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，包括如下步骤：

1)选取原料：按各原料的重量百分比分别取75％的高密度聚乙烯、7.5％的色母料、6％的硬脂酸钙、5％的改性抗氧化剂、4％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2.5％的乙氧基化油胺；

2)干燥混合处理：先将高密度聚乙烯与色母料一同导入搅拌机内进行混合搅拌，再向其中加入硬脂酸钙、改性抗氧化剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙氧基化油胺并继续混合搅拌充分，在经由搅拌、干燥后，得到各组份混合均匀的混料a，且第一次搅拌时间控制在90分钟，搅拌温度控制在120度，搅拌速率控制在200转/分钟，且第二次搅拌时间控制在60分钟，搅拌温度控制在80度，搅拌速率控制在600转/分钟；

3)塑化挤出处理：先对挤出机进行80度的预热并保持2小时，再将步骤2)中的混料a由入料斗导入挤出机内，并在机筒处于60转/分钟的转速下，经挤压、熔融、均化后，以得到粘流态的混料b，之后加压1.2mpa，使混料b依次通过滤板和口模后挤出，并迅速冷却至50度以初步成型，进而得到横截面与口模形状相仿的连续体，且挤出机内由入料斗至机头模口方向，分别在机筒内设置有三段加热区间，且第一段加热区间的温度在120至150度，第二段加热区间的温度在150至180度，第三段加热区间的温度在180至210度；

4)拉伸定型处理：将步骤3)中得到的横截面与口模形状相仿的连续体通过管材牵引机进行拉伸操作，再在拉伸操作后将其压牢并用冷却水迅速冷却至室温下，以得到pe盘管材料，且拉伸操作为同一方向上的同步相对拉伸，且同步相对拉伸的次数共分为三次，第一次的倍率控制在1.5，温度维持在80度，第二次的倍率控制在3.5，温度维持在120度，第三次的倍率控制在6.5，温度维持在150度，且三次同步相对拉伸的牵引力和牵引速率相同，均为100n和3cm/s；

5)包装储存处理：将步骤4)中得到的pe盘管材料以合适的大小进行分切，并用打包机将其统一打包并放置在无尘的常温环境下储存即可。

其中，步骤1)或步骤2)中的改性抗氧化剂由2,4-二叔丁基苯酚、三氯化磷和苄胺组成，且各原料的重量百分比分别取60％的2,4-二叔丁基苯酚、30％的三氯化磷和10％的苄胺，改性抗氧化剂的制备工艺如下：先将二甲苯作为溶剂加入反应罐内，再向其中加入2,4-二叔丁基苯酚和三氯化磷并以300转/分钟的转速混合搅拌30分钟，且混合搅拌温度控制在80度，之后向其中加入苄胺并以500转/分钟的转速继续混合搅拌60分钟，且混合搅拌温度控制在140度，再经过滤、冷却后，将得到的粗品用异丙醇进行洗涤以得到改性抗氧化剂。

实施例2：

本发明为一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，包括如下步骤：同实施例1。

其中，步骤1)或步骤2)中的改性抗氧化剂由2,4-二叔丁基苯酚和苄胺组成，且各原料的重量百分比分别取80％的2,4-二叔丁基苯酚和20％的苄胺，改性抗氧化剂的制备工艺如下：先将二甲苯作为溶剂加入反应罐内，再向其中加入2,4-二叔丁基苯酚并以300转/分钟的转速混合搅拌30分钟，且混合搅拌温度控制在80度，之后向其中加入苄胺并以500转/分钟的转速继续混合搅拌60分钟，且混合搅拌温度控制在140度，再经过滤、冷却后，将得到的粗品用异丙醇进行洗涤以得到改性抗氧化剂。

实施例3：

本发明为一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，包括如下步骤：

1)选取原料：按各原料的重量百分比分别取75％的高密度聚乙烯、7.5％的色母料、6％的硬脂酸钙、5％的改性抗氧化剂、4％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2.5％的乙氧基化油胺；

2)干燥混合处理：先将高密度聚乙烯与色母料一同导入搅拌机内进行混合搅拌，再向其中加入硬脂酸钙、改性抗氧化剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙氧基化油胺并继续混合搅拌充分，在经由搅拌、干燥后，得到各组份混合均匀的混料a，且第一次搅拌时间控制在90分钟，搅拌温度控制在120度，搅拌速率控制在200转/分钟，且第二次搅拌时间控制在60分钟，搅拌温度控制在80度，搅拌速率控制在600转/分钟；

3)塑化挤出处理：先对挤出机进行80度的预热并保持2小时，再将步骤2)中的混料a由入料斗导入挤出机内，并在机筒处于60转/分钟的转速下，经挤压、熔融、均化后，以得到粘流态的混料b，之后加压1.2mpa，使混料b依次通过滤板和口模后挤出，并迅速冷却至50度以初步成型，进而得到横截面与口模形状相仿的连续体，且挤出机内由入料斗至机头模口方向，分别在机筒内设置有三段加热区间，且第一段加热区间的温度在120至150度，第二段加热区间的温度在150至180度，第三段加热区间的温度在180至210度；

4)拉伸定型处理：将步骤3)中得到的横截面与口模形状相仿的连续体通过管材牵引机进行拉伸操作，并在拉伸操作后将其压牢并用冷却水迅速冷却至室温下，以得到pe盘管材料，且拉伸倍率控制在4.0，温度维持在110度，拉伸时的牵引力和牵引速率相同，均为120n和2cm/s；

5)包装储存处理：将步骤4)中得到的pe盘管材料以合适的大小进行分切，并用打包机将其统一打包并放置在无尘的常温环境下储存即可。

其中，步骤1)或步骤2)中的改性抗氧化剂由2,4-二叔丁基苯酚、三氯化磷和苄胺组成，且各原料的重量百分比分别取60％的2,4-二叔丁基苯酚、30％的三氯化磷和10％的苄胺，改性抗氧化剂的制备工艺如下：同实施例1。

实施例4：

本发明为一种抗紫外pe盘管材料的制备方法，包括如下步骤：

1)选取原料：按各原料的重量百分比分别取76％的高密度聚乙烯、8.5％的色母料、7％的硬脂酸钙、6％的改性抗氧化剂和2.5％的乙氧基化油胺；

2)干燥混合处理：先将高密度聚乙烯与色母料一同导入搅拌机内进行混合搅拌，再向其中加入硬脂酸钙、改性抗氧化剂和乙氧基化油胺并继续混合搅拌充分，在经由搅拌、干燥后，得到各组份混合均匀的混料a，且第一次搅拌时间控制在90分钟，搅拌温度控制在120度，搅拌速率控制在200转/分钟，且第二次搅拌时间控制在60分钟，搅拌温度控制在80度，搅拌速率控制在600转/分钟；

3)塑化挤出处理：先对挤出机进行80度的预热并保持2小时，再将步骤2)中的混料a由入料斗导入挤出机内，并在机筒处于60转/分钟的转速下，经挤压、熔融、均化后，以得到粘流态的混料b，之后加压1.2mpa，使混料b依次通过滤板和口模后挤出，并迅速冷却至50度以初步成型，进而得到横截面与口模形状相仿的连续体，且挤出机内由入料斗至机头模口方向，分别在机筒内设置有三段加热区间，且第一段加热区间的温度在120至150度，第二段加热区间的温度在150至180度，第三段加热区间的温度在180至210度；

4)拉伸定型处理：将步骤3)中得到的横截面与口模形状相仿的连续体通过管材牵引机进行拉伸操作，再在拉伸操作后将其压牢并用冷却水迅速冷却至室温下，以得到pe盘管材料，且拉伸操作为同一方向上的同步相对拉伸，且同步相对拉伸的次数共分为三次，第一次的倍率控制在1.5，温度维持在80度，第二次的倍率控制在3.5，温度维持在120度，第三次的倍率控制在6.5，温度维持在150度，且三次同步相对拉伸的牵引力和牵引速率相同，均为100n和3cm/s；

5)包装储存处理：将步骤4)中得到的pe盘管材料以合适的大小进行分切，并用打包机将其统一打包并放置在无尘的常温环境下储存即可。

其中，步骤1)或步骤2)中的改性抗氧化剂由2,4-二叔丁基苯酚、三氯化磷和苄胺组成，且各原料的重量百分比分别取60％的2,4-二叔丁基苯酚、30％的三氯化磷和10％的苄胺，改性抗氧化剂的制备工艺如下：同实施例1。

根据上述实施例1-4，所得出的对比情况如下：

表1性能指标实验结果

由表1-性能指标实验结果中的实施例1与实施例2可知，分解率(％)相差较大，是因为在实施例1中的改性抗氧化剂内，可生成三亚磷酸酯和2,4-二叔丁基苯酚这两种具有抗氧化性的物质，且两种物质能够起到协同作用，一是通过捕获降解过程中产生的活性自由基，来阻止或抑制链引发反应和链增长反应，从而终止自由基链式反应，二是通过分解进一步降解后所产生的过氧化物，并生成稳定的非活性产物，中断链锁反应以阻止氧化过程继续进行，从而达到1+1大于2的效果，大大提升了该pe盘管材料的抗氧化能力；

由表1-性能指标实验结果中的实施例1与实施例3可知，疲劳强度(n/m²)相差较大，是因为在实施例1中的拉伸定型处理时，将横截面与口模形状相仿的连续体在同一方向上进行三次同步的相对拉伸操作，且每一次的牵引力和牵引速率均相同，每一次的拉伸倍率和拉伸温度均呈增长趋势，进而使其内部的大分子链、链段沿着轴向及周向有序的排列，大大提升了横截面与口模形状相仿的连续体的取向度，使得产品的抗拉强度及绕曲时的疲劳强度在取向方向上大大增加；

由表1-性能指标实验结果中的实施例1与实施例4可知，辐射通量密度(w/m²)相差较大，是因为在实施例1中含有2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，而2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮在结构中，苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间，可形成分子内氢键而构成螯合环，当吸收紫外光后，分子发生热振动，氢键被破坏以致于螯合环打开，此时化合物处于不稳定的高能状态，在恢复到原来的低能稳定状态过程中，释放出多余的能量，因而高能、有害的紫外光变成了低能、无害的热能，大大提高了抗紫外线的能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。