一种再生hdpe相容改性再生pp排水波纹管专用料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料及其制备方法，所述排水波纹管专用料按质量份数由以下原料组成：PP管材再生料40～65份；HDPE管材再生料10～35份；增刚母料15～30份；相容改性剂5～15份；加工助剂1～4.5份；本发明提供的排水波纹管专用料实现了废旧PP管材和废旧HDPE管材的再生利用，并且所述排水波纹管专用料具有较好的抗冲击性能和耐环境应力开裂性能。
【专利说明】
一种再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料及其制备 方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管 专用料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，聚丙烯(PP)管材具有耐高温高压、可回收利用、环保卫生、安装简便等优点， 使得PP管材成为推广速度较快、发展前景较好的一种新型管材。但PP的分子链的等规度较 高，侧链甲基的空间位阻使得分子链的柔顺性降低，同时，PP在再生利用时，其分子链已经 经历了部分断裂，因此，再生PP材料本身具有低温脆性以及耐环境应力开裂性能差等缺点， 若将再生PP材料进一步做成排水排污波纹管时，排污波纹管易因外力而导致管道破裂。
[0003] 高密度聚乙烯（HDPE)中含有-CH2-单元，其具有低温脆化温度低、抗应力开裂性 好、缺口敏感性低、剪切强度高、耐老化、使用寿命长、抗痕能力优异的特点，可以在-60~60 °(：温度范围内安全使用;并且HDPE材料的耐环境应力开裂性能也非常突出；但是，HDPE管材 再生料的机械性能和物化性能与原生料相比都有不同程度的降低，若将其直接再用于波纹 管的制备，波纹管的力学性能也较差。
[0004] 现有技术中存在大量的废旧聚丙烯(PP)管材和高密度聚乙烯(HDPE)管材，如何实 现这些废旧管材再生料的回收利用，并增强再生料的力学性能和物化性能成为亟需解决的 技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种再生HDPE相容改性再生PP排水 波纹管专用料，所述专用料实现了废旧PP管材和废旧HDPE管材的再生利用，并且所述排水 波纹管专用料具有较好的抗冲击性能和耐环境应力开裂性能。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料的 制备方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，所述排水波纹管专用料按质量份数 由以下原料组成： pp管材再生料 40~65份； HDPE管材再生料 10~35份； 增刚母料 15~30份； 相容改性剂 5~15份； 加工助剂 1~4.5份； 其中，所述相容改性剂为P〇E-g_PE、PP-g-PE接枝物中的一种或两种。
[0008] HDPE具有优异的低温性能和耐老化性能，PP具有良好的刚性与耐高温性，若将两 者复合在一起，互相弥补各自的缺陷，协同发挥各自的优点则有可能形成一种高刚高韧、耐 环境应力开裂性能良好的波纹管专用料;但是HDPE管材再生料和PP管材再生料的机械性能 和物化性能与原生料相比都有不同程度的降低，两者之间的相容性也较差，如何促进这两 种再生料相容以实现协同增效成为HDPE管材再生料和PP管材再生料利用所需解决的技术 难题;发明人在实验过程中尝试了各种相容剂以改善HDPE管材再生料和PP管材再生料的相 容性，但是并非任意的相容剂都能改善HDPE再生料与PP再生料的相容性，经过众多尝试之 后发现，当将P〇E-g-PE接枝物或PP-g-PE接枝物应用到HDPE管材再生料和PP管材再生料中 时，其能够很好的促进HDPE和PP管材再生料之间相容，并且可以改善复合材料的抗冲击性 能和耐环境应力开裂性能。
[0009] 在本发明中，所述PP管材再生料可以是PP-R管材、PP-B管材、PP-Η管材等PP给水管 材的废旧回收再生料，优选地，所述PP管材再生料在230°C，承重2.16kg条件下的熔融指数 为0.5~5g/10min;更为优选地，所述PP管材再生料在230 °C，承重2.16kg条件下的熔融指数 为2~4g/10min。
[0010] 在本发明中，所述HDPE管材再生料是指各类HDPE管道回收料如燃气管、给水管等， 优选地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg条件下的熔融指数为0.4~3g/10min;更为 优选地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg条件下的熔融指数为0.5~2g/10min;当 HDPE管材再生料的熔融指数在上述范围之内时，其与PP管材再生料的熔融指数较为接近， 有利于提高两种材料之间的相容性。
[0011] 在本发明中，P〇E-g-PE、PP-g-PE接枝物的接枝率和熔融指数对HDPE和PP之间相容 性能的影响较大，若P〇E-g_PE、PP-g-PE接枝物与HDPE和PP的熔融指数相差较大，不仅会影 响复合材料的加工性能，还会导致接枝物与基体树脂间结合不均匀，使相容效果下降;接枝 物的接枝率过高或过低都会影响HDPE与PP的相容性，并且会造成复合材料的力学性能下降 较为严重。
[0012] 为提高波纹管专用料的断裂伸长率和冲击强度，优选地，所述POE-g-PE接枝物的 接枝率为20~40%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为2~7g/10min;更为优选地，所 述卩(^1-1^接枝物的接枝率为25~35%，在190°(：，承重2.161^条件下的熔融指数为3~ 6 · 5g/10min〇
[0013] 为提高波纹管专用料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度，优选地，所述PP-g-PE 接枝物的接枝率为20~40%，在190 °C，承重2.16kg条件下的熔融指数为2~7g/10min;更为 优选地，所述PP-g-PE接枝物的接枝率为25~35%，在190 °C，承重2.16kg条件下的熔融指数 为4~6g/10min。
[0014] 本发明中，添加增刚母料有助于提高波纹管专用料的模量，进而提升波纹管的环 刚度。优选地，所述增刚母料为以PE为载体的含50%以上碳酸钙与滑石粉的母粒。
[0015] 优选地，所述加工助剂为增塑剂、抗氧剂、润滑剂、色母粒中的一种或几种。
[0016] 优选地，所述色母粒为黑色的PE基色母，炭黑含量在45~50%之间，更为优选地，可 以选用商品牌号为2080、3025A、PE2772的色母粒。
[0017]优选地，所述增塑剂选自石蜡（白油）、氯化聚乙烯、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸二辛脂、 邻苯二甲酸丁酯、邻苯二甲酸C7-K)醇中的一种或几种。
[0018]优选地，所述润滑剂选自亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂 酸中的一种或几种。
[0019] 优选地，所述抗氧剂选自硫代二丙酸双月桂酯、三(2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸 酯、四[3-(3,5_二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯、（β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯 基）丙酸十八碳醇酯、1，3,5-三(3,5_二叔丁基-4-羟基苄基)-1，3,5_三嗪-2,4,6(1Η， 3Η，5Η)_三酮、3-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八烷醇酯中的一种或几种。
[0020] 优选地，所述ΡΡ排水波纹管专用料的冲击强度彡40KJ/m、环境应力开裂时间彡 250h、拉伸强度彡30MPa、伸长率彡250%。
[0021] 上述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料的制备方法，具体操作步骤如 下： S1:分别将废旧的PP管材和废旧的HDPE管材分拣、破碎、清洗、脱水、脱灰后挤出造粒制 备得PP管材再生料和HDPE管材再生料； S2:按配方称取所述各组分原料通过高混搅拌机混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤 出并造粒。
[0022]优选地，步骤S1中的造粒温度为150°C~250°C ;所述高混搅拌机的转速为300~ 30000rpm，混合时间为6~lOmin; 所述双螺杆挤出机的转速为100~600rpm，输送段温度为90~140°C，熔融段温度为140 ~180°C，均化段温度为180~230°C，螺杆长径比大于40:1。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 本发明采用特定的相容剂将PP再生料和HDPE再生料很好的熔合在一起，采用本发明的 配方复配得到的排水波纹管专用料既具有HDPE材料的低温性能与耐老化性能，又具有PPM 料良好的刚性与耐高温性能，该专用料能够制备得到一种优异的高刚高韧、耐环境应力开 裂性能良好的波纹管专用料。本发明提供的再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料实 现了废旧PP管材和废旧HDPE管材的再生利用，并且所述排水波纹管专用料具有较好的抗冲 击性能和耐环境应力开裂性能。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描 述，但本发明不限于此。以下各实施例中，PP再生料在230°c，承重2.16kg条件下的熔融指数 为2.6g/10min;HDPE管材再生料在190°C，承重5kg条件下的熔融指数为1.3g/10min;下述实 施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说 明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。
[0025] 实施例1~8 (1)分别将废旧的PP管材和废旧的HDPE管材分拣、破碎、清洗、脱水、脱灰后挤出造粒制 备得PP管材再生料和HDPE管材再生料； (2 )称取PP再生颗粒、HDPE再生颗粒、POE-g-PE或PP-g-PE、增刚母粒、黑色母、白油加入 混合机内低速混合3~5min，再加入增塑剂、抗氧剂、润滑剂等再混合5min;将混合好的物料 通过高混搅拌机混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出并造粒;其中，步骤S1中的造粒温度 为150°C~250°C ;步骤S2中的高混搅拌机的转速为1 OOOrpm，混合时间为8min;步骤S2中所 述双螺杆挤出机的转速为400rpm，输送段温度为90~140°C，熔融段温度为140~180°C，均 化段温度为180~230°C，螺杆长径比大于40:1。
[0026] (3)将造粒好的物料进行包装，即得到HDPE相容改性PP排水波纹管专用料。
[0027]表1各实施例和对比例的PP排水波纹管专用料的配方
[0028]其中，实施例1中所述POE-g-PE接枝物的接枝率为20%，在190°C，承重2.16kg条件 下的恪融指数为2g/10min; 实施例2中所述POE-g-PE接枝物的接枝率为33%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指 数为 4.4g/10min; 实施例3中所述POE-g-PE接枝物的接枝率为38%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指 数为 6.8g/10min; 实施例4中所述POE-g-PE接枝物的接枝率为35%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指 数为 5.5g/10min; 实施例5中PP-g-PE接枝物的接枝率为22%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为 2.8g/10min； 实施例6中PP-g-PE接枝物的接枝率为33%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为 5.5g/10min； 实施例7中PP-g-PE接枝物的接枝率为40%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为 3.8g/10min； 实施例8中PP-g-PE接枝物的接枝率为35%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为 5.9g/10min； 对照例1~3 制备方法同实施例1~8,主要区别在于对照例1中未加入任何相容剂，对照例2中加入 EPR，对照例3中加入PP-g-MAH作为相容改性剂。
[0029] 试验例:实施例1~8及对照例1~3的专用料性能的测试 对实施例1~8及对照例1~3的专用料按照如下方法进行测试，测试结果见下表1。
[0030] (1)抗冲击性能根据GB/T 1843-2008的测定方法进行测定； (2) 耐环境应力开裂性能根据GB/T 1842-2008的测定方法进行测定； (3) 拉伸强度和断裂伸长率根据GB/T 1040.3-2006的测定方法进行测定。
[0031 ]表1:实施例1~8及对照例1~3的专用料的性能测试
[0032]由上表1可知，本发明制备得到的PP排水波纹管专用料的冲击强度彡40KJ/m、环境 应力开裂时间多250h、拉伸强度多30MPa、伸长率多250%均能满足标准要求，并且本发明各 实施例制备得到的波纹管专用料的悬臂梁缺口冲击强度、耐环境应力开裂性能、拉伸强度 以及断裂伸长率均显著优于各对照例，这表明本发明采用的相容剂能够将PP再生料和HDPE 再生料很好的熔合在一起，并且制备得到的排水波纹管专用料具有较好的抗冲击性能和耐 环境应力开裂性能。
【主权项】
1. 一种再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述排水波纹管专 用料按质量份数由以下原料组成： pp管材再生料 40~65份； HDPE管材再生料10~35份； 增刚母料 15~30份； 相容改性剂 5~15份； 加工助剂 1~4.5份； 其中，所述相容改性剂为P〇E-g-PE、PP-g-PE接枝物中的一种或两种。2. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 PP管材再生料在230°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为0.5~5g/10min;优选地，所述PP管 材再生料在230°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为2~4g/10min。3. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 HDPE管材再生料在190°C，承重5kg条件下的熔融指数为0.4~3g/10min;优选地，所述HDPE 管材再生料在190°C，承重5kg条件下的恪融指数为0.5~2g/10min。4. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 POE-g-PE接枝物的接枝率为20~40%，在190°C，承重2.161^条件下的熔融指数为2~78/ lOmin;优选地，所述POE-g-PE接枝物的接枝率为25~35%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔 融指数为3~6.5g/10min。5. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 PP-g-PE接枝物的接枝率为20~40%，在190°C，承重2.16kg条件下的熔融指数为2~7g/ lOmin;优选地，所述PP-g-PE接枝物的接枝率为25~35%，在190 °C，承重2.16kg条件下的熔 融指数为4~6g/10min。6. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 增刚母料为以PE为载体的含50%以上碳酸钙与滑石粉的母料。7. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 加工助剂为增塑剂、抗氧剂、润滑剂、色母粒中的一种或几种。8. 根据权利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料，其特征在于，所述 PP排水波纹管专用料的冲击强度彡40KJ/m、环境应力开裂时间彡250h、拉伸强度彡30MPa、 伸长率彡250%。9. 权利要求1~8任一权利要求所述再生HDPE相容改性再生PP排水波纹管专用料的制 备方法，其特征在于，具体操作步骤如下： S1:分别将废旧的PP管材和废旧的HDPE管材分拣、破碎、清洗、脱水、脱灰后挤出造粒制 备得PP管材再生料和HDPE管材再生料； S2:按配方称取所述各组分原料通过高混搅拌机混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤 出并造粒。10. 根据权利要求9所述制备方法，其特征在于，步骤S1中的造粒温度为150°C~250°C ; 步骤S2中的高混搅拌机的转速为300~30000rpm，混合时间为6~10min;步骤S2中所述双螺 杆挤出机的转速为100~600rpm，输送段温度为90~140 °C，熔融段温度为140~180 °C，均化 段温度为180~230°C，螺杆长径比大于40:1。
【文档编号】C08L23/12GK106046537SQ201610391999
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】刘惠文, 宋晓庆, 肖孟杰, 李计彪, 胡志华, 刘思杨, 宁红涛
【申请人】广东金发科技有限公司