本发明属于塑料管材制备工艺
技术领域：
，涉及一种基于赤泥改性的高韧性pe中空壁缠绕管的制备工艺。
背景技术：
中空壁缠绕管是一种以高密度聚乙烯(hdpe)为原料，采用热态缠绕成型工艺制成的结构壁管材，具有柔韧性强、内壁光滑、流动阻力小、耐磨和耐腐的性能，具有优异的高刚度、高强度、重量轻、耐冲击性强、不易破损等特点，适用于输送水温在45℃以下的市政排水、建筑室外排水、埋地农田输排水、工业排污、道路排水、污水及废水排放系统、运动场及广场工程排水和电气电信工程等。塑料管材是绝缘材料，具有良好的电绝缘性能，但是其表面极易产生静电。工业生产环境中的悬浮粉尘与中空壁缠绕管表面相互摩擦碰撞，正负电荷重新分布，分别聚集在中空壁管材表面和粉尘上；且这些静电荷难以迁移，当静电荷聚集到一定程度就会放电产生火花，带来安全隐患，引起火灾或化学品爆炸。赤泥作为塑料填料的研究已进行了多年，且在塑料行业的应用取得了新的进展。但是并没有在pe中空壁缠绕管的应用研究。技术实现要素：发明的目的：本发明提供了一种基于赤泥改性的高韧性pe中空壁缠绕管的制备工艺，工艺简单科学，成本低廉，制得的中空壁缠绕管韧性大大提高。技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种基于赤泥改性的高韧性pe中空壁缠绕管的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量分数计，分别称取聚乙烯混合树脂100-200份、赤泥粉40-60份、双酚a型环氧树脂6-12份、改性羟基硅油10-20份、纳米氧化锌6-8份、石墨烯8-12份、增容剂6-12份、润滑剂1-3份、阻燃剂3-9份、抗氧剂0.5-1.5份、偶联剂1-3份、聚甲基丙烯酸10-20份、乙酰乙酸乙酯40-60份、乙烯基硅烷偶联剂3-5份、醋酸丁酸纤维素1-3份、十二烷基苯磺酸钠1-2份、n-甲基二乙醇胺1-3份、其他助剂和添加剂1-3份；(2)将10-20份聚甲基丙烯酸加入到40-60份乙酰乙酸乙酯中制得溶液a，搅拌机搅拌2-3h，将3-5份乙烯基硅烷偶联剂、6-8份纳米氧化锌和8-12份石墨烯粉末依次加入到上述溶液a中，超声30-40min，加入1-3份醋酸丁酸纤维素、1-2份十二烷基苯磺酸钠和1-3份n-甲基二乙醇胺，继续搅拌4-6h，得到氧化锌改性石墨烯导电溶胶；(3)将脱水后的赤泥破碎、研磨过100-300目筛得到赤泥粉，将得到的赤泥粉焙烧活化，焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为30-90min；加工焙烧活化后的赤泥粉放入混料捏合机中控制转速为1000r/min，温度为95-105℃条件下保持3-5min得活化赤泥粉出料待用；(4)然后将上述氧化锌改性石墨烯导电溶胶、活化赤泥粉、聚乙烯混合树脂、双酚a型环氧树脂、改性羟基硅油、相容剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂、其他助剂和添加剂和填充料加入到开炼机中搅拌均匀，控制开炼机温度为140-180℃混合反应15-60min，出料得到赤泥改性pe复合材料待用；(5)将上述赤泥改性pe复合材料加入双螺杆挤出机中加压塑化呈熔融状态挤出得到型坯，型坯经缠绕搭焊而成中空壁缠绕管。优选的，所述聚乙烯混合树脂包括高密度聚乙烯120-200份、低密度聚乙烯20-30份、氯化聚乙烯20-30份。优选地，所述石墨烯的粒径为500nm-1um。优选的，所述改性羟基硅油的制备方法为羟基硅油80-100份、硅烷偶联剂(kh-560)2-4份、聚甲基丙烯酸甲酯25-35份和购于无锡惠隆电子材料有限公司的水性环氧固化剂30-40份加入反应器中搅拌反应30-90min，搅拌速度为60-70r/min，温度为60-70℃。所述水性环氧固化剂属于改性混合胺类固化剂，可与水混溶，乳化双酚a型环氧树脂效果好，固化温和，固化物性能优异。优选的，所述羟基硅油为分子量为1000-3000的多羟基硅油。优选的，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或多种。优选的，所述增容剂为双马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯的一种或两种。优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙撑双油酸酰胺ebo、石蜡中的一种或多种。优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝、十二烷基硫酸钠和甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯按照比例1:1:1进行混合的复合阻燃剂。优选的，所述抗氧剂为受阻酚季铵盐改性蒙脱土；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-560。优选的，所述其他助剂和添加剂为塑料光亮剂pe蜡和/或纳米碳酸钙。上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：(1)利用乙烯基硅烷偶联剂对纳米氧化锌和石墨烯进行改性得到氧化锌改性石墨烯导电溶胶，和高密度聚乙烯树脂作用，提高了体系间的相容性，改善管材的力学性能和韧性与刚度；一方面提高了管材的成碳量，改善了管材的热稳定性；另一方面，纳米氧化锌和石墨烯配合，在体系间形成连续的导电通路，大大提高了管材的导电性，提高了管材的抗静电阻燃效果；(2)赤泥亦称红泥，从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，利用赤泥对pe复合材料进行共混改性，提高了pe管材的高刚度的同时也具有较强的韧性，而且赤泥是工业废料，变废为宝，大大节约成本的同时也有效的抑制了赤泥废料堆环境造成的污染，产生良好的经济、社会和环境循环效益；(3)羟基硅油具有较高的燃点，羟基硅油会在pe表面迁移，形成一层阻燃层，达到阻燃效果；而且改性羟基硅油中的羟基与双酚a型环氧树脂结构中的环氧基发生加成反应，提高管材的交联密度和力学强度，同时羟基硅油具有较低的表面能，赋予pe管材优异的防水性能；(4)制备方法简单科学，成本低廉，制备工艺环保，不会对环境产生污染。具体实施方式下面结合实施例，对本发明进行详细的描述。本发明公开了一种基于赤泥改性的高韧性pe中空壁缠绕管的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量分数计，分别称取聚乙烯混合树脂、赤泥粉、双酚a型环氧树脂、改性羟基硅油、纳米氧化锌、石墨烯、增容剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂、聚甲基丙烯酸、乙酰乙酸乙酯、乙烯基硅烷偶联剂、醋酸丁酸纤维素、十二烷基苯磺酸钠、n-甲基二乙醇胺、其他助剂和添加剂；(2)将聚甲基丙烯酸加入到乙酰乙酸乙酯中制得溶液a，搅拌机搅拌2-3h，将乙烯基硅烷偶联剂、纳米氧化锌和石墨烯粉末依次加入到上述溶液a中，超声30-40min，加入醋酸丁酸纤维素、十二烷基苯磺酸钠和n-甲基二乙醇胺，继续搅拌4-6h，得到氧化锌改性石墨烯导电溶胶；(3)将脱水后的赤泥破碎、研磨过100-300目筛得到赤泥粉，将得到的赤泥粉焙烧活化，焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为30-90min；加工焙烧活化后的赤泥粉放入混料捏合机中控制转速为1000r/min，温度为95-105℃条件下保持3-5min得活化赤泥粉出料待用；(4)然后将上述氧化锌改性石墨烯导电溶胶、活化赤泥粉、聚乙烯混合树脂、双酚a型环氧树脂、改性羟基硅油、相容剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、偶联剂和其他助剂和添加剂加入到开炼机中搅拌均匀，控制开炼机温度为140-180℃混合反应15-60min，出料得到赤泥改性pe复合材料待用；(5)将上述赤泥改性pe复合材料加入双螺杆挤出机中加压塑化呈熔融状态挤出得到型坯，型坯经缠绕搭焊而成中空壁缠绕管。所述改性羟基硅油的制备方法为羟基硅油、硅烷偶联剂(kh-560)、聚甲基丙烯酸甲酯和购于无锡惠隆电子材料有限公司的水性环氧固化剂加入反应器中搅拌反应30-90min，搅拌速度为60-70r/min，温度为60-70℃。所述水性环氧固化剂属于改性混合胺类固化剂，可与水混溶，乳化双酚a型环氧树脂效果好，固化温和，固化物性能优异。所述石墨烯的粒径为500nm-1um。所述羟基硅油为分子量为1000-3000的多羟基硅油。所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或多种。所述增容剂为双马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯的一种或两种。所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙撑双油酸酰胺ebo、石蜡中的一种或多种。所述阻燃剂为氢氧化铝、十二烷基硫酸钠和甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯按照比例1:1:1进行混合的复合阻燃剂。所述抗氧剂为受阻酚季铵盐改性蒙脱土；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-560。所述其他助剂和添加剂为塑料光亮剂pe蜡和/或纳米碳酸钙。表1为本发明实施例1-3中空壁缠绕管的配方用量表；表2为本发明实施例1-3改性羟基硅油组成成分表；表3为本发明实施例1-3中空壁缠绕管的抗拉伸强度、断裂伸长率、静液压强度、电阻率、氧指数的性能参数测试结果；表1实施例1-3所述的中空壁缠绕管原料配方(单位：份)表2实施例1-3改性羟基硅油的组成成分表(单位：份)实施例1实施例2实施例3羟基硅油8010090硅烷偶联剂(kh-560)243聚甲基丙烯酸甲酯253530水性环氧固化剂304035表3实施例1-3制得的高刚度抗静电中空壁缠绕管的测试结果由表3可知，采用本发明制得的中空壁缠绕管电阻率高，抗静电性能好；阻燃性好，静液压强度测试管材不破裂不渗漏，力学性能满足产品要求。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页12