一種再生hdpe相容改性再生pp排水波紋管專用料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料及其制備方法，所述排水波紋管專用料按質量份數由以下原料組成：PP管材再生料40～65份；HDPE管材再生料10～35份；增剛母料15～30份；相容改性劑5～15份；加工助劑1～4.5份；本發明提供的排水波紋管專用料實現了廢舊PP管材和廢舊HDPE管材的再生利用，并且所述排水波紋管專用料具有較好的抗沖擊性能和耐環境應力開裂性能。
【專利說明】
一種再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料及其制備 方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管 專用料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，聚丙烯(PP)管材具有耐高溫高壓、可回收利用、環保衛生、安裝簡便等優點， 使得PP管材成為推廣速度較快、發展前景較好的一種新型管材。但PP的分子鏈的等規度較 高，側鏈甲基的空間位阻使得分子鏈的柔順性降低，同時，PP在再生利用時，其分子鏈已經 經歷了部分斷裂，因此，再生PP材料本身具有低溫脆性以及耐環境應力開裂性能差等缺點， 若將再生PP材料進一步做成排水排污波紋管時，排污波紋管易因外力而導致管道破裂。
[0003] 高密度聚乙烯（HDPE)中含有-CH2-單元，其具有低溫脆化溫度低、抗應力開裂性 好、缺口敏感性低、剪切強度高、耐老化、使用壽命長、抗痕能力優異的特點，可以在-60~60 °(：溫度范圍內安全使用;并且HDPE材料的耐環境應力開裂性能也非常突出；但是，HDPE管材 再生料的機械性能和物化性能與原生料相比都有不同程度的降低，若將其直接再用于波紋 管的制備，波紋管的力學性能也較差。
[0004] 現有技術中存在大量的廢舊聚丙烯(PP)管材和高密度聚乙烯(HDPE)管材，如何實 現這些廢舊管材再生料的回收利用，并增強再生料的力學性能和物化性能成為亟需解決的 技術問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種再生HDPE相容改性再生PP排水 波紋管專用料，所述專用料實現了廢舊PP管材和廢舊HDPE管材的再生利用，并且所述排水 波紋管專用料具有較好的抗沖擊性能和耐環境應力開裂性能。
[0006] 本發明的另一目的在于提供上述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料的 制備方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，所述排水波紋管專用料按質量份數 由以下原料組成： pp管材再生料 40~65份； HDPE管材再生料 10~35份； 增剛母料 15~30份； 相容改性劑 5~15份； 加工助劑 1~4.5份； 其中，所述相容改性劑為P〇E-g_PE、PP-g-PE接枝物中的一種或兩種。
[0008] HDPE具有優異的低溫性能和耐老化性能，PP具有良好的剛性與耐高溫性，若將兩 者復合在一起，互相彌補各自的缺陷，協同發揮各自的優點則有可能形成一種高剛高韌、耐 環境應力開裂性能良好的波紋管專用料;但是HDPE管材再生料和PP管材再生料的機械性能 和物化性能與原生料相比都有不同程度的降低，兩者之間的相容性也較差，如何促進這兩 種再生料相容以實現協同增效成為HDPE管材再生料和PP管材再生料利用所需解決的技術 難題;發明人在實驗過程中嘗試了各種相容劑以改善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劑都能改善HDPE再生料與PP再生料的相容性，經過眾多嘗試之 后發現，當將P〇E-g-PE接枝物或PP-g-PE接枝物應用到HDPE管材再生料和PP管材再生料中 時，其能夠很好的促進HDPE和PP管材再生料之間相容，并且可以改善復合材料的抗沖擊性 能和耐環境應力開裂性能。
[0009] 在本發明中，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給水管 材的廢舊回收再生料，優選地，所述PP管材再生料在230°C，承重2.16kg條件下的熔融指數 為0.5~5g/10min;更為優選地，所述PP管材再生料在230 °C，承重2.16kg條件下的熔融指數 為2~4g/10min。
[0010] 在本發明中，所述HDPE管材再生料是指各類HDPE管道回收料如燃氣管、給水管等， 優選地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數為0.4~3g/10min;更為 優選地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數為0.5~2g/10min;當 HDPE管材再生料的熔融指數在上述范圍之內時，其與PP管材再生料的熔融指數較為接近， 有利于提高兩種材料之間的相容性。
[0011] 在本發明中，P〇E-g-PE、PP-g-PE接枝物的接枝率和熔融指數對HDPE和PP之間相容 性能的影響較大，若P〇E-g_PE、PP-g-PE接枝物與HDPE和PP的熔融指數相差較大，不僅會影 響復合材料的加工性能，還會導致接枝物與基體樹脂間結合不均勻，使相容效果下降;接枝 物的接枝率過高或過低都會影響HDPE與PP的相容性，并且會造成復合材料的力學性能下降 較為嚴重。
[0012] 為提高波紋管專用料的斷裂伸長率和沖擊強度，優選地，所述POE-g-PE接枝物的 接枝率為20~40%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為2~7g/10min;更為優選地，所 述卩(^1-1^接枝物的接枝率為25~35%，在190°(：，承重2.161^條件下的熔融指數為3~ 6 · 5g/10min〇
[0013] 為提高波紋管專用料的拉伸強度、斷裂伸長率和沖擊強度，優選地，所述PP-g-PE 接枝物的接枝率為20~40%，在190 °C，承重2.16kg條件下的熔融指數為2~7g/10min;更為 優選地，所述PP-g-PE接枝物的接枝率為25~35%，在190 °C，承重2.16kg條件下的熔融指數 為4~6g/10min。
[0014] 本發明中，添加增剛母料有助于提高波紋管專用料的模量，進而提升波紋管的環 剛度。優選地，所述增剛母料為以PE為載體的含50%以上碳酸鈣與滑石粉的母粒。
[0015] 優選地，所述加工助劑為增塑劑、抗氧劑、潤滑劑、色母粒中的一種或幾種。
[0016] 優選地，所述色母粒為黑色的PE基色母，炭黑含量在45~50%之間，更為優選地，可 以選用商品牌號為2080、3025A、PE2772的色母粒。
[0017]優選地，所述增塑劑選自石蠟（白油）、氯化聚乙烯、聚乙烯蠟、鄰苯二甲酸二辛脂、 鄰苯二甲酸丁酯、鄰苯二甲酸C7-K)醇中的一種或幾種。
[0018]優選地，所述潤滑劑選自亞乙基雙硬脂酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂 酸中的一種或幾種。
[0019] 優選地，所述抗氧劑選自硫代二丙酸雙月桂酯、三(2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸 酯、四[3-(3,5_二叔丁基-4-羥苯基）丙酸]季戊醇酯、（β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯 基）丙酸十八碳醇酯、1，3,5-三(3,5_二叔丁基-4-羥基芐基)-1，3,5_三嗪-2,4,6(1Η， 3Η，5Η)_三酮、3-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八烷醇酯中的一種或幾種。
[0020] 優選地，所述ΡΡ排水波紋管專用料的沖擊強度彡40KJ/m、環境應力開裂時間彡 250h、拉伸強度彡30MPa、伸長率彡250%。
[0021] 上述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料的制備方法，具體操作步驟如 下： S1:分別將廢舊的PP管材和廢舊的HDPE管材分揀、破碎、清洗、脫水、脫灰后擠出造粒制 備得PP管材再生料和HDPE管材再生料； S2:按配方稱取所述各組分原料通過高混攪拌機混合均勻，然后通過雙螺桿擠出機擠 出并造粒。
[0022]優選地，步驟S1中的造粒溫度為150°C~250°C ;所述高混攪拌機的轉速為300~ 30000rpm，混合時間為6~lOmin; 所述雙螺桿擠出機的轉速為100~600rpm，輸送段溫度為90~140°C，熔融段溫度為140 ~180°C，均化段溫度為180~230°C，螺桿長徑比大于40:1。
[0023] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果： 本發明采用特定的相容劑將PP再生料和HDPE再生料很好的熔合在一起，采用本發明的 配方復配得到的排水波紋管專用料既具有HDPE材料的低溫性能與耐老化性能，又具有PPM 料良好的剛性與耐高溫性能，該專用料能夠制備得到一種優異的高剛高韌、耐環境應力開 裂性能良好的波紋管專用料。本發明提供的再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料實 現了廢舊PP管材和廢舊HDPE管材的再生利用，并且所述排水波紋管專用料具有較好的抗沖 擊性能和耐環境應力開裂性能。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例對本發明做進一步的描述。這些實施例僅是對本發明的典型描 述，但本發明不限于此。以下各實施例中，PP再生料在230°c，承重2.16kg條件下的熔融指數 為2.6g/10min;HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數為1.3g/10min;下述實 施例中所用的試驗方法如無特殊說明，均為常規方法，所使用的原料，試劑等，如無特殊說 明，均為可從常規市場等商業途徑得到的原料和試劑。
[0025] 實施例1~8 (1)分別將廢舊的PP管材和廢舊的HDPE管材分揀、破碎、清洗、脫水、脫灰后擠出造粒制 備得PP管材再生料和HDPE管材再生料； (2 )稱取PP再生顆粒、HDPE再生顆粒、POE-g-PE或PP-g-PE、增剛母粒、黑色母、白油加入 混合機內低速混合3~5min，再加入增塑劑、抗氧劑、潤滑劑等再混合5min;將混合好的物料 通過高混攪拌機混合均勻，然后通過雙螺桿擠出機擠出并造粒;其中，步驟S1中的造粒溫度 為150°C~250°C ;步驟S2中的高混攪拌機的轉速為1 OOOrpm，混合時間為8min;步驟S2中所 述雙螺桿擠出機的轉速為400rpm，輸送段溫度為90~140°C，熔融段溫度為140~180°C，均 化段溫度為180~230°C，螺桿長徑比大于40:1。
[0026] (3)將造粒好的物料進行包裝，即得到HDPE相容改性PP排水波紋管專用料。
[0027]表1各實施例和對比例的PP排水波紋管專用料的配方
[0028]其中，實施例1中所述POE-g-PE接枝物的接枝率為20%，在190°C，承重2.16kg條件 下的恪融指數為2g/10min; 實施例2中所述POE-g-PE接枝物的接枝率為33%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指 數為 4.4g/10min; 實施例3中所述POE-g-PE接枝物的接枝率為38%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指 數為 6.8g/10min; 實施例4中所述POE-g-PE接枝物的接枝率為35%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指 數為 5.5g/10min; 實施例5中PP-g-PE接枝物的接枝率為22%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為 2.8g/10min； 實施例6中PP-g-PE接枝物的接枝率為33%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為 5.5g/10min； 實施例7中PP-g-PE接枝物的接枝率為40%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為 3.8g/10min； 實施例8中PP-g-PE接枝物的接枝率為35%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為 5.9g/10min； 對照例1~3 制備方法同實施例1~8,主要區別在于對照例1中未加入任何相容劑，對照例2中加入 EPR，對照例3中加入PP-g-MAH作為相容改性劑。
[0029] 試驗例:實施例1~8及對照例1~3的專用料性能的測試 對實施例1~8及對照例1~3的專用料按照如下方法進行測試，測試結果見下表1。
[0030] (1)抗沖擊性能根據GB/T 1843-2008的測定方法進行測定； (2) 耐環境應力開裂性能根據GB/T 1842-2008的測定方法進行測定； (3) 拉伸強度和斷裂伸長率根據GB/T 1040.3-2006的測定方法進行測定。
[0031 ]表1:實施例1~8及對照例1~3的專用料的性能測試
[0032]由上表1可知，本發明制備得到的PP排水波紋管專用料的沖擊強度彡40KJ/m、環境 應力開裂時間多250h、拉伸強度多30MPa、伸長率多250%均能滿足標準要求，并且本發明各 實施例制備得到的波紋管專用料的懸臂梁缺口沖擊強度、耐環境應力開裂性能、拉伸強度 以及斷裂伸長率均顯著優于各對照例，這表明本發明采用的相容劑能夠將PP再生料和HDPE 再生料很好的熔合在一起，并且制備得到的排水波紋管專用料具有較好的抗沖擊性能和耐 環境應力開裂性能。
【主權項】
1. 一種再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述排水波紋管專 用料按質量份數由以下原料組成： pp管材再生料 40~65份； HDPE管材再生料10~35份； 增剛母料 15~30份； 相容改性劑 5~15份； 加工助劑 1~4.5份； 其中，所述相容改性劑為P〇E-g-PE、PP-g-PE接枝物中的一種或兩種。2. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 PP管材再生料在230°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為0.5~5g/10min;優選地，所述PP管 材再生料在230°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為2~4g/10min。3. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數為0.4~3g/10min;優選地，所述HDPE 管材再生料在190°C，承重5kg條件下的恪融指數為0.5~2g/10min。4. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 POE-g-PE接枝物的接枝率為20~40%，在190°C，承重2.161^條件下的熔融指數為2~78/ lOmin;優選地，所述POE-g-PE接枝物的接枝率為25~35%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔 融指數為3~6.5g/10min。5. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 PP-g-PE接枝物的接枝率為20~40%，在190°C，承重2.16kg條件下的熔融指數為2~7g/ lOmin;優選地，所述PP-g-PE接枝物的接枝率為25~35%，在190 °C，承重2.16kg條件下的熔 融指數為4~6g/10min。6. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 增剛母料為以PE為載體的含50%以上碳酸鈣與滑石粉的母料。7. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 加工助劑為增塑劑、抗氧劑、潤滑劑、色母粒中的一種或幾種。8. 根據權利要求1所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料，其特征在于，所述 PP排水波紋管專用料的沖擊強度彡40KJ/m、環境應力開裂時間彡250h、拉伸強度彡30MPa、 伸長率彡250%。9. 權利要求1~8任一權利要求所述再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料的制 備方法，其特征在于，具體操作步驟如下： S1:分別將廢舊的PP管材和廢舊的HDPE管材分揀、破碎、清洗、脫水、脫灰后擠出造粒制 備得PP管材再生料和HDPE管材再生料； S2:按配方稱取所述各組分原料通過高混攪拌機混合均勻，然后通過雙螺桿擠出機擠 出并造粒。10. 根據權利要求9所述制備方法，其特征在于，步驟S1中的造粒溫度為150°C~250°C ; 步驟S2中的高混攪拌機的轉速為300~30000rpm，混合時間為6~10min;步驟S2中所述雙螺 桿擠出機的轉速為100~600rpm，輸送段溫度為90~140 °C，熔融段溫度為140~180 °C，均化 段溫度為180~230°C，螺桿長徑比大于40:1。
【文檔編號】C08L23/12GK106046537SQ201610391999
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】劉惠文, 宋曉慶, 肖孟杰, 李計彪, 胡志華, 劉思楊, 寧紅濤
【申請人】廣東金發科技有限公司