一種hdpe管用吸水粒子及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及管材生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種HDPE管用吸水粒子及其制備方法與應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002]HDPE管（高密度聚乙烯管）是指用HDPE為主要原料，采用擠出管胚、冷卻定型、牽 弓丨、切割等工序生產(chǎn)而成的實(shí)壁塑料管材；或經(jīng)擠出機(jī)擠出管胚后經(jīng)波紋成型機(jī)械吹制成 型的雙壁波紋管或先制成型胚，經(jīng)纏繞焊接而成的纏繞管；或擠出的帶胚與鋼帶復(fù)合成鋼 塑復(fù)合帶，再經(jīng)纏繞搭焊接而成塑鋼纏繞排水管等。規(guī)格為DN110-DN2600mm。該種管材具 有耐腐蝕、質(zhì)量輕、安裝簡便、通流量大、壽命長（50年）等優(yōu)點(diǎn)，可替代高能耗材質(zhì)（水泥、 鑄鐵、陶瓷等）制作的管材，屬環(huán)保型綠色產(chǎn)品。
[0003]HDPE管泛應(yīng)用于市政給排水工程、污水處理廠及其它重點(diǎn)工程建設(shè)中，其在產(chǎn)品 性能上主要是對環(huán)剛度及縫的拉伸強(qiáng)度有比較高的要求。為了降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的 市場競爭力，生產(chǎn)廠家在HDPE原料配方上采用一定比例的HDPE再生料，而HDPE再生料表 面或粒子內(nèi)部含有一定的水分，對生產(chǎn)工藝造成許多困難，如果不予消除則會(huì)在管材表面 形成水紋或凹陷，不但影響外觀，還對產(chǎn)品的拉伸性能有較大影響。
[0004] 為了消除HDPE再生料所含水分對HDPE管生產(chǎn)工藝及質(zhì)量的影響，傳統(tǒng)的消除水 分的方法是采用電熱風(fēng)烘干的方法來實(shí)現(xiàn)。此法存在如下缺點(diǎn)：1.能耗大，要消耗大量的 電能；2.產(chǎn)量低，由于水分的烘干要一定時(shí)間，無法提高烘干速度而影響產(chǎn)量；3.無法消除 HDPE再生粒子內(nèi)部的水分而影響產(chǎn)品的物理力學(xué)性能；4.工人的勞動(dòng)強(qiáng)度增加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種HDPE管用吸水粒子及其制備 方法與應(yīng)用，所述吸水粒子用于制備HDPE管，利用化學(xué)法消除HDPE再生料帶來的水分，從 而減低能耗，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：
[0007] -種HDPE管用吸水粒子，所述吸水粒子由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0008]
[0009] 進(jìn)一步，所述吸水粒子由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0010]
[0011] 所述的HDPE管用吸水粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0012] 1)按重量份，稱取原料：
[0013] 2)將氧化鈣和碳酸鈣投入高速混合機(jī)內(nèi)充分混合成一級混合料，待一級混合料攪 拌升溫至85-90°C時(shí)，加入偶聯(lián)劑混合成二級混合料；待二級混合料攪拌升溫至95-100°C 時(shí)，加入聚乙烯蠟混合成三級混合料，待三級混合料攪拌升溫至120_125°C時(shí)，將三級混合 料轉(zhuǎn)移到冷混機(jī)內(nèi)，并加入低密度聚乙烯混合成四級混合料，待冷混機(jī)中的四級混合料降 溫至常溫時(shí)，將四級混合料放出備用；
[0014] 3)將上述四級混合料投入平行雙螺桿擠出造粒機(jī)擠出造粒，得到吸水粒子， 擠出造粒過程，設(shè)定機(jī)筒I區(qū)溫度115-120 °C，機(jī)筒II區(qū)溫度125-130 °C，機(jī)筒III區(qū)溫度 135-140°C，機(jī)筒IV區(qū)溫度145-150°C，機(jī)筒V區(qū)溫度155-160°C，機(jī)筒VI區(qū)溫度165-170°C， 機(jī)筒VE區(qū)溫度175-180°C，機(jī)筒VID區(qū)溫度200-210°C，機(jī)筒IX區(qū)溫度185-190°C，機(jī)筒X區(qū)溫 度 150-160°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速 900-1000r/min，喂料轉(zhuǎn)速 800-900r/min，切料轉(zhuǎn)速 1200-1300r/ min〇
[0015] 所述吸水粒子通過風(fēng)道冷卻后經(jīng)振動(dòng)篩除過粉末后即可稱量包裝，由于吸水粒子 易吸水，應(yīng)采用真空密封包裝，并于干燥陰涼處存放備用。
[0016] 本發(fā)明首先對CaO進(jìn)行活化處理及造粒，得到吸水粒子，后續(xù)再應(yīng)用于制備HDPE 管，這樣更有利于CaO與塑料原料的充分混合和有效的結(jié)合，以達(dá)到消除原料中的水分又 不影響管材的力學(xué)性能的目的。
[0017] 本發(fā)明的另一目的是提供一種HDPE管用吸水粒子的應(yīng)用，具體是將所述吸水粒 子用于制備HDPE管，所述HDPE管由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0018]
[0019]優(yōu)選的，所述HDPE管由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0020]
[0021] 所述HDPE管的制備方法為：先按重量份稱取原料，并將原料混合后用單螺桿擠出 機(jī)擠出成型，得到管胚，經(jīng)定徑套冷卻定型為各種規(guī)格的實(shí)壁管材，再經(jīng)牽引切割而成高密 度聚乙烯實(shí)壁管；
[0022] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到管胚，管胚擠出后經(jīng)過波紋成 型機(jī)冷卻定型為雙壁波紋管；
[0023] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到型胚，型胚再經(jīng)纏繞搭焊而成 高密度聚乙烯纏繞管；
[0024] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到帶胚，帶胚擠出后與鋼帶復(fù)合 冷卻定型為塑鋼復(fù)合帶，再經(jīng)纏繞搭焊而成高密度聚乙烯塑鋼纏繞管。
[0025] 制備過程中，單螺桿擠出機(jī)機(jī)筒各區(qū)的溫度、機(jī)頭溫度、單螺桿擠出機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速、 牽引速度、切割長度等依據(jù)需要生產(chǎn)的HDPE管的品種及具體型號設(shè)定。
[0026] 本發(fā)明的HDPE管在生產(chǎn)過程中塑料原料（HDPE、HDPE再生料、黑色母粒）和吸水 粒子經(jīng)擠出機(jī)擠出，在機(jī)筒的熱量及螺桿的剪切力的作用下而熔化，在熔化過程中CaO與 材料中的水分起反應(yīng)生成Ca(HO) 2而均勻地分散于帶胚中，從而消除了水分對產(chǎn)品性能的 影響。
[0027] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，針對現(xiàn)有HDPE管生產(chǎn)工藝的不足，通過化學(xué)法來消除 水分，選擇一種能與水分產(chǎn)生激烈反應(yīng)的無機(jī)化學(xué)材料氧化鈣作為一種填充物，在塑料擠 出熔融過程中，與水分子發(fā)生激烈反應(yīng)而生成氫氧化鈣后均勻地分散到塑料帶材中，反應(yīng) 方程式：Ca0+H20 =Ca(OH) 2，從而徹底消除了水分對產(chǎn)品性能的影響，節(jié)約了能耗，降低了 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。應(yīng)用本發(fā)明吸水粒子生產(chǎn)的HDPE管，其外觀及物理力學(xué)性能都優(yōu)于傳統(tǒng) 烘干法生產(chǎn)的HDPE管；
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：
[0029] 一種HDPE管用吸水粒子，所述吸水粒子由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0030]
[0031] 所述的HDPE管用吸水粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0032] 1)按重量份，稱取原料：
[0033] 2)將氧化鈣和碳酸鈣投入高速混合機(jī)內(nèi)充分混合成一級混合料，待一級混合料攪 拌升溫至85-90°C時(shí)，加入偶聯(lián)劑混合成二級混合料；待二級混合料攪拌升溫至95-100°C 時(shí)，加入聚乙烯蠟混合成三級混合料，待三級混合料攪拌升溫至120_125°C時(shí)，將三級混合 料轉(zhuǎn)移到冷混機(jī)內(nèi)，并加入低密度聚乙烯混合成四級混合料，待冷混機(jī)中的四級混合料降 溫至常溫時(shí)，將四級混合料放出備用；
[0034] 3)將上述四級混合料投入平行雙螺桿擠出造粒機(jī)擠出造粒，得到吸水粒子， 擠出造粒過程，設(shè)定機(jī)筒I區(qū)溫度115-120 °C，機(jī)筒II區(qū)溫度125-130 °C，機(jī)筒III區(qū)溫度 135-140°C，機(jī)筒IV區(qū)溫度145-150°C，機(jī)筒V區(qū)溫度155-160°C，機(jī)筒VI區(qū)溫度165-170°C， 機(jī)筒VE區(qū)溫度175-180°C，機(jī)筒VID區(qū)溫度200-210°C，機(jī)筒IX區(qū)溫度185-190°C，機(jī)筒X區(qū)溫 度 150-160°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速 900-1000r/min，喂料轉(zhuǎn)速 800-900r/min，切料轉(zhuǎn)速 1200-1300r/ min〇
[0035] 本發(fā)明所述HDPE管用吸水粒子的應(yīng)用，所述吸水粒子用于制備HDPE管，所述HDPE 管由以下重量份數(shù)的原料制備而成：
[0036]
[0038] 所述HDPE管的制備方法為：先按重量份稱取原料，并將原料混合后用單螺桿擠出 機(jī)擠出成型，得到管胚，經(jīng)定徑套冷卻定型為各種規(guī)格的實(shí)壁管材，再經(jīng)牽引切割而成高密 度聚乙烯實(shí)壁管；
[0039] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到管胚，管胚擠出后經(jīng)過波紋成 型機(jī)冷卻定型為雙壁波紋管；
[0040] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到型胚，型胚再經(jīng)纏繞搭焊而成 高密度聚乙烯纏繞管；
[0041] 或者將原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到帶胚，帶胚擠出后與鋼帶復(fù)合 冷卻定型為塑鋼復(fù)合帶，再經(jīng)纏繞搭焊而成高密度聚乙烯塑鋼纏繞管。
[0042] 制備過程中，單螺桿擠出機(jī)機(jī)筒各區(qū)的溫度、機(jī)頭溫度、單螺桿擠出機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速、 牽引速度、切割長度等依據(jù)需要生產(chǎn)的HDPE管的品種及具體型號設(shè)定。
[0043] 實(shí)施例1
[0044] -種HDPE管用吸水粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0045] 1)按重量份，稱取以下各原料：
[0046]
[0047] 2)將氧化鈣和碳酸鈣投入高速混合機(jī)內(nèi)充分混合成一級混合料，待一級混合料攪 拌升溫至90°C時(shí)，加入偶聯(lián)劑混合成二級混合料；待二級混合料攪拌升溫至100°C時(shí)，加入 聚乙烯蠟混合成三級混合料，待三級混合料攪拌升溫至120°C時(shí)，將三級混合料轉(zhuǎn)移到冷混 機(jī)內(nèi)，并加入低密度聚乙烯混合成四級混合料，待冷混機(jī)中的四級混合料降溫至常溫時(shí)，將 四級混合料放出備用；
[0048] 3)將上述四級混合料投入平行雙螺桿擠出造粒機(jī)擠出造粒，得到吸水粒子，擠出 造粒過程，設(shè)定機(jī)筒I區(qū)溫度120°C，機(jī)筒II區(qū)溫度130°C，機(jī)筒III區(qū)溫度140°C，機(jī)筒IV區(qū) 溫度150°C，機(jī)筒V區(qū)溫度160°C，機(jī)筒VI區(qū)溫度165°C，機(jī)筒VE區(qū)溫度180°C，機(jī)筒VID區(qū)溫 度210°C，機(jī)筒IX區(qū)溫度190°C，機(jī)筒X區(qū)溫度160°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min，喂料轉(zhuǎn)速800r/ min，切料轉(zhuǎn)速 1200r/min。
[0049] 4)將上述步驟得到的吸水粒子真空密封包裝，存放于干燥陰涼處。
[0050] 實(shí)施例2
[0051] 應(yīng)用實(shí)施例1的吸水粒子制備HDPE管，具體包括以下步驟：
[0052] 1)先按重量份稱取以下原料，
[0053]
[0054] 2)將上述原料混合后用單螺桿擠出機(jī)擠出成型，得到管胚，經(jīng)定徑套冷卻定型各 種規(guī)格的實(shí)壁管，再經(jīng)切割而成高密度聚乙烯管；
[0055] 制備過程中，單螺桿擠出機(jī)機(jī)筒I區(qū)溫度150°C-160 °C，機(jī)筒II區(qū)溫度 160°C-170 °C，機(jī)筒III區(qū)溫度170°C-180 °C，機(jī)筒IV區(qū)溫度190°C-200 °C，機(jī)筒V區(qū)溫度 180°C_190°C，機(jī)筒VI區(qū)溫度175°C_185°C，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速1250r/min、牽引速度 900r/min。
[0056] 本實(shí)施例采用吸水粒子生產(chǎn)的HDPE管與傳統(tǒng)電熱烘干法（對照組）生產(chǎn)的HDPE 管性能測試數(shù)據(jù)對比如表1所示。結(jié)果表明，本發(fā)明生產(chǎn)的管材，其斷裂伸長率和氧化誘導(dǎo) 時(shí)間指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)烘干法生產(chǎn)的管材。
[0057]表1

[005