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(fā)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(zhì)量份數(shù)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(fā)明提供的排水波紋管專用料實(shí)現(xiàn)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(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。
【專利說(shuō)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(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)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(shù)】
[0002] 目前，聚丙烯(PP)管材具有耐高溫高壓、可回收利用、環(huán)保衛(wèi)生、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)， 使得PP管材成為推廣速度較快、發(fā)展前景較好的一種新型管材。但PP的分子鏈的等規(guī)度較 高，側(cè)鏈甲基的空間位阻使得分子鏈的柔順性降低，同時(shí)，PP在再生利用時(shí)，其分子鏈已經(jīng) 經(jīng)歷了部分?jǐn)嗔眩虼?，再生PP材料本身具有低溫脆性以及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能差等缺點(diǎn)， 若將再生PP材料進(jìn)一步做成排水排污波紋管時(shí)，排污波紋管易因外力而導(dǎo)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(yīng)力開(kāi)裂性 好、缺口敏感性低、剪切強(qiáng)度高、耐老化、使用壽命長(zhǎng)、抗痕能力優(yōu)異的特點(diǎn)，可以在-60~60 °(：溫度范圍內(nèi)安全使用;并且HDPE材料的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能也非常突出；但是，HDPE管材 再生料的機(jī)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(xué)性能也較差。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)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(shí) 現(xiàn)這些廢舊管材再生料的回收利用，并增強(qiáng)再生料的力學(xué)性能和物化性能成為亟需解決的 技術(shù)問(wèn)題。

【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，提供一種再生HDPE相容改性再生PP排水 波紋管專用料，所述專用料實(shí)現(xiàn)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(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。
[0006] 本發(fā)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)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(zhì)量份數(shù) 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(yōu)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(fù)合在一起，互相彌補(bǔ)各自的缺陷，協(xié)同發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)則有可能形成一種高剛高韌、耐 環(huán)境應(yīng)力開(kāi)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(jī)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(jìn)這兩 種再生料相容以實(shí)現(xiàn)協(xié)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(shù) 難題;發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(jīng)過(guò)眾多嘗試之 后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將P〇E-g-PE接枝物或PP-g-PE接枝物應(yīng)用到HDPE管材再生料和PP管材再生料中 時(shí)，其能夠很好的促進(jìn)HDPE和PP管材再生料之間相容，并且可以改善復(fù)合材料的抗沖擊性 能和耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。
[0009] 在本發(fā)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(yōu)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(shù) 為0.5~5g/10min;更為優(yōu)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(shù) 為2~4g/10min。
[0010] 在本發(fā)明中，所述HDPE管材再生料是指各類HDPE管道回收料如燃?xì)夤?、給水管等， 優(yōu)選地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數(shù)為0.4~3g/10min;更為 優(yōu)選地，所述HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數(shù)為0.5~2g/10min;當(dāng) HDPE管材再生料的熔融指數(shù)在上述范圍之內(nèi)時(shí)，其與PP管材再生料的熔融指數(shù)較為接近， 有利于提高兩種材料之間的相容性。
[0011] 在本發(fā)明中，P〇E-g-PE、PP-g-PE接枝物的接枝率和熔融指數(shù)對(duì)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(shù)相差較大，不僅會(huì)影 響復(fù)合材料的加工性能，還會(huì)導(dǎo)致接枝物與基體樹(shù)脂間結(jié)合不均勻，使相容效果下降;接枝 物的接枝率過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響HDPE與PP的相容性，并且會(huì)造成復(fù)合材料的力學(xué)性能下降 較為嚴(yán)重。
[0012] 為提高波紋管專用料的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度，優(yōu)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(shù)為2~7g/10min;更為優(yōu)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(shù)為3~ 6 · 5g/10min〇
[0013] 為提高波紋管專用料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度，優(yōu)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(shù)為2~7g/10min;更為 優(yōu)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(shù) 為4~6g/10min。
[0014] 本發(fā)明中，添加增剛母料有助于提高波紋管專用料的模量，進(jìn)而提升波紋管的環(huán) 剛度。優(yōu)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(yōu)選地，所述加工助劑為增塑劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、色母粒中的一種或幾種。
[0016] 優(yōu)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(yōu)選地，可 以選用商品牌號(hào)為2080、3025A、PE2772的色母粒。
[0017]優(yōu)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(yōu)選地，所述潤(rùn)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(yōu)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(yōu)選地，所述ΡΡ排水波紋管專用料的沖擊強(qiáng)度彡40KJ/m、環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂時(shí)間彡 250h、拉伸強(qiáng)度彡30MPa、伸長(zhǎng)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(guò)高混攪拌機(jī)混合均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠 出并造粒。
[0022]優(yōu)選地，步驟S1中的造粒溫度為150°C~250°C ;所述高混攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為300~ 30000rpm，混合時(shí)間為6~lOmin; 所述雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhǎng)徑比大于40:1。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)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(fā)明的 配方復(fù)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(yōu)異的高剛高韌、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi) 裂性能良好的波紋管專用料。本發(fā)明提供的再生HDPE相容改性再生PP排水波紋管專用料實(shí) 現(xiàn)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(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。這些實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的典型描 述，但本發(fā)明不限于此。以下各實(shí)施例中，PP再生料在230°c，承重2.16kg條件下的熔融指數(shù) 為2.6g/10min;HDPE管材再生料在190°C，承重5kg條件下的熔融指數(shù)為1.3g/10min;下述實(shí) 施例中所用的試驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法，所使用的原料，試劑等，如無(wú)特殊說(shuō) 明，均為可從常規(guī)市場(chǎng)等商業(yè)途徑得到的原料和試劑。
[0025] 實(shí)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(jī)內(nèi)低速混合3~5min，再加入增塑劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑等再混合5min;將混合好的物料 通過(guò)高混攪拌機(jī)混合均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速為1 OOOrpm，混合時(shí)間為8min;步驟S2中所 述雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhǎng)徑比大于40:1。
[0026] (3)將造粒好的物料進(jìn)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(shí)施例和對(duì)比例的PP排水波紋管專用料的配方
[0028]其中，實(shí)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(shù)為2g/10min; 實(shí)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(shù)為 4.4g/10min; 實(shí)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(shù)為 6.8g/10min; 實(shí)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(shù)為 5.5g/10min; 實(shí)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(shù)為 2.8g/10min； 實(shí)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(shù)為 5.5g/10min； 實(shí)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(shù)為 3.8g/10min； 實(shí)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(shù)為 5.9g/10min； 對(duì)照例1~3 制備方法同實(shí)施例1~8,主要區(qū)別在于對(duì)照例1中未加入任何相容劑，對(duì)照例2中加入 EPR，對(duì)照例3中加入PP-g-MAH作為相容改性劑。
[0029] 試驗(yàn)例:實(shí)施例1~8及對(duì)照例1~3的專用料性能的測(cè)試 對(duì)實(shí)施例1~8及對(duì)照例1~3的專用料按照如下方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表1。
[0030] (1)抗沖擊性能根據(jù)GB/T 1843-2008的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定； (2) 耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能根據(jù)GB/T 1842-2008的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定； (3) 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率根據(jù)GB/T 1040.3-2006的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。
[0031 ]表1:實(shí)施例1~8及對(duì)照例1~3的專用料的性能測(cè)試
[0032]由上表1可知，本發(fā)明制備得到的PP排水波紋管專用料的沖擊強(qiáng)度彡40KJ/m、環(huán)境 應(yīng)力開(kāi)裂時(shí)間多250h、拉伸強(qiáng)度多30MPa、伸長(zhǎng)率多250%均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，并且本發(fā)明各 實(shí)施例制備得到的波紋管專用料的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能、拉伸強(qiáng)度 以及斷裂伸長(zhǎng)率均顯著優(yōu)于各對(duì)照例，這表明本發(fā)明采用的相容劑能夠?qū)P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(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(zhì)量份數(shù)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(jù)權(quán)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(shù)為0.5~5g/10min;優(yōu)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(shù)為2~4g/10min。3. 根據(jù)權(quán)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(shù)為0.4~3g/10min;優(yōu)選地，所述HDPE 管材再生料在190°C，承重5kg條件下的恪融指數(shù)為0.5~2g/10min。4. 根據(jù)權(quán)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(shù)為2~78/ lOmin;優(yōu)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(shù)為3~6.5g/10min。5. 根據(jù)權(quán)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(shù)為2~7g/ lOmin;優(yōu)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(shù)為4~6g/10min。6. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(rùn)滑劑、色母粒中的一種或幾種。8. 根據(jù)權(quán)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(qiáng)度彡40KJ/m、環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂時(shí)間彡250h、拉伸強(qiáng)度彡30MPa、 伸長(zhǎng)率彡250%。9. 權(quán)利要求1~8任一權(quán)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(guò)高混攪拌機(jī)混合均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠 出并造粒。10. 根據(jù)權(quán)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(jī)的轉(zhuǎn)速為300~30000rpm，混合時(shí)間為6~10min;步驟S2中所述雙螺 桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhǎng)徑比大于40:1。
【文檔編號(hào)】C08L23/12GK106046537SQ201610391999
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】劉惠文, 宋曉慶, 肖孟杰, 李計(jì)彪, 胡志華, 劉思楊, 寧紅濤
【申請(qǐng)人】廣東金發(fā)科技有限公司