[发明专利]一种高密度聚乙烯微孔发泡管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于管材制备技术领域，具体涉及一种高密度聚乙烯微孔发泡管材及其制备方法。

背景技术

聚乙烯的发泡技术的近年来有了很大的发展，其发泡制品具有质轻、耐腐蚀、隔热、绝缘等优点。低密度聚乙烯的发泡性能较好，发泡倍率可以达到45倍，被广泛的用于保温和包装材料。相比于低密度聚乙烯，高密度聚乙烯的发泡性能较差，但是高密度聚乙烯的发泡制品具有更好的强度和刚性、耐热性能，可以用来生产某些低压给水和外护套管材。

但通常高密度聚乙烯发泡泡孔较大，导致比强度下降明显，材料性价比不高，为了改善聚乙烯发泡材料的性能，进而拓宽聚乙烯发泡材料的应用领域，目前发泡工艺中最为热门的研究课题之一就是微孔发泡。微孔发泡显著地提高了发泡材料的力学性能，同时赋予聚合物优异的崭新的性能，成为众多科研人员研究的新领域、新方向。就微孔发泡材料而言，泡孔的直径比较小，约在1-100微米。从聚乙烯微孔发泡的工艺选择上，物理发泡需专用输送物理发泡剂的设备，或增加很繁琐的工艺，成本较高。而化学法微孔发泡设备简单，但是发泡过程的吸放热不利于挤出加工的稳定，会造成泡孔尺寸不均匀，导致性能不稳定。加之聚乙烯管材挤出工序复杂，工艺控制难度大，目前少有化学法微孔发泡技术在聚乙烯管材上的应用研究报道。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可以连续生产均匀致密的闭孔发泡聚乙烯管材的高密度聚乙烯微孔发泡管材及其制备方法。

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于包括以下重量份的组分：

高密度聚乙烯100份线性低密度聚乙烯5~10份

主发泡剂1~8份辅助发泡剂0.5~4份

发泡助剂0.5~4份成核剂1~5份

偶联剂0.1~0.5份分散剂0.2~1份 抗氧剂0.5~2份

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于所述的高密度聚乙烯为管材专用料或者中空料，其熔融指数为0.15~1.5g/10min。

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于所述的主发泡剂为碳酸氢钠，其粉体为粒径1~10微米的粉体，所述的辅助发泡剂为柠檬酸、柠檬酸三甲酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三辛酯和偶氮二甲酰胺中的一种或几种的混合物。

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于所述的发泡助剂为硬脂酸锌、氧化锌、硬脂酸和芥酸酰胺中的一种或几种的混合物。

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于所述的成核剂为硫酸钙晶须、链状结构的纳米碳酸钙、柠檬酸钠、超细滑石粉、二氧化钛中的任意一种。

所述的一种高密度聚乙烯微孔发泡管材，其特征在于所述的偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯中的任意一种；所述的分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、乙烯基双硬脂酰胺的中一种或两种混合物；所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂330或抗氧剂168中的一种或两种混合物。

所述的高密度聚乙烯微孔发泡管材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）制备复合发泡剂：将主发泡剂与发泡助剂在打粉机中混合2-4分钟，对主发泡剂进行活化；接着加入辅助发泡剂，搅拌1~3分钟，均匀后将物料放出，制得复合发泡剂；

2）成核剂的分散：将线性低密度聚乙烯、成核剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂加入高速混合机中，以735转/分的低速保持50~60℃混合2~3分钟，得到成核剂预分散混合料；

3）将步骤1）得到的复合发泡剂加入到步骤2）的成核剂预分散混合料的高速混合机中，以1475转/分的高速保持70~80℃混合2~3分钟，均匀后出料，制得粉体混合料；

4）将步骤3）得到的粉体混合料和高密度聚乙烯通过失重式配料器进入单螺杆挤出机挤出得到高密度聚乙烯微孔发泡管材，螺杆输送段温度为165~185℃，熔融段和混合段温度为200~230℃，熔体泵到模头口模温度从230℃到170℃逐渐降低。

所述的高密度聚乙烯微孔发泡管材的制备方法，其特征在于螺杆输送段分为机筒一区和机筒二区；所述的机筒一区温度为165~170℃，机筒二区温度为 175~185℃。

所述的高密度聚乙烯微孔发泡管材的制备方法，其特征在于熔融段和混合段分为三区和四区，所述的三区温度为200~210℃、四区温度为220~230℃。