阅读说明：本技术 一种阻燃聚乙烯通信管及其制备方法 (Flame-retardant polyethylene communication pipe and preparation method thereof ) 是由 章振华 陈毅明 裘杨燕 孙东华 王进 陈建 汤成群 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及通信管道技术领域,公开了一种阻燃聚乙烯通信管及其制备方法,原材料包括低密度聚乙烯60-80份,低密度聚乙烯包覆红磷料20-30份,抗氧剂1-2份,增韧剂1.2-1.6份,润滑剂3-4份；制备时,将低密度聚乙烯熔融,在搅拌状态下加入抗氧剂、增韧剂和润滑剂,搅拌均匀,得到第一混合物,挤出造粒,获得A料粒；将低密度聚乙烯包覆红磷料中加入抗氧剂,熔融,在2000-3000r/min的速度下搅拌5-10min后,得到第二混合物,挤出造粒,获得B料粒；将A1中和步骤A2中得到的A料粒和B料粒混合均匀,然后投入到双螺杆挤出机中挤出,得到聚乙烯通信管材料。本发明能够在保证聚乙烯通信管具有阻燃性能的同时保证具有良好的力学性能。(The invention relates to the technical field of communication pipelines and discloses a flame-retardant polyethylene communication pipe and a preparation method thereof, wherein the raw materials comprise 60-80 parts of low-density polyethylene, 20-30 parts of low-density polyethylene-coated red phosphorus material, 1-2 parts of antioxidant, 1.2-1.6 parts of flexibilizer and 3-4 parts of lubricant; during preparation, melting the low-density polyethylene, adding the antioxidant, the toughening agent and the lubricant under a stirring state, uniformly stirring to obtain a first mixture, and extruding and granulating to obtain material particles A; adding an antioxidant into the low-density polyethylene coated red phosphorus material, melting, stirring at the speed of 2000-3000r/min for 5-10min to obtain a second mixture, and extruding and granulating to obtain material B particles; and D, uniformly mixing the pellets A and B obtained in the step A2 and neutralizing the pellets A1, and then putting the mixture into a double-screw extruder for extrusion to obtain the polyethylene communication pipe material. The invention can ensure that the polyethylene communication pipe has flame retardant property and good mechanical property.)

一种阻燃聚乙烯通信管及其制备方法

技术领域

本发明涉及通信管道技术领域，尤其涉及一种阻燃聚乙烯通信管及其制备方法。

背景技术

近年来，随着城市化建设的日益进行，通信管网的建设也在如火如荼的进行。而聚乙烯是一种由乙烯经聚合制得的热塑性树脂，由于其无臭、无毒，化学稳定性好，且在室温下耐大部分酸碱的特性，适合于用以制备通信管。但现有的聚乙烯管道存在一些缺陷，有时因为一些不可抗拒的自然原因或人为造成的原因，导致其燃烧，造成一些难以处理的后果。

为避免通信管在使用中着火燃烧，目前一般习惯于在聚乙烯通信管中添加阻燃剂，在阻燃剂中，目前添加最多的为红磷阻燃剂，因为红磷阻燃剂有着理性的阻燃性能，添加到材料中可让材料间接拥有阻燃的性能，有效防止起火。但是目前对于红磷阻燃剂的研究和应用还存着着一些亟待解决的发展难题。

红磷阻燃剂应用于聚乙烯通信管，其主要问题在于红磷的加工特性比较差，与聚乙烯树脂的相容性也不太好、加工制作的聚乙烯通信管存在力学性能较差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种阻燃聚乙烯通信管及其制备方法，能够在保证聚乙烯通信管具有阻燃性能的同时保证具有良好的力学性能。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种阻燃聚乙烯通信管，按质量份数，包括以下的原材料：低密度聚乙烯60-80份，低密度聚乙烯包覆红磷料20-30份，抗氧剂1-2份，增韧剂1.2-1.6份，润滑剂3-4份。

进一步，所述阻燃聚乙烯通信管，按质量份数包括以下的原材料：低密度聚乙烯70份，低密度聚乙烯包覆红磷料25份，抗氧剂1.5份，增韧剂1.4份，润滑剂3.5份。

进一步，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114或抗氧剂CA中的一种或多种。

进一步，所述增韧剂为聚辛烯和聚乙烯的共聚物、马来酸酐接枝聚辛烯和聚乙烯的共聚物中的任一种。

进一步，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。季戊四醇硬脂酸酯具有优良的润滑性能，并且与聚乙烯的相容性较好。

一种阻燃聚乙烯通信管的制备方法，包括以下步骤，

A1、将低密度聚乙烯在100-120℃的温度下熔融，在搅拌状态下加入抗氧剂、增韧剂和润滑剂，搅拌均匀，得到第一混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；

A2、将低密度聚乙烯包覆红磷料中加入抗氧剂，然后在100-120℃的温度下熔融，在2000-3000r/min的速度下搅拌5-10min后，得到第二混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得B料粒；

A3、将A1中和步骤A2中得到的A料粒和B料粒混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到聚乙烯通信管材料；

A4、将聚乙烯通信管材料塑化成型成为聚乙烯通信管。

进一步，所述步骤A1和A2中使用的抗氧剂的比例为7:3。

进一步，所述步骤A1和A2中，在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为38r/min，牵引速度为38r/min。

进一步，所述步骤A3中在单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为180℃，185℃，190℃，200℃，螺杆转速为20rpm。

进一步，所述低密度聚乙烯包覆红磷料的制备方法，包括以下步骤，

B1、将粒径1-3um低密度聚乙烯的加入到NaOH溶液中10-20min，侵泡结束后，先用去离子水洗净，干燥备用；

B2、将低密度聚乙烯和红磷浸入乙醇中，然后在超声搅拌状态下利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为2-3ns，波长为1064nm，功率为2-3W，重复频率为10kHz；

B3、加工完成后，在超声分散下保持1-3h，再在2Mpa的压力下，通过物理气相沉积法的方式使得红磷填充于低密度聚乙烯的微孔中；

B4、在60-70℃的温度下，逐渐蒸发完毕乙醇，得到密度聚乙烯包覆红磷料。

本发明的有益效果：

本发明的聚乙烯通信管中添加低密度聚乙烯包覆红磷料，低密度聚乙烯包覆红磷料在制备时先通过在低密度聚乙烯上进行纳秒打孔，在打孔的过程中，在低密度聚乙烯中填充红磷；若聚乙烯通信管在发生燃烧时，填充到聚乙烯通信管的红磷可以起到阻燃的功能。因为红磷添加进入聚乙烯管中为采用打孔添加的方式，添加进去之后其在不影响聚乙烯管力学性能的情况下，提升聚乙烯的阻燃性能。

具体实施方式

以下将结合实施例1-实施例4对本发明进行详细说明：

实施例1、

A1、将70kg低密度聚乙烯在110℃的温度下熔融，在搅拌状态下加入1.0kg抗氧剂、1.4kg增韧剂和3.5kg季戊四醇硬脂酸酯，搅拌均匀，得到第一混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114或抗氧剂CA中的一种或多种，本实施例优选为抗氧剂1076。增韧剂为聚辛烯和聚乙烯的共聚物、马来酸酐接枝聚辛烯和聚乙烯的共聚物中的任一种，本实施例优选为聚辛烯和聚乙烯的共聚物。

A2、将25kg低密度聚乙烯包覆红磷料中加入0.45kg抗氧剂，然后在110℃的温度下熔融，在2500r/min的速度下搅拌7.5min后，得到第二混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得B料粒；在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为38r/min，牵引速度为38r/min。

A3、将A1中和步骤A2中得到的A料粒和B料粒混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到聚乙烯通信管材料；单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为180℃，185℃，190℃，200℃，螺杆转速为20rpm。

A4、将聚乙烯通信管材料塑化成型成为聚乙烯通信管。

其中低密度聚乙烯包覆红磷料的制备方法，包括以下步骤，

B1、将粒径2um低密度聚乙烯的加入到NaOH溶液中15min，侵泡结束后，先用去离子水洗净，干燥备用；

B2、将低密度聚乙烯和红磷浸入乙醇中，然后在超声搅拌状态下利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为2.5ns，波长为1064nm，功率为2.5W，重复频率为10kHz；

B3、加工完成后，在超声分散下保持2h，再在2Mpa的压力下，通过物理气相沉积法的方式使得红磷填充于低密度聚乙烯的微孔中；

B4、在65℃的温度下，逐渐蒸发完毕乙醇，得到密度聚乙烯包覆红磷料。

实施例2、

A1、将60kg低密度聚乙烯在100℃的温度下熔融，在搅拌状态下加入0.7kg抗氧剂、1.2kg增韧剂和3kg季戊四醇硬脂酸酯，搅拌均匀，得到第一混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114或抗氧剂CA中的一种或多种，本实施例优选为抗氧剂3114。增韧剂为聚辛烯和聚乙烯的共聚物、马来酸酐接枝聚辛烯和聚乙烯的共聚物中的任一种，本实施例优选为马来酸酐接枝聚辛烯和聚乙烯的共聚物。

A2、将20kg低密度聚乙烯包覆红磷料中加入0.3kg抗氧剂，然后在100℃的温度下熔融，在2000r/min的速度下搅拌5min后，得到第二混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得B料粒；在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为38r/min，牵引速度为38r/min。

A3、将A1中和步骤A2中得到的A料粒和B料粒混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到聚乙烯通信管材料；单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为180℃，185℃，190℃，200℃，螺杆转速为20rpm。

A4、将聚乙烯通信管材料塑化成型成为聚乙烯通信管。

其中低密度聚乙烯包覆红磷料的制备方法，包括以下步骤，

B1、将粒径1um低密度聚乙烯的加入到NaOH溶液中10min，侵泡结束后，先用去离子水洗净，干燥备用；

B2、将低密度聚乙烯和红磷浸入乙醇中，然后在超声搅拌状态下利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为2ns，波长为1064nm，功率为2W，重复频率为10kHz；

B3、加工完成后，在超声分散下保持1h，再在2Mpa的压力下，通过物理气相沉积法的方式使得红磷填充于低密度聚乙烯的微孔中；

B4、在60℃的温度下，逐渐蒸发完毕乙醇，得到密度聚乙烯包覆红磷料。

实施例3、

A1、将80kg低密度聚乙烯在120℃的温度下熔融，在搅拌状态下加入1.4kg抗氧剂、1.6kg增韧剂和4kg季戊四醇硬脂酸酯，搅拌均匀，得到第一混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得A料粒；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂3114或抗氧剂CA中的一种或多种，本实施例优选为抗氧剂CA。增韧剂为聚辛烯和聚乙烯的共聚物、马来酸酐接枝聚辛烯和聚乙烯的共聚物中的任一种，本实施例优选为聚辛烯和聚乙烯的共聚物。

A2、将30kg低密度聚乙烯包覆红磷料中加入0.6kg抗氧剂，然后在120℃的温度下熔融，在3000r/min的速度下搅拌10min后，得到第二混合物，将第一混合物投入同向啮合平行双螺杆造粒机中，挤出造粒，获得B料粒；在同向啮合平行双螺杆造粒机中，各阶段挤出造粒的工艺条件为：第一段温度为140℃，第二段温度为150℃，第三段温度为160℃，第四段温度为180℃，第五段温度为190℃，第六段温度为200℃，机头温度为195℃，熔体温度为190℃，喂料速度为19.5r/min，主机转速为38r/min，牵引速度为38r/min。

A3、将A1中和步骤A2中得到的A料粒和B料粒混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中挤出，得到聚乙烯通信管材料；单螺杆挤出机工艺条件为：机筒温度为180℃，185℃，190℃，200℃，螺杆转速为20rpm。

A4、将聚乙烯通信管材料塑化成型成为聚乙烯通信管。

其中低密度聚乙烯包覆红磷料的制备方法，包括以下步骤，

B1、将粒径3um低密度聚乙烯的加入到NaOH溶液中20min，侵泡结束后，先用去离子水洗净，干燥备用；

B2、将低密度聚乙烯和红磷浸入乙醇中，然后在超声搅拌状态下利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为3ns，波长为1064nm，功率为3W，重复频率为10kHz；

B3、加工完成后，在超声分散下保持3h，再在2Mpa的压力下，通过物理气相沉积法的方式使得红磷填充于低密度聚乙烯的微孔中；

B4、在70℃的温度下，逐渐蒸发完毕乙醇，得到密度聚乙烯包覆红磷料。

实施例4、

实施例4与实施例1对比，其区别仅仅在于实施例4中未添加低密度聚乙烯包覆红磷料。低密度聚乙烯为95kg。

对实施例1-实施例4制备的聚乙烯通信管，分别对各个实施例的通信管进行抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学指标的检测，得到如下表的数据：

从上述的试验结果，可以看出：

1、从实施例1与实施例2、实施例3的对比，可以看出，采用实施例1的通信管配方，生产出来的通信管的抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学性能最优，阻燃等级相同。

2、从实施例1与实施例4的对比，本发明在达到基本相同的抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率等力学性能的情况下，阻燃性能更高。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。