[发明专利]具有保温、增韧功能的空心玻璃微珠复合管道的配制方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机材料增强、增韧、降低有机材料导热系数的新材料技术领域。特别涉及到用微米级空心玻璃微珠经表面包覆处理后同PP或PE材料混合，用双螺杆挤出机挤出造粒，使微米级空心玻璃微珠均匀分散在聚合物中，形成稳定的功能型微米粒子-高分子聚合物复合结构。

技术背景：

聚合物PP、PE作为结构材料，强度、韧性和导热性是三个重要的力学性能指标。由于填充刚性粒子比填充橡胶粒子能在增韧的同时增加材料的刚性、强度，部分材料还能降低导热系数。因此，自上世纪80年代起，无机刚性粒子增韧聚合物成为高分子材料研究的热点之一。空心玻璃微珠(Hollow glass beads简称HGB)与其他无机填料相比，具有质轻、导热系数低、耐高低温、电绝缘性和热稳定性、耐腐蚀等优点，在塑料工业中得到广泛应用。本发明技术主要是通过对HGB表面的有效包覆处理，选择适当的粒径、重量比例和改性方法，以提高HGB在PP或PE中的分散均匀性，继而实现对聚合物材料的增强、增韧和降低导热系数。

研究表明，复合材料的冲击强度首先随HGB含量的增加而增大，当HGB用量超过用量一定值后，冲击强度又随着HGB含量的增加而降低。HGB的粒径越小，增韧效果越明显，但导热系数降低效果不大。偶联剂的存在可以明显改善HGB在基体中的分散，进而达到较好的增强、增韧的效果。对于PP/HGB复合材料，要求基体材料的最低冲击强度微2KJ/m²；对于PE/HGB复合材料，要求基体材料的最低冲击强度5.2KJ/m²。

发明内容：

本发明的目的是：利用微米级空心玻璃微珠材料所显示出来的特殊物理特性，来实现PP/PE管道保温、增韧。

本发明的目的是通过一下方法来实现的：

所述的微米级空心玻璃微珠，采用硅烷偶联剂喷雾包覆与PP或PE用强力分散混合机混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到了PP(PE)/HGB复合材料。用二台挤出机在复合共挤模下生产出的三层复合管道，其中PP(PE)/HGB材料在中间层。

前述微米级空心玻璃微珠表面包覆用硅烷偶联剂。所述的微米级空心玻璃微珠指空心漂珠又称空心玻璃球，具有微小、空心、耐高温和电绝缘性能优良等特性，是一种新型、多功能的无机材料。它的化学成分：SiO₂ 52.1％，Al₂O₃ 25.21％，Fe₂O₃ 4.95％，CaO 1.86％，MgO 1.17％。粒径：2～200微米，壁厚：为直径的5～30％，比重：0.5～0.7，容重：310～340公斤/米³，熔点：1300～1600℃。

本发明所述的PP为PP-H、PP-B、PP-R、PP-RCT中的一种。

本发明所述的PE为HD-PE、LLD-PE、MD-PE、PE-RT中的一种。

本发明所述的微米级空心玻璃微珠指其粒径为≤5um。

本发明所述的硅烷偶联剂为KH550，其用量为HGB的1～2％。

本发明所述的PP(PE)/HGB复合材料，PP(PE)含量为97～65％；HGB含量为2～34％；其它助剂为1％左右。

下面就结合具体实例加以说明：

实例1

生产工艺：

称取HGB材料放入高速搅拌机中，用丙酮溶剂稀释KH550后，边搅拌HGB材料，边倒入KH550，温度控制在50～80度之间，搅拌时间约为5～8分钟，搅拌机转速为1000转/分。

称取一定量的PP-RCT、包覆好的HGB、抗氧剂1010、168、润滑剂EBS、成核剂纳米CaCO₃等，一起倒入高速搅拌机中搅拌5分钟，温度控制在70度左右。

将混合好的材料用双螺杆挤出机挤出，挤出机各段温度控制在170～230度之间，用水下切粒机切粒，生产出PP-RCT/HGB复合材料。

用二台挤出机分别挤出PP-RCT和PP-RCT/HGB材料，用复合共挤模生产出PP-RCT/HGB材料为中间层，PP-RCT为内外层的三层复合管道。

PP-RCT/HGB复合材料配方材料的重量百分比为：

PP-RCT：     78％

HGB：        20％

1010、168    0.5％

EBS          0.5％

纳米CaCO₃    1％