核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，其原料重量份組成為：高密度聚乙烯樹脂100份，紫外線吸收劑0.3?0.5份，抗氧劑0.2?0.5份，石墨烯0.5?1份，表面處理劑0.001?0.005份。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點是高密度聚乙烯樹脂熔體強(qiáng)度得到增強(qiáng)，導(dǎo)熱效果優(yōu)異，在生產(chǎn)大口徑厚壁HDPE管材時，抗熔垂效果明顯，具有很強(qiáng)的實用性。

High Density Polyethylene Resin with Melt Strength Enhancement for Nuclear Power

The present invention relates to a high density polyethylene resin with melt strength enhancement for nuclear power. Its raw material weight composition is 100 phr of high density polyethylene resin, 0.3 phr of ultraviolet absorbent, 0.2 phr of antioxidant, 0.5 phr of graphene and 0.001 phr of surface treatment agent. The advantages of the present invention are that the melt strength of the high density polyethylene resin is enhanced, the heat conduction effect is excellent, the Anti-Sag effect is obvious in the production of large caliber and thick wall HDPE pipes, and it has strong practicability.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂
本專利技術(shù)涉及一種聚乙烯材料，具體是一種核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂。
技術(shù)介紹
高密度聚乙烯(HDPE)樹脂作為一種通用的熱塑性非極性聚合物，廣泛用于燃?xì)狻⑹姓o水、排污等領(lǐng)域。由于HDPE管材耐腐蝕、水力特性好、重量輕、使用壽命長等諸多優(yōu)點，近年來國內(nèi)外大量研究表明HDPE管材非常適合替代核電站循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)有的碳鋼管及襯塑鋼管，以解決碳鋼管和襯塑鋼管的海水腐蝕問題。但是，核級HDPE管材耐壓等級要求較高，這就需要HDPE管材的壁厚較大。一旦管材的壁厚超過80mm，其生產(chǎn)加工難度大幅提高，首先是HDPE材料的導(dǎo)熱性不佳，擠出冷卻定徑過程中管材壁厚內(nèi)部的熔融態(tài)HDPE熱量難以散發(fā)，冷卻固化速率慢；其次是在塑化過程中隨著溫度的升高，HDPE分子鏈由玻璃態(tài)到高彈態(tài)再到粘流態(tài)，粘流態(tài)的HDPE分子鏈微觀層面發(fā)生相對滑移，產(chǎn)生高流動性，使得HDPE管材厚壁內(nèi)部熔融態(tài)的材料在重力作用下沿著管壁流動，產(chǎn)生熔垂現(xiàn)象，使得HDPE管材成型過程中壁厚尺寸控制精度的難度大大提高。為生產(chǎn)核電用大口徑高壁厚的HDPE管材，必須采用高熔體強(qiáng)度的HDPE原料。目前北歐化工的HE3490LSH和沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司的P6006LS都是采用雙反應(yīng)釜聚合的低熔垂雙峰聚乙烯原料。其分子量分布呈現(xiàn)雙峰分布，其中高分子量組分由于纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)的作用能夠給提供熔體強(qiáng)度，低分子量組分保證材料的加工流動性。但是在生產(chǎn)壁厚超過100mm的HDPE管材過程中，仍會出現(xiàn)輕微的熔垂現(xiàn)象，難以保證HDPE管材壁厚的均一性。石墨烯作為新興的一種材料，除了具有較高的力學(xué)強(qiáng)度外，其導(dǎo)熱性能也是非常好(室溫下熱導(dǎo)率達(dá)到5000W/m.k)。而且分散好的石墨烯能在HDPE基體中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，微納米級的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能限制HDPE大分子鏈的滑移運(yùn)動，增強(qiáng)熔體強(qiáng)度；此外由于石墨烯在HDPE基體中形成微納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得材料的整體導(dǎo)熱性能得到提升，有利于大口徑厚壁HDPE管內(nèi)壁冷卻速度加快，提升核電HDPE管材壁厚的均一穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了一種熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，該樹脂不但增強(qiáng)了熔體強(qiáng)度，而且大大提升了材料的導(dǎo)熱率，有助于核電厚壁HDPE管材的高效生產(chǎn)。本專利技術(shù)核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，由如下重量份的原料組成：高密度聚乙烯樹脂：100份；紫外線吸收劑：0.3～0.5份；抗氧劑：0.2～0.5份；石墨烯：0.5～1份；表面處理劑0.001～0.005份。所述的高密度聚乙烯樹脂優(yōu)先為熔體流動速率4-20g/10min(190℃/21.6kg)，密度0.956-0.968g/cm3。所述的紫外線吸收劑為2，4-二羥基二苯甲酮，2-羥基-4甲氧基二苯甲酮或2-(2-羥基-3，5二羥叔丁基苯基)苯并三唑中的至少一種。所述的抗氧劑優(yōu)先為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸脂和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚復(fù)配使用。所述的石墨烯為特殊處理后的分散狀態(tài)較好的石墨烯粉。所述的表面處理劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、十八烷基胺中的一種。本專利技術(shù)的突出優(yōu)點是：高密度聚乙烯樹脂熔體強(qiáng)度得到增強(qiáng)，導(dǎo)熱效果優(yōu)異，在生產(chǎn)大口徑厚壁HDPE管材時，抗熔垂效果明顯，具有很強(qiáng)的實用性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的方法流程圖；圖2位動態(tài)頻率掃描測試結(jié)果圖。具體實施方式1、將100份的高密度聚乙烯樹脂熔體流動速率4-20g/10min(190℃/21.6kg)，密度0.956-0.968g/cm3與0.3-0.5份的紫外線吸收劑(2，4-二羥基二苯甲酮)和0.3-0.5份的抗氧劑(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸脂復(fù)配比1∶2)混合均勻。2、將上述混合物加入HAKEE轉(zhuǎn)矩流變儀混料槽中，溫度設(shè)定為190℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為30r/min，混煉時間3min后，將0.5-1份的石墨烯粉加入混料槽的同時將0.001～0.005份表面處理劑(硅烷偶聯(lián)劑)5秒鐘每滴的勻速滴加到混合物中，繼續(xù)混煉5min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45r/min。3、然后混合均勻的混合物轉(zhuǎn)移至平板壓機(jī)上，在190℃溫度下熱壓成流變測試的試樣(直徑25mm，厚度1.5mm)。4、用AR2000EX應(yīng)力控制型流變儀，采用25mm直徑的平板夾具，測試gap值為1mm。為保證試樣流變性能的測定是在材料的線性粘彈區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)變量設(shè)定為1.0％，測量頻率范圍為0.01～100Hz，測試溫度190℃。5、用DZDR-P導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測定試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。通過本專利技術(shù)制備的核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，相對于原配方高密度聚乙烯樹脂，零剪切速率時熔體強(qiáng)度提升近4倍；材料的導(dǎo)熱性能提高了20％。對于生產(chǎn)大口徑厚壁HDPE管材的抗熔垂效果十分明顯。以上所述，僅為本專利技術(shù)較佳的具體實施方式，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術(shù)人員在本專利技術(shù)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本專利技術(shù)的技術(shù)方案及其專利技術(shù)構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，其特征在于由如下重量份的原料組成：高密度聚乙烯樹脂：100份紫外線吸收劑：0.3～0.5份抗氧劑：0.2～0.5份石墨烯：0.5～1份表面處理劑0.001～0.005份。

【技術(shù)特征摘要】
1.核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，其特征在于由如下重量份的原料組成：高密度聚乙烯樹脂：100份紫外線吸收劑：0.3～0.5份抗氧劑：0.2～0.5份石墨烯：0.5～1份表面處理劑0.001～0.005份。2.如權(quán)利要求1所述的核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，其特征在于：所述的高密度聚乙烯樹脂是熔體流動速率是4-20g/10min(190℃/21.6kg)，密度是0.956-0.968g/cm3。3.如權(quán)利要求1所述的核電用熔體強(qiáng)度增強(qiáng)的高密度聚乙烯樹脂，其特征在于：所述的紫外線吸收劑是2，4-二羥基二苯甲酮，2-羥基-4甲氧基二苯甲酮或2-(2-羥基-3，5二羥...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮建，魏作友，李朝明，朱晶，潘文高，梁振新，
申請(專利權(quán))人：上海納川核能新材料技術(shù)有限公司，上海中廣核工程科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31