用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体为用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料及其制备方法。

背景技术

双壁波纹管，是一种具有环状结构外壁和平滑内壁的新型管材，80年代初在德国首先研制成功。经过十多年的发展和完善，已经由单一的品种发展到完整的产品系列。目前在生产工艺和使用技术上已经十分成熟。由于其优异的性能和相对经济的造价，在欧美等发达国家已经得到了极大的推广和应用。在我国，HDPE双壁波纹管的推广和应用正处在上升势态阶段，各项技术指标均达到使用标准。双壁波纹管内壁颜色通常有蓝色和黑色，部分品牌内壁会使用黄色。

现有的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料材料韧性、物相均匀性，相容性不佳，熔体强度较低，熔体延展率差；在制备用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料时常用到切粒设备，现有的切粒设备在使用时，切割效率较低，切割精度不高，同时容易产生废屑污染工作环境。

为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题如下：

现有的用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料材料韧性、物相均匀性，相容性不佳，熔体强度较低，熔体延展率差；在制备用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料时常用到切粒设备，现有的切粒设备在使用时，切割效率较低，切割精度不高，同时容易产生废屑污染工作环境。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，该用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法如下：

步骤一、称取如下重量份的原料：100-150份HDPE、20-30份高压料、70-80份钙粉、3-5份润滑剂、3-5份分散剂、4-7份MBS树脂、10-12份高岭土、5-10份纳米硫酸钡、10-14份苯甲酸钠和2-5份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为200-300r/min下混合5-10min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为200-230℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；该切粒设备的具体操作步骤如下：

第一步、先启动移动电机，驱动其输出端带动螺纹杆转动，通过螺纹杆与滑板的螺纹连接，配合第一滑轨对滑板的限位作用，带动滑板在第一滑轨上自由移动，从而带动夹紧机构和切割机构在竖直方向上向传送带移动；

第二步、将基础材料放在传送带上，控制传送带启动，使基础材料从进给槽进入夹紧机构后停止传送带，启动第二伸缩气缸，驱动其输出端推动位于后端的夹紧板在夹紧台上滑动，使两个夹紧板之间的距离变小，从而对基础材料进行夹紧定位；

第三步、启动切割电机，驱动其输出端带动主动皮带轮转动，通过传动皮带带动从动皮带轮转动，从动皮带轮带动转动轴上的切割刀转动，启动第一伸缩气缸，驱动其输出端推动滑动座在第二滑轨上滑动，从而带动切割刀向基础材料的方向进给运动，对基础材料进行切割造粒。

进一步的，所述润滑剂为石蜡、液体石蜡和微晶石蜡中的一种或多种以任意比例混合；

所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种以任意比例混合。

进一步的，步骤四中所述切粒设备，包括工作台，工作台的上表面固定有两个对称分布的第一滑轨，工作台的上表面一端固定有固定座，工作台远离固定座的一端侧壁固定有固定台，固定台的上表面固定有移动电机，移动电机的输出端固定有螺纹杆，螺纹杆远离移动电机的一端与固定座的一侧转动连接，螺纹杆的外表面套接有滑板，滑板的上表面固定有支撑台，工作台的后端固定有传送台，传送台的上表面安装有传送带；

支撑台的上表面设有切割机构，切割机构包括切割台，切割台的下表面与支撑台的上表面相固定，切割台的上表面固定有两个对称分布的第二滑轨，第二滑轨的上方设有滑动座，滑动座的底部与第二滑轨滑动连接，切割台的上表面前端固定有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的输出端与滑动座的底部相固定；

滑动座的上表面前端固定有切割电机，滑动座的上表面后端固定有转动座，转动座的内部贯穿设有转动轴，转动轴与转动座转动连接；

切割机构的一侧设有收集机构，收集机构包括收集框架，收集框架的底部与支撑台的上表面相固定，收集框架的上表面开设有收集槽，收集槽的前侧底端开设有收集口，切割刀位于收集槽的正上方，收集框架的两侧位于后方的位置开设有进给槽；

切割机构的后方设有夹紧机构，夹紧机构包括夹紧台，夹紧台的底部与支撑台的上表面相固定，夹紧台的后端固定有第二伸缩气缸夹紧台的上表面设有两个对称分布的夹紧板。

进一步的，所述工作台的下表面固定有四个对称分布的支撑腿，四个支撑腿的正下方均设有支撑底座，四个支撑腿分别位于工作台的下表面四个边角处，相邻的两个支撑底座之间固定有加强筋，支撑底座的前后两侧贯穿开设有螺栓槽，支撑腿的底端开设有若干均匀分布的螺栓孔，支撑腿与支撑底座之间通过螺栓相固定。

进一步的，所述滑板的前后两端分别与两个第一滑轨滑动连接，螺纹杆与滑板螺纹连接。

进一步的，所述切割电机的输出端固定有主动皮带轮，转动轴的一端固定有从动皮带轮，转动轴的另一端固定有切割刀，主动皮带轮与从动皮带轮之间安装有传动皮带。

进一步的，所述切割刀的外侧包裹有保护壳，保护壳的一侧与切割台的一侧相固定，转动轴穿过保护壳且与保护壳转动连接。

进一步的，所述位于前端的夹紧板的底部与夹紧台的上表面相固定，位于后端的夹紧板的底部与夹紧台的上表面滑动连接，第二伸缩气缸的输出端与位于后端的夹紧板的后端相固定。

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、称取如下重量份的原料：100-150份HDPE、20-30份高压料、70-80份钙粉、3-5份润滑剂、3-5份分散剂、4-7份MBS树脂、10-12份高岭土、5-10份纳米硫酸钡、10-14份苯甲酸钠和2-5份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为200-300r/min下混合5-10min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为200-230℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料。

本发明的有益效果：

本发明用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料材料韧性、物相均匀性，相容性良好，熔体强度适中，熔体延展率好。

通过加强筋使支撑腿更稳定，保证工作台工作的稳定性。通过设置螺栓槽恒温螺栓孔使支撑腿在支撑底座内的位置可以调节，从而调节工作台的高度，提高适用范围。

通过启动移动电机，驱动其输出端带动螺纹杆转动，通过螺纹杆与滑板的螺纹连接，配合第一滑轨对滑板的限位作用，带动滑板在第一滑轨上自由移动，从而带动夹紧机构和切割机构在竖直方向上向传送带移动。

通过将基础材料放在传送带上，控制传送带启动，使基础材料从进给槽进入夹紧机构后停止传送带，启动第二伸缩气缸，驱动其输出端推动位于后端的夹紧板在夹紧台上滑动，使两个夹紧板之间的距离变小，从而对基础材料进行夹紧定位。

通过启动切割电机，驱动其输出端带动主动皮带轮转动，通过传动皮带带动从动皮带轮转动，从动皮带轮带动转动轴上的切割刀转动，启动第一伸缩气缸，驱动其输出端推动滑动座在第二滑轨上滑动，从而带动切割刀向基础材料的方向进给运动，对基础材料进行切割。

通过设置收集机构，使切割基础材料时产生的废屑被集中收集起来，避免了浪费，节约了成本，同时防止废屑飞溅，污染工作环境，对操作人员造成伤害。切割产生的碎屑通过收集框架和保护壳的阻挡进入收集槽内，并最终从收集口排出。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明切粒设备的整体结构示意图；

图2是本发明切粒设备的俯视图；

图3是本发明切割机构和收集机构的结构示意图；

图4是本发明切割机构的部分结构俯视图；

图5是本发明夹紧机构的俯视图。

图中，1、工作台；101、支撑腿；102、支撑底座；103、加强筋；104、第一滑轨；105、固定座；106、固定台；107、移动电机；108、螺纹杆；109、滑板；110、支撑台；111、传送台；112、传送带；2、切割机构；201、切割台；202、第二滑轨；203、滑动座；204、第一伸缩气缸；205、切割电机；206、转动座；207、转动轴；208、主动皮带轮；209、从动皮带轮；210、切割刀；211、传动皮带；212、保护壳；3、收集机构；301、收集框架；302、收集槽；303、收集口；304、进给槽；4、夹紧机构；401、夹紧台；402、第二伸缩气缸；403、夹紧板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，该用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法如下：

步骤一、称取如下重量份的原料：100份HDPE、20份高压料、70份钙粉、3份润滑剂、3份分散剂、4份MBS树脂、10份高岭土、5份纳米硫酸钡、10份苯甲酸钠和2份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为200r/min下混合5min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为200℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；

所述润滑剂为石蜡、液体石蜡和微晶石蜡中的一种或多种以任意比例混合；

所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种以任意比例混合。

实施例2

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，该用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法如下：

步骤一、称取如下重量份的原料：120份HDPE、25份高压料、75份钙粉、4份润滑剂、4份分散剂、5份MBS树脂、11份高岭土、7份纳米硫酸钡、12份苯甲酸钠和3份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为250r/min下混合7min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为215℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；

所述润滑剂为石蜡、液体石蜡和微晶石蜡中的一种或多种以任意比例混合；

所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种以任意比例混合。

实施例3

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料，该用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法如下：

步骤一、称取如下重量份的原料：150份HDPE、30份高压料、80份钙粉、5份润滑剂、5份分散剂、7份MBS树脂、12份高岭土、10份纳米硫酸钡、14份苯甲酸钠和5份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为300r/min下混合10min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为230℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料；

所述润滑剂为石蜡、液体石蜡和微晶石蜡中的一种或多种以任意比例混合；

所述分散剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种以任意比例混合。

请参阅图1-5，上述实施例所述切粒设备，包括工作台1，工作台1的下表面固定有四个对称分布的支撑腿101，四个支撑腿101的正下方均设有支撑底座102，四个支撑腿101分别位于工作台1的下表面四个边角处，相邻的两个支撑底座102之间固定有加强筋103，支撑底座102的前后两侧贯穿开设有螺栓槽，支撑腿101的底端开设有若干均匀分布的螺栓孔，支撑腿101与支撑底座102之间通过螺栓相固定。通过加强筋103使支撑腿101更稳定，保证工作台1工作的稳定性。通过设置螺栓槽恒温螺栓孔使支撑腿101在支撑底座102内的位置可以调节，从而调节工作台1的高度，提高适用范围。工作台1的上表面固定有两个对称分布的第一滑轨104，工作台1的上表面一端固定有固定座105，工作台1远离固定座105的一端侧壁固定有固定台106，固定台106的上表面固定有移动电机107，移动电机107的输出端固定有螺纹杆108，螺纹杆108远离移动电机107的一端与固定座105的一侧转动连接，螺纹杆108的外表面套接有滑板109，滑板109的前后两端分别与两个第一滑轨104滑动连接，螺纹杆108与滑板109螺纹连接。通过螺纹杆108与滑板109的螺纹连接，配合第一滑轨104的限位作用，使滑板109在第一滑轨104上自由移动。滑板109的上表面固定有支撑台110，工作台1的后端固定有传送台111，传送台111的上表面安装有传送带112。

支撑台110的上表面设有切割机构2，切割机构2包括切割台201，切割台201的下表面与支撑台110的上表面相固定，切割台201的上表面固定有两个对称分布的第二滑轨202，第二滑轨202的上方设有滑动座203，滑动座203的底部与第二滑轨202滑动连接，切割台201的上表面前端固定有第一伸缩气缸204，第一伸缩气缸204的输出端与滑动座203的底部相固定。通过第一伸缩气缸204与滑动座203的配合使滑动座203在第二滑轨202上自由移动。

滑动座203的上表面前端固定有切割电机205，滑动座203的上表面后端固定有转动座206，转动座206的内部贯穿设有转动轴207，转动轴207与转动座206转动连接，切割电机205的输出端固定有主动皮带轮208，转动轴207的一端固定有从动皮带轮209，转动轴207的另一端固定有切割刀210，主动皮带轮208与从动皮带轮209之间安装有传动皮带211，切割刀210的外侧包裹有保护壳212，保护壳212的一侧与切割台201的一侧相固定，转动轴207穿过保护壳212且与保护壳212转动连接。通过切割电机205配合传动皮带211带动切割刀210转动，对基础材料进行切割。

切割机构2的一侧设有收集机构3，收集机构3包括收集框架301，收集框架301的底部与支撑台110的上表面相固定，收集框架301的上表面开设有收集槽302，收集槽302的前侧底端开设有收集口303，切割刀210位于收集槽302的正上方，收集框架301的两侧位于后方的位置开设有进给槽304，用于为基础材料切割时留出进给运动的空间。通过设置收集机构3，使切割基础材料时产生的废屑被集中收集起来，避免了浪费，节约了成本，同时防止废屑飞溅，污染工作环境，对操作人员造成伤害。

切割机构2的后方设有夹紧机构4，夹紧机构4包括夹紧台401，夹紧台401的底部与支撑台110的上表面相固定，夹紧台401的后端固定有第二伸缩气缸402夹紧台401的上表面设有两个对称分布的夹紧板403，位于前端的夹紧板403的底部与夹紧台401的上表面相固定，位于后端的夹紧板403的底部与夹紧台401的上表面滑动连接，第二伸缩气缸402的输出端与位于后端的夹紧板403的后端相固定。

用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、称取如下重量份的原料：100-150份HDPE、20-30份高压料、70-80份钙粉、3-5份润滑剂、3-5份分散剂、4-7份MBS树脂、10-12份高岭土、5-10份纳米硫酸钡、10-14份苯甲酸钠和2-5份色母；

步骤二、将HDPE加入单螺杆料斗中通过定量喂料将HDPE片料塑化除杂后强制喂入平行同向双螺杆中；

步骤三、将高压料、钙粉、润滑剂、分散剂、MBS树脂、高岭土、纳米硫酸钡、苯甲酸钠和色母加入高速混机中在转速为200-300r/min下混合5-10min，得到混合物；

步骤四、将混合物用螺杆式喂料器给料，进入平行同向双螺杆中与塑化除杂完毕的HDPE在温度为200-230℃的条件下进行混炼、挤出，再经过冷却得到基础材料，将基础材料放入切粒设备中进行切粒即得到用于双壁波纹管外层的HDPE复合材料。

切粒设备的工作过程及原理：

本发明在使用时，先启动移动电机107，驱动其输出端带动螺纹杆108转动，通过螺纹杆108与滑板109的螺纹连接，配合第一滑轨104对滑板109的限位作用，带动滑板109在第一滑轨104上自由移动，从而带动夹紧机构4和切割机构2在竖直方向上向传送带112移动。

将基础材料放在传送带112上，控制传送带112启动，使基础材料从进给槽304进入夹紧机构4后停止传送带112，启动第二伸缩气缸402，驱动其输出端推动位于后端的夹紧板403在夹紧台401上滑动，使两个夹紧板403之间的距离变小，从而对基础材料进行夹紧定位。

启动切割电机205，驱动其输出端带动主动皮带轮208转动，通过传动皮带211带动从动皮带轮209转动，从动皮带轮209带动转动轴207上的切割刀210转动，启动第一伸缩气缸204，驱动其输出端推动滑动座203在第二滑轨202上滑动，从而带动切割刀210向基础材料的方向进给运动，对基础材料进行切割造粒。

切割产生的碎屑通过收集框架301和保护壳212的阻挡进入收集槽302内，并最终从收集口303排出。通过设置收集机构3，使切割基础材料时产生的废屑被集中收集起来，避免了浪费，节约了成本，同时防止废屑飞溅，污染工作环境，对操作人员造成伤害。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。