專利名稱：多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滿足不同用途的，多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材。
背景技術(shù)：
目前，我國的礦井下用給水、排水管，瓦斯抽放管大部分仍采用鋼管，由于鋼管耐 腐蝕性、耐磨性差，每年其有效壁厚不斷降低，導(dǎo)致其使用壽命短，安全性降低；雖然采用了 很多技術(shù)、如鋼管表面鍍鋅、涂層處理以及近年來使用的噴塑處理等，提高了鋼管的耐腐蝕 性能。但由于技術(shù)上的制約，防護性能并不盡人意。因此新型礦井下用給水、排水管，瓦斯 排放管不斷涌現(xiàn)，有添加阻燃抗靜電劑的聚乙烯管、聚氯乙烯管、玻璃鋼管，這些管材性能 不斷提高，成本不斷降低，但仍不能滿足礦井下用給水、排水及瓦斯排放的高標(biāo)準(zhǔn)要求。主 要表現(xiàn)在以下幾點1、礦井下瓦斯氣體的成分比較復(fù)雜，有大量腐蝕性氣體和水汽，鋼管的 鋼性非常好，但易腐蝕，現(xiàn)用的表面處理技術(shù)不能很好的解決鋼與保護層之間的結(jié)合性能； 2、添加阻燃抗靜電劑的聚乙烯、聚氯乙烯實壁管具有較好的耐腐蝕性能，但由于礦井下的 水中含有較堅硬的砂石成分，管材的耐磨損性差，長期使用性能降低；3、玻璃鋼管由于受瓦 斯氣體作用易造成“風(fēng)化”影響使用壽命。礦山用管材如此，其它領(lǐng)域也不同程度的存在類 似問題
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，設(shè)計一種根據(jù)工程應(yīng)用 工況的要求，可以“組裝”的復(fù)合型塑料管材。它整體性好，強度高、耐老化、耐腐蝕、耐磨 損、抗沖擊、阻燃、抗靜電、成本低等，這些特點，可以同時集中體現(xiàn)在某一種管材上，也可以 分別表現(xiàn)在不同用途的管材上。本發(fā)明要解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用多組分多層共擠技術(shù)，使每 一層都具有不同功能，滿足不同性能要求；層與層間、組分之間結(jié)合性要好，保證管材的整 體性要好；如三組分三層共擠改性高模量塑料復(fù)合礦山抽排水管，其外層為抗沖擊、耐腐 蝕、耐老化、阻燃、抗靜電聚乙烯層(1)、中間層為高強度(或低成本)、抗沖擊、耐腐蝕、阻 燃塑料層(2)、內(nèi)層為高耐磨、抗沖擊、耐腐蝕、阻燃、抗靜電塑料層(3)，其特征在于中間 改性高模量塑料層(2)為以聚乙烯為連續(xù)相，以聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁 二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛等為分散相，所形成的共混物或它們的合金或它們的增強改性產(chǎn) 物等，但不限于這些材料；其中無機增強填充物是經(jīng)過表面活化處理，有機高分子材料共混 物、合金等，添加了必要的增容劑。內(nèi)層高耐磨阻燃抗靜電層(3)為改性高耐磨阻燃抗靜電 聚乙烯層，由聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯、或超高分子量聚乙烯、或聚四氟乙烯、或聚甲醛，及必要 的助劑等組成，但不限于這些材料。該管材最外層和最內(nèi)層采用阻燃抗靜電材料，使管材具有優(yōu)異的安全性能；內(nèi)層 采用高耐磨材料如交聯(lián)聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛等改性，減少礦井 下砂石對管材的磨損作用，提高管材的壽命；中間改性高模量塑料層賦予管材優(yōu)良的耐壓能力以及受外力破壞的能力；無機填充物改性，如無堿玻璃纖維、高模量碳酸鈣、高模量滑石粉、硅灰石、陶土等及有機高分子材料聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇 酯、聚碳酸酯、聚甲醛等，增加了聚乙烯材料的彈性模量，提高了材料的抗蠕變性；硅烷偶聯(lián) 齊U、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等表面活化劑增加無機填充物與聚乙烯之間的結(jié)合力，保 證材料性能的均一穩(wěn)定；有機高分子材料增容劑如馬來酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸酯接枝 聚乙烯等增加相不容的材料間的結(jié)合力，提高管材的強度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明三組分三層共擠改性高模量塑料復(fù)合管所具有的有益效 果是1、與鋼管比，耐腐蝕性、耐磨性得到提高，管材使用壽命長。2、中間層采用改性高模量 塑料層，與耐腐蝕性優(yōu)秀的塑料實壁管比，管材的強度和耐壓能力得到提高；3、、內(nèi)層采用 高耐磨材料改性，改善了礦井下水中砂石對管材的磨損，提高管材壽命，這是鋼管和塑料實 壁管所不可比擬的；4、與相同規(guī)格同種材料的塑料實壁管材相比，成本降低10%以上。


附圖是三組分三層共擠改性高模量塑料復(fù)合礦山抽排水管橫向截面結(jié)構(gòu)示意 圖；1.外層阻燃抗靜電耐老化塑料層2.中間層改性高模量塑料層3.內(nèi)層高耐磨阻 燃抗靜電塑料層。
具體實施例方式參照附圖。本三組分三層共擠改性高模量塑料復(fù)合礦山抽排水管的原料，包括外層阻燃抗靜 電塑料層1，中間層改性高模量塑料層2，內(nèi)層高耐磨阻燃抗靜電塑料層3，都是事先配制好 了的，再分別使用三臺擠出機經(jīng)熔融塑化，通過三層共擠模具使三層材料同時擠出成型，并 均勻復(fù)合成機械法無法分離的管坯，經(jīng)冷卻定型制成管材。三層的厚度可由調(diào)節(jié)擠出機的 擠出量進行控制。該三組分三層共擠改性高模量塑料復(fù)合礦山抽排水管材，外層1和內(nèi)層3采用阻 燃抗靜電耐老化材料，使管材具有優(yōu)異的安全性能；內(nèi)層采用高耐磨材料，減少礦井下水中 砂石對管材的磨損作用，提高管材的壽命；中間改性高模量塑料層賦予管材優(yōu)良的耐壓能 力以及受外力破壞的能力；無機物，有機物復(fù)合，增加了聚乙烯材料的彈性模量，提高材料 的抗蠕變性；表面活化劑增加無機填充物與有機物之間的結(jié)合力，保證材料性能的均一穩(wěn) 定。采用不同的功能材料，可以“組裝”成不同性能和用途的復(fù)合管材，如內(nèi)外層為耐 老化聚乙烯層，中間層為高模量塑料層，可以通過共擠出成型性能高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的PE燃氣 管，給水管等；當(dāng)中間層改為改性(高填充)高模量塑料層時，又可“組裝”成性能達到標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的低成本PE燃氣管、給水管；當(dāng)內(nèi)外層為阻燃抗靜電聚乙烯層時，通過中間層的變換， 又可“組裝”成高性能和低成本兩種礦山瓦斯管；內(nèi)層為高耐磨層“組裝”成的管材，在粉煤 灰的輸送，糧食加工等領(lǐng)域，應(yīng)用前景也十分廣闊。
權(quán)利要求
一種多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，它是由中、內(nèi)、外三層不同組分復(fù)合構(gòu)成的，其特征在于中間層為(改性)高模量塑料層，內(nèi)層為高耐磨阻燃抗靜電塑料層，外層為高抗沖耐老化阻燃防靜電塑料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，所述中間層為 (改性)高模量塑料層，其特征在于基材為聚乙烯，改性劑采用無機填充物改性，如無堿 玻璃纖維、高模量碳酸鈣、高模量滑石粉、硅灰石、陶土等，但不限于這些材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，中間層為(改 性)高模量塑料層，所述改性劑采用無機填充物改性，其特征在于采用的無機填充物經(jīng)過 表面活化處理，活化劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，所述中間層為 (改性)高模量塑料層，其特征在于基材為聚乙烯，改性劑采用有機高分子材料改性，如 聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛及它們的共混物、合金 等，但不限于這些材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，中間層為(改 性)高模量塑料層，所述改性劑采用有機高分子材料改性，其特征在于采用有機高分子材 料時需添加增容劑，增容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、或丙烯酸酯接枝聚乙烯等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，所述內(nèi)層高耐磨 阻燃抗靜電塑料層，其特征在于基材為聚乙烯，改性劑采用交聯(lián)聚乙烯、或超高分子量聚 乙烯、或聚四氟乙烯、或聚甲醛，及阻燃劑、抗靜電劑及增容劑等，但不限于這些材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，所述外層為高抗 沖耐老化阻燃防靜電塑料層，其特征在于基材為聚乙烯，改性劑采用導(dǎo)電防老化炭黑、阻 燃抗靜電高吸水樹脂等。但不限于這些材料。
全文摘要
一種多組分多層共擠改性高模量塑料復(fù)合管材，該管材外層1和內(nèi)層3采用阻燃抗靜電聚乙烯，使管材具有優(yōu)異的抗沖擊、耐腐蝕、阻燃、防靜電等安全性能；內(nèi)層采用高耐磨的聚乙烯復(fù)合材料，減少礦井下水中砂石對管材的磨損作用，提高管材的壽命；中間改性高模量塑料層與聚乙烯相容性優(yōu)秀，并賦予管材優(yōu)良的耐壓能力以及受外力破壞的能力；三層分別為三種不同性能的材料，經(jīng)由三臺擠出機熔融塑化擠出至共擠出模具中成型，三組分三層共擠出所得管材整體性好，彈性模量高，抗蠕變能力強；具有強度高、耐磨損、耐腐蝕、阻燃抗靜電、壽命長，成本低等優(yōu)點。
文檔編號B32B1/08GK101797821SQ201010101140
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者于東明, 劉學(xué)超, 唐清洪, 夏成文, 秦嵐, 趙國書 申請人:天津軍星管業(yè)集團有限公司