雙層復(fù)合管材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙層復(fù)合管材及其制備方法，旨在解決傳統(tǒng)的HDPE管材因添加炭黑色素造成的內(nèi)壁不光潔、易產(chǎn)生水垢、滋生細(xì)菌、造成水質(zhì)二次污染的技術(shù)問題。該雙層復(fù)合管材包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層由超高分子質(zhì)量聚乙烯和乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成；外層由高密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和PE專用黑色素顆粒C制成。該方法包括下列步驟：材料配比和除潮；材料塑化；材料成型；真空定徑；噴淋冷卻。該雙層復(fù)合管材具有韌性、撓性好，化學(xué)穩(wěn)定性很高，耐腐蝕性能好，密封性好，流通力大，使用壽命長，耐低溫能力強(qiáng)，衛(wèi)生無毒等優(yōu)點(diǎn)。該制備方法工藝簡單、易于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)雙層復(fù)合管材的一體化生產(chǎn)。
【專利說明】雙層復(fù)合管材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及供水工程用HDPE管材生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙層復(fù)合管材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]HDPE -100級(jí)管材具有較強(qiáng)的韌性和耐久性以及很好的抗裂變力，目前已被廣泛的應(yīng)用于城鄉(xiāng)人畜安全飲水項(xiàng)目中，但由于HDPE本身抗紫外線能力較差，在使用中均需添加一定比例的炭黑色母素(0.2g%-0.5g%)以增強(qiáng)抗紫外線的分解力，達(dá)到延長管材使用壽命及提高抗壓能力的效果。由于炭黑元素為微分子顆粒狀，在受熱冷卻時(shí)表面會(huì)形成一些細(xì)小裂紋和表層細(xì)小顆粒，積淀在管材內(nèi)層，使管壁不光潔。在水流體通過時(shí)，水垢和一些微生物遇阻會(huì)停附在裂紋及顆粒周圍越積越多，長時(shí)間會(huì)逐漸形成大量水垢和細(xì)菌滋生，給水質(zhì)衛(wèi)生安全帶來隱患。目前，通常對(duì)水質(zhì)礦化度和含氟量超標(biāo)的水源，均采用氯氧化物處理及過濾處理，處理過后的水質(zhì)會(huì)有一定的氯氧殘留量，經(jīng)過長期侵泡會(huì)使管壁表面炭黑素分解，造成水質(zhì)的二次污染，炭黑素進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)肺纖維造成鈣化破壞，對(duì)人體健康會(huì)帶來一定的危害。因此，盡快克服HDPE管材在工程應(yīng)用中的一些缺陷，開發(fā)一種性能良好、衛(wèi)生無毒的新管材是本領(lǐng)域內(nèi)存在的一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)的HDPE管材因添加炭黑色素造成的管材內(nèi)壁不光潔、易產(chǎn)生水垢、滋生細(xì)菌、造成水質(zhì)二次污染的技術(shù)問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明雙層復(fù)合管材，包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層由質(zhì)量百分比為55%?65%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和35%?45%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成；
所述外層由質(zhì)量百分比為87%?92%的高密度聚乙烯、6%?9%的乙烯-乙烯醇共聚物和1%?4%的PE專用黑色素顆粒C制成。
[0005]所用超高分子量聚乙烯是分子量100萬以上的聚乙烯，密度為0.920?0.964g/cm3，熱變形溫度(0.46MPa)85°C，熔點(diǎn)130?136°C，是線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱
塑性工程塑料。
[0006]所用高密度聚乙烯(HDPE)是白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，密度在0.940?
0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%?90%，軟化點(diǎn)為125?135°C，使用溫度可達(dá)100°C。
[0007]所用低密度聚乙烯(即LDPE樹脂)為無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度約0.920g/cm3，熔點(diǎn)130°C?145°C。不溶于水，微溶于烴類、甲苯等。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，吸水性小，在低溫時(shí)仍能保持柔軟性，電絕緣性高。
[0008]所用乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是高度結(jié)晶體，其中乙烯含量為20%?45%。具有極好的加工性能，而且也對(duì)氣體、氣味、香料、溶劑等呈現(xiàn)出優(yōu)異的阻斷作用。
[0009]優(yōu)選的，所述內(nèi)層由質(zhì)量百分比為60%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和40%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成。
[0010]優(yōu)選的，所述外層由質(zhì)量百分比為90%的高密度聚乙烯、8%的乙烯-乙烯醇共聚物和2%的PE專用黑色素顆粒C制成。
[0011]本發(fā)明雙層復(fù)合管材將HDPE100級(jí)添加炭黑的色素料作管壁外層，發(fā)揮避光和抗紫外線作用，將UHMW-9003高密度超高分子白色透明材料做內(nèi)層接觸水體，能夠使管材內(nèi)的水體快速流動(dòng)，無附著物，并能增強(qiáng)管材的抗壓能力。
[0012]本發(fā)明雙層復(fù)合管材的有益效果在于:
1.韌性、撓性好。HDPE-UHMW管道(以下所述“HDPE-UHMW管道”均指本發(fā)明雙層復(fù)合管材)斷裂伸長率超過500%，局部震動(dòng)不會(huì)引起全部管子震動(dòng)，抗震性很強(qiáng)。
[0013]2.化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，耐腐蝕性能好。聚乙烯為惰性材料,可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，不需防腐處理。土壤中的化學(xué)物質(zhì)不會(huì)對(duì)管道造成降解作用，不會(huì)腐爛、生銹及被腐蝕。在一定溫度和濃度范圍內(nèi)，可以耐受各種腐蝕性介質(zhì)及有機(jī)介質(zhì)的作用。
[0014]3.密封性好、不泄漏。HDPE-UHMW管道采用熱熔連接和電熔連接。保證了接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性。其接口的抗拉強(qiáng)度與爆破強(qiáng)度均高于管道本體?？捎行У挚箖?nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向力及軸向的拉伸應(yīng)力。密封性能良好。
[0015]4.流通力大，經(jīng)濟(jì)合算。HDPE-UHMW管道內(nèi)層光滑，不結(jié)垢。管內(nèi)表面當(dāng)量絕對(duì)粗糙度比值是鋼管的1/20，相同管徑，相同長度，相同壓力下HDPE-UHMW管道的流通能力要比鋼管大30%左右。較高的輸送能力，減少了管路的壓力損失和輸水能耗，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。
[0016]5.使用壽命長。HDPE-UHMW管道含有2.5%左右的碳黑成分，有很強(qiáng)的抗紫外線輻射功能，能夠在室外露天存放，使用壽命長達(dá)50年之久。
[0017]6.耐低溫能力強(qiáng)。HDPE-UHMW管道的低溫脆化溫度極低，可在零下40攝氏度至40攝氏度溫度范圍內(nèi)使用。
[0018]7.具有良好的抵抗快速裂紋傳遞能力。實(shí)踐中，有些管道發(fā)生開裂時(shí)，裂紋以很快的速度迅速擴(kuò)大，瞬間就可能使管道發(fā)生幾十米甚至幾百米的破壞。本項(xiàng)發(fā)明針對(duì)不同塑料管道的快速裂紋傳遞進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，結(jié)果表明:在塑料管道中HDPE-UHMW管道抵抗裂紋傳遞的能力具有明顯的優(yōu)勢。
[0019]8.衛(wèi)生無毒。HDPE-UHMW管道的衛(wèi)生指標(biāo)滿足使用要求，完全衛(wèi)生無毒，可用于接觸食品和藥物。不會(huì)造成二次污染，徹底解決了管道污染水源的缺陷。
[0020]本發(fā)明上述雙層復(fù)合管材的制備方法，包括下列步驟:
(1)材料配比和除潮:按上述的原料配比選取內(nèi)層原料和外層原料，將配比好的內(nèi)層材料和外層材料分別進(jìn)行除潮；
(2)材料塑化:將步驟(I)所得的內(nèi)層材料和外層材料分別輸送至螺桿擠出設(shè)備的內(nèi)層進(jìn)料口和外層進(jìn)料口，將所述螺桿擠出設(shè)備的加料輸送段溫度設(shè)定在200?210°C，壓縮段、熔融段的溫度設(shè)定在235?240°C，均化段溫度設(shè)定在230?240°C，塑化段溫度定在225?230°C，開啟該螺桿擠出設(shè)備，將所述材料進(jìn)行塑化；
(3)材料成型:步驟(2)所得的經(jīng)過塑化后的材料進(jìn)入機(jī)頭，使內(nèi)層材料與外層材料共擠成型，得到成型后的管坯；
(4)真空定徑:將步驟(3)所得的管坯在真空度為0.3?0.4MPa的條件下，采用定徑套進(jìn)行定徑； (5)噴淋冷卻:當(dāng)步驟(4)中的管坯進(jìn)入定徑套時(shí)，采用真空定型箱冷卻系統(tǒng)，進(jìn)行多段式噴淋冷卻，冷卻后得到制備完成的雙層復(fù)合管材。
[0021]優(yōu)選的，步驟(I)中的除潮方法為:
a.一次除潮:將干燥機(jī)預(yù)熱I小時(shí)，預(yù)熱溫度設(shè)置為90°C;將配比好的材料倒入干燥機(jī)中除潮I?1.5小時(shí)后放料，且在放料口處吹風(fēng)排潮；
b.二次除潮:將步驟a所得的材料經(jīng)真空吸料機(jī)輸送至真空貯料倉，再經(jīng)真空貯料倉漏至二次除潮料斗進(jìn)行二次加熱除潮，二次加熱除潮溫度為80?90°C，時(shí)間為10?15min。
[0022]優(yōu)選的，在步驟(3)所述材料成型過程中:機(jī)頭的第一區(qū)合流區(qū)的溫度設(shè)置為240?250°C ;第二區(qū)內(nèi)層和外層合流共擠區(qū)的區(qū)溫度設(shè)置為230?235°C ;第三區(qū)和第四區(qū)共擠壓縮區(qū)的溫度分別設(shè)置為230?235°C、240?245°C ;第五區(qū)管材成型區(qū)的內(nèi)加熱溫度設(shè)置為240?245°C，外加熱溫度設(shè)置為230?235°C。
[0023]優(yōu)選的，步驟(2)所述螺桿擠出設(shè)備為SG/125-33DPE螺桿擠出機(jī)。
[0024]優(yōu)選的，步驟(2)中所述塑化階段的料筒均采用注鉛電加熱，加熱圈功率為3?4kw, 380A,供電為熱，機(jī)身溫度降溫采用冷卻風(fēng)機(jī)。
[0025]優(yōu)選的，步驟(4)所述定徑套由黃銅制成，其長度為管材外徑的兩倍；定徑時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)為45HZ，管材壓力等級(jí)為0.6?0.8MPa區(qū)間內(nèi)，管坯在定徑套內(nèi)的時(shí)間為1.5?2min。
[0026]優(yōu)選的，步驟(5)中噴淋冷卻過程為:管坯進(jìn)入定徑套的第一倉前段1.5米為加密噴淋區(qū)，水溫為40?42°C ;第二段為冷卻噴淋固化區(qū)，水溫為30?35°C ;第三段為穩(wěn)定冷卻區(qū)，水溫為15°C ;噴淋冷卻時(shí)的真空度為0.03?0.04MPa。
[0027]本發(fā)明上述制備方法的有益效果在于:該方法工藝簡單、易于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)雙層復(fù)合管材的一體化生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高，有利于節(jié)約人力成本，能夠顯著提高生產(chǎn)效率、減低生產(chǎn)成本。采用該方法制備的雙層復(fù)合管材具有優(yōu)越的基本性能和綜合使用性能，與現(xiàn)有的管材相比，具有耐磨性和沖擊強(qiáng)度更高、自潤滑性好、沖擊能吸收值高、消音效果好、抗粘附能力極強(qiáng)、密度小等優(yōu)點(diǎn)，解決了目前HDPE給水用管材由于添加黑色元素分子造成內(nèi)層不光滑，易于產(chǎn)生水垢積淀，滋生大量細(xì)菌的問題，以及目前由于水質(zhì)處理時(shí)氯氧化物(CL)與炭黑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的二次污染問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明雙層復(fù)合管材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中，I為外層；2為內(nèi)層。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0031]實(shí)施例1: 一種雙層復(fù)合管材，包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層由質(zhì)量百分比為60%的UHMW-9003超高分子質(zhì)量聚乙烯(UHMW-9003指超高分子質(zhì)量聚乙烯，型號(hào)為9003)和40%的E/VAL-112A乙烯-乙烯醇共聚物制成(E/VAL-112A指乙烯-乙烯醇共聚物，型號(hào)為112A)，所述外層由質(zhì)量百分比為90%的HDPE-2480H高密度聚乙烯(HDPE-2480H指高密度聚乙烯，型號(hào)為2480H)、8%的E/VAL-112A乙烯-乙烯醇共聚物和2%的PE專用黑色素顆粒C制成。
[0032]所用超聞分子量聚乙烯是分子量100萬以上的聚乙烯,密度為0.920?0.964g/cm3，熱變形溫度(在0.46MPa條件下)85°C，熔點(diǎn)130?136°C，是線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。
[0033]所用高密度聚乙烯(HDPE)是白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，密度在0.940?
0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%?90%，軟化點(diǎn)為125?135°C，使用溫度可達(dá)100°C。
[0034]所用低密度聚乙烯(即LDPE樹脂)為無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度約0.920g/cm3，熔點(diǎn)130°C?145°C。不溶于水，微溶于烴類、甲苯等。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，吸水性小，在低溫時(shí)仍能保持柔軟性，電絕緣性高。
[0035]所用乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是高度結(jié)晶體，其中乙烯含量為20%?45%。具有極好的加工性能，而且也對(duì)氣體、氣味、香料、溶劑等呈現(xiàn)出優(yōu)異的阻斷作用。
[0036]上述雙層復(fù)合管材的制備方法，包括下列步驟:
(I)材料配比和除潮:按實(shí)施例1所述原料的配比選取內(nèi)層原料和外層原料，將配比好的內(nèi)層材料和外層材料分別進(jìn)行除潮；
所述除潮方法為:
a.一次除潮:將干燥機(jī)預(yù)熱I小時(shí)，預(yù)熱溫度設(shè)置為90°C;將配比好的材料倒入干燥機(jī)中，啟動(dòng)22kw的電機(jī)和排氣風(fēng)機(jī)，每鍋料可根據(jù)混料機(jī)容積確定混料數(shù)量，一般每鍋可干燥500kg-600kg，除潮時(shí)間為1.5小時(shí)，放料；放料口備有1.1kw的吹風(fēng)機(jī)，用于吹風(fēng)排潮；
b.二次除潮:先將步驟a所得的材料經(jīng)真空吸料機(jī)輸送至真空貯料倉，采用PE顆粒真空吸料機(jī)作為上料機(jī)，電機(jī)配備功率為2.2kw。上料時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，以真空貯料倉倉體總體積的4/5為宜，一般設(shè)定在30?40s之間。間隔時(shí)間以真空貯料倉內(nèi)原材料下凈，但二次預(yù)熱除潮料口保持滿斗為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，一般間隔50?60s。真空吸料機(jī)的感應(yīng)開關(guān)具有輔助吸料的功能，真空貯料倉內(nèi)原材料一旦下凈，此開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)。材料再經(jīng)真空貯料倉漏至二次除潮料斗進(jìn)行二次加熱除潮，二次加熱除潮溫度為85°C，二次除潮因?yàn)榱衔餅閯?dòng)態(tài)，隨下料除潮，從加熱上方至底部，時(shí)間為15min。二次除潮的材料打開料斗下料口，直接漏到螺桿擠出設(shè)備的輸料段。
[0037](2)材料塑化:將步驟(I)所得的內(nèi)層材料和外層材料分別輸送至螺桿擠出設(shè)備的內(nèi)層進(jìn)料口和外層進(jìn)料口，
螺桿擠出設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)均采用PLC電腦自動(dòng)控制，配備功率為150kw主機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。共分為五段，第一段為加料輸送段，固體材料在此不能塑化，但要預(yù)熱受壓擠實(shí)，溫度設(shè)定在200?210°C ;第二段、第三段為壓縮段、熔融段，螺槽由大逐漸變小，經(jīng)過加溫料筒螺桿與之遷移摩擦，并形成高彈態(tài)、粘流態(tài)，溫度設(shè)定在235°C?240°C;第四段、第五段為均化段、塑化段，當(dāng)溫度高于粘流態(tài)時(shí)，材料會(huì)產(chǎn)生熱分解，當(dāng)溫度地域粘流態(tài)時(shí)或玻璃態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生脆化，第四段溫度設(shè)定在230-240°C，第五段溫度設(shè)定在225-230°C。開啟該螺桿擠出設(shè)備，將所述材料進(jìn)行塑化；其中，該螺桿擠出設(shè)備為SG/125-33DPE螺桿擠出機(jī)。
[0038]為便于溫度控制，步驟(2)中所述塑化階段的料筒均采用注鉛電加熱，加熱圈功率為3?4kw，380A，供電為熱，機(jī)身溫度降溫采用冷卻風(fēng)機(jī)。機(jī)身溫度降溫采用冷卻風(fēng)機(jī)，在加溫和生產(chǎn)過程中因電阻絲的溫度與機(jī)身實(shí)際設(shè)計(jì)溫度差距較大，所以因熱慣性引起的差較大，采用冷卻風(fēng)機(jī)可以解決這一的問題。[0039](3)材料成型:步驟(2)所得的經(jīng)過塑化后的材料進(jìn)入機(jī)頭，經(jīng)過濾網(wǎng)處由螺旋狀改變?yōu)檩S線走向狀態(tài)，進(jìn)入機(jī)頭第一區(qū)合流區(qū)，合流區(qū)的主要作用是改變物料走向和物料的第一次壓縮，這時(shí)物料已接內(nèi)層和外層交匯分流區(qū)，為更好的使物料熔融，第一區(qū)溫度應(yīng)設(shè)置為240?250°C。
[0040]機(jī)頭第二區(qū)為內(nèi)層和外層合流共擠區(qū)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)層物料經(jīng)過輸送、熔融、均化、剪切、塑化，由橫向改為軸向的過程，進(jìn)行內(nèi)層和外層物料的共擠，其溫度置為230?235°C。
[0041]機(jī)頭第三區(qū)和第四區(qū)為共擠壓縮區(qū)。物料經(jīng)過交匯、分流，進(jìn)入第三區(qū)時(shí)，物料內(nèi)層和外層已根據(jù)調(diào)查達(dá)到均化，粘連在此區(qū)進(jìn)行，在外加熱和作用力的共同作用下，熔融粘連，此區(qū)溫度設(shè)置為230?235°C。物料進(jìn)入第四區(qū)時(shí)已完成內(nèi)外層的均化、分流、粘連、熔融過程，完全進(jìn)入突變式共擠壓縮段，達(dá)到最初的內(nèi)外層均化色條共擠。此區(qū)溫度設(shè)置為240 ?245 °C。
[0042]材料經(jīng)過以上幾區(qū)的共同作用后進(jìn)入機(jī)頭第五區(qū)管材成型區(qū)，主要實(shí)現(xiàn)熔融壓縮，再熔融再壓縮成型的過程，此區(qū)也是內(nèi)加熱、外加熱和主機(jī)螺桿外作用力的共同匯集區(qū)，此區(qū)內(nèi)加熱溫度設(shè)置為240?245°C，外加熱溫度設(shè)置為230?235°C。
[0043]經(jīng)過上述五個(gè)區(qū)的作用后，使內(nèi)層材料與外層材料共擠成型，得到成型后的管坯；
(4)真空定徑:將步驟(3)所得的管坯在真空度為0.3?0.4MPa的條件下，采用定徑套進(jìn)行定徑；所述定徑套由黃銅制成，因銅導(dǎo)熱性能好，熱導(dǎo)換快，是制作定徑套的優(yōu)先選擇。定徑套長度為管材外徑的兩倍；定徑時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)為45HZ，管材壓力等級(jí)為0.6?0.8MPa區(qū)間內(nèi)，管還在定徑套內(nèi)的時(shí)間為1.5?2min。
[0044](5)噴淋冷卻:當(dāng)步驟(4)中的管坯進(jìn)入定徑套時(shí)，采用真空定型箱冷卻系統(tǒng)，進(jìn)行多段式噴淋冷卻，因?yàn)楦叻肿硬牧显隗E熱冷卻定型時(shí)易在擠包層內(nèi)留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致管材在使用或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生龜裂，影響管材使用壽命，所以在管坯進(jìn)入定徑套時(shí)，設(shè)有水環(huán)式冷卻裝置，防止因管坯溫度太高，粘度大而粘在定徑套上，管材在冷卻過程中會(huì)釋放熱量，冷卻水環(huán)水量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)劑，以管坯不粘連定徑套為準(zhǔn)，為保證質(zhì)量和生產(chǎn)速度，共有兩臺(tái)4kw，380v水泵直供噴淋。管坯進(jìn)入定徑套的第一倉前段1.5米為加密噴淋區(qū)，用單獨(dú)一臺(tái)4kw水泵供水，水溫為40?42°C ;第二段與第三段共用一臺(tái)水泵供水，第二段為冷卻噴淋固化區(qū)，水溫為30?35°C;第三段為穩(wěn)定冷卻區(qū)，水溫為15°C;噴淋冷卻時(shí)的真空度為0.03?0.04MPa冷卻完成后得到制備完成的雙層復(fù)合管材。
[0045]實(shí)施例2:與實(shí)施例1的不同之處在于，雙層復(fù)合管材的內(nèi)層由質(zhì)量百分比為62%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和38%的低密度聚乙烯制成。
[0046]實(shí)施例3:與實(shí)施例1的不同之處在于，雙層復(fù)合管材的內(nèi)層由質(zhì)量百分比為65%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和35%的乙烯-乙烯醇共聚物制成；外層由質(zhì)量百分比為92%的高密度聚乙烯、7%的乙烯-乙烯醇共聚物和1%的PE專用黑色素顆粒C制成。
[0047]實(shí)施例4:與實(shí)施例2的不同之處在于,雙層復(fù)合管材的內(nèi)層由質(zhì)量百分比為55%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和45%的低密度聚乙烯制成；外層由質(zhì)量百分比為88%的高密度聚乙烯、8%的乙烯-乙烯醇共聚物和4%的PE專用黑色素顆粒C制成。
[0048]本發(fā)明雙層復(fù)合管材具有以下工程特性:
1.連接方便、施工簡單。因HDPE-UHMW管道管體較輕，搬運(yùn)方便；焊接容易；聚乙烯的撓性使HDPE-UHMW管道可以盤卷(尤其口徑小的HDPE-UHMW管道)，減少了大量的連接管件，管線較長時(shí)宜采用盤管敷設(shè)；HDPE-UHMW管道管溝要求遠(yuǎn)比鋼管管溝要求低。這都大大降低了施工難度和施工費(fèi)用。
[0049]2.耐磨性極高，比尼龍66和聚四氟乙烯高4倍，比碳鋼高6倍，是目前所有合成樹脂中最好的。
[0050]3.沖擊強(qiáng)度高，為聚碳酸酯的2倍，ABS的5倍，且能在液氮溫度(_196°C )下保持高韌性。
[0051]4.自潤滑性好，其自潤滑性與聚四氟乙烯相當(dāng)，磨擦系數(shù)僅為0.07 - 0.11 ;僅為鋼材磨擦系數(shù)的1/3 - 1/4。
[0052]5.沖擊能吸收值在所有塑料中為最高，消音效果很好。
[0053]6.抗粘附能力極強(qiáng)，僅次于“塑料王”聚四氟乙烯。
[0054]7.密度在所有工程塑料中最小，比聚四氟乙烯輕56%，比聚碳酸酯輕22% ;密度為鋼的1/8。
[0055]上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的說明，但是，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)具體參數(shù)進(jìn)行變更，形成多個(gè)具體的實(shí)施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
【權(quán)利要求】
1.一種雙層復(fù)合管材，包括內(nèi)層和外層，其特征在于，所述內(nèi)層由質(zhì)量百分比為55%~65%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和35%~45%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成； 所述外層由質(zhì)量百分比為87%~92%的高密度聚乙烯、6%~9%的乙烯-乙烯醇共聚物和1%~4%的PE專用黑色素顆粒C制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層復(fù)合管材，其特征在于，所述內(nèi)層由質(zhì)量百分比為60%的超高分子質(zhì)量聚乙烯和40%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層復(fù)合管材，其特征在于，所述外層由質(zhì)量百分比為90%的高密度聚乙烯、8%的乙烯-乙烯醇共聚物和2%的PE專用黑色素顆粒C制成。
4.一種權(quán)利要求1所述雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)材料配比和除潮:按權(quán)利要求1所述原料的配比選取內(nèi)層原料和外層原料，將配比好的內(nèi)層材料和外層材料分別進(jìn)行除潮； (2)材料塑化:將步驟(1)所得的內(nèi)層材料和外層材料分別輸送至螺桿擠出設(shè)備的內(nèi)層進(jìn)料口和外層進(jìn)料口，將所述螺桿擠出設(shè)備的加料輸送段溫度設(shè)定在200~210°C，壓縮段、熔融段的溫度設(shè)定在235~240°C，均化段溫度設(shè)定在230~240°C，塑化段溫度定在225~230°C，開啟該螺桿擠出設(shè)備，將所述材料進(jìn)行塑化； (3)材料成型:步驟(2)所得的經(jīng)過塑化后的材料進(jìn)入機(jī)頭，使內(nèi)層材料與外層材料共擠成型，得到成型后的管坯； (4)真空定徑:將步驟(3)所得的管坯在真空度為0.3~0.4MPa的條件下，采用定徑套進(jìn)行定徑； (5)噴淋冷卻:當(dāng)步驟(4)中的管坯進(jìn)入定徑套時(shí)，采用真空定型箱冷卻系統(tǒng)，進(jìn)行多段式噴淋冷卻，冷卻后得到制備完成的雙層復(fù)合管材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的除潮方法為: a.一次除潮:將干燥機(jī)預(yù)熱I小時(shí)，預(yù)熱溫度設(shè)置為90°C;將配比好的材料倒入干燥機(jī)中除潮I~1.5小時(shí)后放料，且在放料口處吹風(fēng)排潮； b.二次除潮:將步驟a所得的材料經(jīng)真空吸料機(jī)輸送至真空貯料倉，再經(jīng)真空貯料倉漏至二次除潮料斗進(jìn)行二次加熱除潮，二次加熱除潮溫度為80~90°C，時(shí)間為10~15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，在步驟(3)所述材料成型過程中:機(jī)頭的第一區(qū)合流區(qū)的溫度設(shè)置為240~250°C;第二區(qū)內(nèi)層和外層合流共擠區(qū)的區(qū)溫度設(shè)置為230~235°C ;第三區(qū)和第四區(qū)共擠壓縮區(qū)的溫度分別設(shè)置為230~235°C,240~245°C ;第五區(qū)管材成型區(qū)的內(nèi)加熱溫度設(shè)置為240~245°C，外加熱溫度設(shè)置為230~235°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述螺桿擠出設(shè)備為SG/125-33DPE螺桿擠出機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述塑化階段的料筒均采用注鉛電加熱，加熱圈功率為3~4kw，380A，供電為熱，機(jī)身溫度降溫采用冷卻風(fēng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述定徑套由黃銅制成，其長度為管材外徑的兩倍；定徑時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)為45HZ，管材壓力等級(jí)為0.6~0.8MPa區(qū)間內(nèi)，管還在定徑套內(nèi)的時(shí)間為1.5~2min。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層復(fù)合管材的制備方法，其特征在于，步驟(5)中噴淋冷卻過程為:管坯進(jìn)入定徑套的第一倉前段1.5米為加密噴淋區(qū)，水溫為40~42°C ;第二段為冷卻噴淋固化區(qū)，水溫為30~35°C;第三段為穩(wěn)定冷卻區(qū)，水溫為15°C;噴淋冷卻時(shí)的真空度為0.03~0.04MPa 。
【文檔編號(hào)】F16L11/06GK104019298SQ201410229854
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】周振民, 孔慶東, 王學(xué)超, 周科 申請人:華北水利水電大學(xué)