CN104565584A - 一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管及其制备方法，该复合管包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚乙烯160-170、氯化聚乙烯30-35、环氧树脂70-80、二月桂酸二丁基锡7-8、硬脂酸钙6-9、聚乙烯蜡8-10、玉石粉6-8、月桂酸钡5-7、烃基磷酸7-9、氟素脂4-8、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-6、硅烷偶联剂9-14、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-15、亚磷酸酯类抗氧剂12-14、纳米二氧化锆10-12、助剂母粒8-10。本发明管材具有较高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能，本发明管材的制备方法简单，易操作，通过管材模具的不同，可制备不同规格不同用途的管件以满足社会的需求。
Description
技术领域
本发明涉及复合管道领域，具体是一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管及其制备工艺。
背景技术
传统的钢制管道耐腐蚀性较差且不易搬运，已无法适应当前的需要。我国主要石油及天然气多分布于沙漠、沼泽或山区，自然环境较为恶劣，铺设钢制管道时受自然环境的影响十分严重，又由于地面沉降、山体滑坡等原因使输送管道极其容易出现损坏现象。钢丝网骨架塑料复合管是用高强度过塑钢丝网骨架和热塑性塑料聚乙烯为原材料，钢丝缠绕网作为聚乙烯塑料管的骨架增强体，采用高性能的粘结树脂将钢丝骨架与内、外层高密度聚乙烯紧密地连接在一起，使之具有优良的复合效果。因为有了高强度钢丝增强体被包覆在连续热塑性塑料之中，因此这种复合管克服了钢管和塑料管各自的缺点，而又保持了钢管和塑料管各自的优点。由于其密度小，强度高，具有优异的机械性能，如高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能等，此外它还具有良好的加工性能及其很好的耐化学稳定性能和耐热性能，在一些复杂的环境中仍然可以长期稳定使用，因此受到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管及其制备工艺。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管，包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚乙烯160-170、氯化聚乙烯30-35、环氧树脂70-80、二月桂酸二丁基锡7-8、硬脂酸钙6-9、聚乙烯蜡8-10、玉石粉6-8、月桂酸钡5-7、烃基磷酸7-9、氟素脂4-8、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-6、硅烷偶联剂9-14、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-15、亚磷酸酯类抗氧剂 12-14、纳米二氧化锆10-12、助剂母粒8-10；
所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：聚酰胺30-36、环烷酸丁酯12-14、富马酸二甲酯7-9、苯甲酸钠6-8、超细炭黑9-10、三盐基邻苯二甲酸铅5-7、纳米二氧化硅13-15、乙撑双硬酯酰胺3-5、月桂酸镁4-6、季戊四醇脂8-9、苯甲酸盐6-8、抗氧剂CA 10-12；
所述助剂母粒的制备方法是：将超细炭黑、三盐基邻苯二甲酸铅、纳米二氧化硅、月桂酸镁分别研磨成粉末，混合后再加入聚酰胺、环烷酸丁酯、富马酸二甲酯等其它剩余成分，投入捏合机中，在80-90℃的温度下捏合50-60分钟后自然冷却，送入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
本发明的一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将除环氧树脂以外的原料混合后加入高速捏合机中捏合8-10分钟，捏合温度为160-180℃，然后将原料送入冷混机中搅拌至温度在35-40℃后下料；
（2）将步骤（1）得到的原料按比例分别放入芯管聚乙烯管螺杆挤塑机和外层聚乙烯管挤塑机的料斗，芯管聚乙烯管螺杆挤塑机挤出聚乙烯进入芯管聚乙烯管模具成型，经过真空定径和冷却得到芯管；
（3）将芯管通过牵引机进入缠绕机，在芯管外表面以45度至60度的角度左右缠绕至少两层钢丝骨架，形成钢丝骨架增强层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝骨架增强层与芯管粘接在一起；
（4）外层聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层聚乙烯管模具，在钢丝骨架增强层外表面成型外层聚乙烯管，向外层连续喷水冷却，得到钢丝骨架增强聚乙烯复合管。
本发明的有益效果：
本发明管材是由芯管、钢丝骨架增强层以及外表层复合成型的，其强度好、韧性高，管材的内外两层包覆有改性聚乙烯材料，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能，本发明管材的制备方法简单，易操作，通过管材模具的不同，可制备不同规格不同用途的管件以满足社会的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管，包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，其特征在于，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚乙烯160、氯化聚乙烯30、环氧树脂70、二月桂酸二丁基锡7、硬脂酸钙6、聚乙烯蜡8、玉石粉6、月桂酸钡5、烃基磷酸7、氟素脂4、甲基丙烯酸缩水甘油酯5、硅烷偶联剂9、聚对苯二甲酸乙二醇酯10、亚磷酸酯类抗氧剂 12、纳米二氧化锆10、助剂母粒8；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺30、环烷酸丁酯12、富马酸二甲酯7、苯甲酸钠6、超细炭黑9、三盐基邻苯二甲酸铅5、纳米二氧化硅13、乙撑双硬酯酰胺3、月桂酸镁4、季戊四醇脂8、苯甲酸盐6、抗氧剂CA 10；制备方法是：将超细炭黑、三盐基邻苯二甲酸铅、纳米二氧化硅、月桂酸镁分别研磨成粉末，混合后再加入聚酰胺、环烷酸丁酯、富马酸二甲酯等其它剩余成分，投入捏合机中，在80-90℃的温度下捏合50-60分钟后自然冷却，送入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将除环氧树脂以外的原料混合后加入高速捏合机中捏合8-10分钟，捏合温度为160-180℃，然后将原料送入冷混机中搅拌至温度在35-40℃后下料；
（2）将步骤（1）得到的原料按比例分别放入芯管聚乙烯管螺杆挤塑机和外层聚乙烯管挤塑机的料斗，芯管聚乙烯管螺杆挤塑机挤出聚乙烯进入芯管聚乙烯管模具成型，经过真空定径和冷却得到芯管；
（3）将芯管通过牵引机进入缠绕机，在芯管外表面以45度至60度的角度左右缠绕至少两层钢丝骨架，形成钢丝骨架增强层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝骨架增强层与芯管粘接在一起；
（4）外层聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层聚乙烯管模具，在钢丝骨架增强层外表面成型外层聚乙烯管，向外层连续喷水冷却，得到钢丝骨架增强聚乙烯复合管。
实施例2：
一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管，包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚乙烯165、氯化聚乙烯32.5、环氧树脂75、二月桂酸二丁基锡7.5、硬脂酸钙7.5、聚乙烯蜡9、玉石粉7、月桂酸钡6、烃基磷酸8、氟素脂6、甲基丙烯酸缩水甘油酯5.5、硅烷偶联剂12、聚对苯二甲酸乙二醇酯12.5、亚磷酸酯类抗氧剂 13、纳米二氧化锆11、助剂母粒9；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺33、环烷酸丁酯13、富马酸二甲酯8、苯甲酸钠7、超细炭黑9.5、三盐基邻苯二甲酸铅6、纳米二氧化硅14、乙撑双硬酯酰胺4、月桂酸镁5、季戊四醇脂8.5、苯甲酸盐7、抗氧剂CA 11；制备方法是：将超细炭黑、三盐基邻苯二甲酸铅、纳米二氧化硅、月桂酸镁分别研磨成粉末，混合后再加入聚酰胺、环烷酸丁酯、富马酸二甲酯等其它剩余成分，投入捏合机中，在80-90℃的温度下捏合50-60分钟后自然冷却，送入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
制备工艺同实施例1。
实施例3：
一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管，包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚乙烯170、氯化聚乙烯35、环氧树脂80、二月桂酸二丁基锡8、硬脂酸钙9、聚乙烯蜡10、玉石粉8、月桂酸钡7、烃基磷酸9、氟素脂8、甲基丙烯酸缩水甘油酯6、硅烷偶联剂14、聚对苯二甲酸乙二醇酯15、亚磷酸酯类抗氧剂14、纳米二氧化锆12、助剂母粒10；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺36、环烷酸丁酯14、富马酸二甲酯9、苯甲酸钠8、超细炭黑10、三盐基邻苯二甲酸铅7、纳米二氧化硅15、乙撑双硬酯酰胺5、月桂酸镁6、季戊四醇脂9、苯甲酸盐8、抗氧剂CA 12；制备方法是：将超细炭黑、三盐基邻苯二甲酸铅、纳米二氧化硅、月桂酸镁分别研磨成粉末，混合后再加入聚酰胺、环烷酸丁酯、富马酸二甲酯等其它剩余成分，投入捏合机中，在80-90℃的温度下捏合50-60分钟后自然冷却，送入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
制备工艺同实施例1。
实施例1-3制得的钢丝骨架增强聚乙烯复合管的性能检测结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 阻燃性能 | V-1 | V-1 | V-0 |
| 附着力，N/10mm3 | 56 | 65 | 63 |
| 弯曲性能 | 无裂纹、不分层 | 无裂纹、不分层 | 无裂纹、不分层 |
| 剥离强度，N/m | 132 | 144 | 138 |
| 针孔实验 | 无电火花产生 | 无电火花产生 | 无电火花产生 |
Claims (2)
1.一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管，包括芯管、钢丝骨架增强层以及外表层，其特征在于，所述芯管和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚乙烯160-170、氯化聚乙烯30-35、环氧树脂70-80、二月桂酸二丁基锡7-8、硬脂酸钙6-9、聚乙烯蜡8-10、玉石粉6-8、月桂酸钡5-7、烃基磷酸7-9、氟素脂4-8、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-6、硅烷偶联剂9-14、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-15、亚磷酸酯类抗氧剂 12-14、纳米二氧化锆10-12、助剂母粒8-10；
进一步地，所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：聚酰胺30-36、环烷酸丁酯12-14、富马酸二甲酯7-9、苯甲酸钠6-8、超细炭黑9-10、三盐基邻苯二甲酸铅5-7、纳米二氧化硅13-15、乙撑双硬酯酰胺3-5、月桂酸镁4-6、季戊四醇脂8-9、苯甲酸盐6-8、抗氧剂CA 10-12；
本发明所述助剂母粒的制备方法是：将超细炭黑、三盐基邻苯二甲酸铅、纳米二氧化硅、月桂酸镁分别研磨成粉末，混合后再加入聚酰胺、环烷酸丁酯、富马酸二甲酯等其它剩余成分，投入捏合机中，在80-90℃的温度下捏合50-60分钟后自然冷却，送入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝骨架增强聚乙烯复合管的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将除环氧树脂以外的原料混合后加入高速捏合机中捏合8-10分钟，捏合温度为160-180℃，然后将原料送入冷混机中搅拌至温度在35-40℃后下料；
（2）将步骤（1）得到的原料按比例分别放入芯管聚乙烯管螺杆挤塑机和外层聚乙烯管挤塑机的料斗，芯管聚乙烯管螺杆挤塑机挤出聚乙烯进入芯管聚乙烯管模具成型，经过真空定径和冷却得到芯管；
（3）将芯管通过牵引机进入缠绕机，在芯管外表面以45度至60度的角度左右缠绕至少两层钢丝骨架，形成钢丝骨架增强层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝骨架增强层与芯管粘接在一起；
（4）外层聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层聚乙烯管模具，在钢丝骨架增强层外表面成型外层聚乙烯管，向外层连续喷水冷却，得到钢丝骨架增强聚乙烯复合管。
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