CN104629221A - 一种聚氯乙烯内衬管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可膨胀可卷绕的聚氯乙烯内衬管及其制备和使用方法，制备该聚氯乙烯内衬管后可将该聚氯乙烯内衬管制成横截面为C型、U型或H型等的管材，卷绕于卷轴上，使用时进行预热即可使其软化，方便地从卷轴上取下，在高温下能够径向膨胀，恢复圆型截面，冷却后保持膨胀后的尺寸，所述聚氯乙烯内衬管，运输时体积小，长度大，使用时的尺寸与常规PVC管材相同，且在向地下管道内牵引聚氯乙烯内衬管时，柔韧性好，便于施工作业，单根管的长度增加。

Description

一种聚氯乙烯内衬管
技术领域
本发明属于非开挖管道修复材料领域，特别涉及一种可膨胀、可卷绕的非开挖管道修复用聚氯乙烯管材。
背景技术
非开挖管道修复技术是在不进行地面开挖施工沟槽的条件下，对地下损坏或故障管道实施修复、恢复原有管道使用功能的施工技术。
在非开挖管道修复技术领域，内衬管法修复技术备受关注，此方法使用可变形的聚合物管材，施工前管材横截面呈U形、C形等具有较小截面尺寸的形状，以利进入待修复管道。修复施工时将聚合物管材导入待修复的地下管道，就位后通过加热或加热加压使聚合物管材恢复圆形截面形状，从而与被修复的旧管构成紧密贴合的复合管道。
内衬管法的特点是：施工占用场地小，可利用现有人井施工；新衬管与旧管可形成紧密配合，管道过流断面损失小；对旧管道清洗要求低，只要达到内壁光滑无毛刺即可。内衬管法所使用的聚合物管材包括聚乙烯(PE)管材、可紫外光固化的玻纤增强树脂预制管、聚氯乙烯(PVC)管材等，其中PVC管材因性价比高而被青睐。
就PVC内衬管而言，需要具备热吹胀特性，即C型或U型内衬管可以在一定加热温度及吹胀气压下恢复其圆形截面，从而使其外壁贴紧被修复管道的内壁，而且在此吹胀过程中内衬管管壁不能产生龟裂或破损。同时，管道修复施工完成后成为原管道新内衬层的PVC衬管必须具备一定耐热性和刚性，确保服役期间不发生软化变形。因此，PVC内衬管实际上是具备良好韧性和热稳定性的硬质PVC管材。
美国专利US5147697提供了一种通过低聚合度PVC与高聚合度PVC掺混树脂制造PVC内衬管的方法，并且在管材配方中添加甲基丙烯酸甲酯(MMA)均聚物或MMA与丁二烯及苯乙烯的共聚物增韧改性剂，获得可以吹胀而不破损的PVC内衬管。但在PVC内衬管制造时使用高聚合度PVC树脂获得伸张强度，其缺点是增大了PVC熔体的粘度，增加管材加工难度和能耗。
日本专利JP2000033649A提供了一种外层为PVC而内层为高密度聚乙烯的C型复合内衬管制造方法，该管材进入待修复管道后的受热吹胀性能由高密度聚乙烯层提供。其所采用的聚乙烯/聚氯乙烯复合内衬技术加大了内衬管制造的难度，加大了成本。
日本专利JP2003112356A和JP2003175549A提供了一种C型PVC内衬管的制造方法，该方法通过C型管折叠位点内外表层应力分布的控制，调节管材受热吹胀性能，克服吹胀后内壁龟裂问题。其报道的方法是在PVC内衬管折叠加工时控制内应力分布，使得C型管受热时借助内应力的释放使软化的PVC内衬管恢复圆形截面，此方法的缺点是内衬管吹胀效果差，而且制造不同直径的内衬管时难以精确调控内应力分布，影响内衬管的非开挖修复性能。
欧洲专利WO2013068544A1报道了类似的可吹胀PVC管材制造方法，该方法通过增塑剂和增韧聚合物并用使管材具备折叠后的吹胀回复性能，其是通过在PVC树脂中添加由小分子增塑剂与橡胶复合的增韧组分获得吹胀性能，其缺点是导致内衬管服役条件下强度和刚度下降。
中国专利CN03114031.9提供了一种辐射交联技术制造扁平PVC内衬管的方法，该方法通过对PVC实施辐射交联赋予PVC管材热吹胀性能。该方法，既增加了内衬管制造过程的复杂性、增加成本，又使得PVC材料发生永久交联，丧失热塑加工性，管材边角料和回收的内衬管难以再加工利用。
中国专利CN103322372A报道了利用PVC内衬管实施非开挖管道修复的施工方法和工艺，但未涉及PVC内衬管的制造技术。
特别提到的是，有人采用呋喃-马来酰亚胺之间的热可逆Diels-Alder反应获得热可逆交联聚合物材料(Macromol.Chem.Phys.2010,211,1417–1425)。此类聚合物的分子链拥有呋喃侧基和马来酰亚胺侧基，这两种侧基之间的热可逆Diels-Alder反应赋予了聚合物热可逆交联性能，使该类交联聚合物可以进行热塑再加工，但是，未见热可逆交联PVC内衬管的研究报道。
可见，到目前为止非开挖管道修复领域依然迫切需要低成本、高性能的PVC内衬管制造技术，以获得热吹胀性能优异、刚性良好而又能回收再加工利用的PVC内衬管材。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过在经典PVC材料配方中，加入双环戊二烯二羧酸盐类热可逆交联剂和冠醚催化剂，提高了PVC管材加工成型过程中酯化反应的速度和热可逆交联效果，获得可重复加工利用的高可膨胀性、可卷绕的PVC内衬管，同时，在PVC管材配方中添加了高热容填料，减缓了PVC管材的冷却速率，延长了内衬管在预热后软化状态的时间，极大方便了将内衬管引入待修复管道的牵引施工过程，从而完成本发明。
本发明的目的在于提供以下方面：
第一方面，一种聚氯乙烯内衬管，其特征在于，该内衬管由包括以下重量配比的原料制成：
第二方面，一种制备上述第一方面所述聚氯乙烯内衬管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1-1)将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂和填料母粒加入高速混合机中混合均匀，再加入改性剂母粒，搅拌均匀；
(1-2)将步骤(1-1)中得到的产物在挤出机中进行挤出，再经导形模具导形获得聚氯乙烯内衬管。
第三方面，根据上述第一方面所述的聚氯乙烯内衬管和/或根据上述第二方面所述的方法制得的聚氯乙烯内衬管的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(2-1)将聚氯乙烯内衬管预热，软化后拖入待修复的管道中；
(2-2)用具有排气孔的封堵装置封堵所述聚氯乙烯内衬管的一端，在排气孔上设置阀门，首先打开阀门，通过聚氯乙烯内衬管的另一端向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，待聚氯乙烯内衬管内充满水蒸汽和热空气后，关闭阀门，继续向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，直至聚氯乙烯内衬管外壁与待修复的管道内壁紧密贴合；
(2-3)将步骤(2-2)的水蒸汽和热空气的混合带压气流切换成低温压缩空气，待聚氯乙烯内衬管温度降低后停止充气。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
以下详细说明本发明。
根据本发明的第一方面，提供一种聚氯乙烯内衬管，其特征在于，该聚氯乙烯内衬管由包括以下重量配比的原料制成：
优选为，
所述PVC树脂选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种，优选型号为SG-4和/或SG-5的PVC树脂。
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(缩写为DOP)、磷酸三甲苯酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种，优选邻苯二甲酸二辛酯。
所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌、钙锌复合稳定剂中的一种或多种，优选钙锌复合稳定剂，其中，钙和锌的重量比为2:1。
所述润滑剂选自氯化石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、季戊四醇中的一种或多种，优选硬脂酸和/或硬脂酸钙。
在本发明的一种优选实施方式中，所述聚氯乙烯内衬管由以下重量配比的原料制成：
在本发明的另一种优选实施方式中，所述聚氯乙烯内衬管由以下重量配比的原料制成：
所述填料母粒包括以下重量配比的原料，
优选为，
所述高体积热容填料粉末选自金属氧化物和金属氢氧化物中的一种或多种，金属氧化物优选氧化铝、氧化镁、氧化锆、三氧化二铁、二氧化钛，金属氢氧化物优选氢氧化铝、氢氧化镁，进一步优选氢氧化铝、三氧化二铁、氢氧化镁和钛白粉中的一种或多种，如氢氧化镁或氢氧化铝。
本发明人发现，当所述高体积热容填料粉末的粒径为600～1200目时，其在制备体系中既能够分散均匀，又不形成团聚，制得的PVC管材性能优良。
所述PVC树脂选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种，优选型号为SG-4和/或SG-5的PVC树脂。
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(缩写为DOP)、磷酸三甲苯酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种，优选邻苯二甲酸二辛酯。
所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌、钙锌复合稳定剂中的一种或多种，优选钙锌复合稳定剂，其中，钙和锌的重量比为2:1。
本发明人发现，将高体积热容填料粉末、PVC树脂粉、增塑剂和稳定剂先制成填料母粒，使其中的无机物高体积热容填料粉末在母粒中预分散，再将制得的填料母粒作为一种制备PVC内衬管的原料，从而高体积热容填料粉末在制备PVC管的体系中能够充分分散，有效减少了高体积热容填料粉末在制备体系中的团聚现象，增加了制得的PVC内衬管均匀度及其性能的稳定性。
在本发明的一个优选实施方式中，填料母粒中所用PVC树脂的型号与制备PVC内衬管原料中PVC树脂的型号相同；填料母粒中所用增塑剂与制备PVC内衬管原料中增塑剂相同；填料母粒中所用稳定剂与制备PVC内衬管原料中稳定剂相同。
更优选地，所述填料母粒由包括以下重量配比的原料制成，
或者为，
所述填料母粒由包括以下步骤的方法制得，
步骤(A1)，将高体积热容填料粉末、PVC树脂粉、增塑剂和稳定剂在密炼机中进行密炼混合。
其中，所述高体积热容填料粉末、PVC树脂粉、增塑剂和稳定剂的选择范围和重量配比如前所述。
优选地，将以下重量配比的原料进行密炼混合，
或者，
本发明人经研究发现，当密炼混合温度范围为150℃～190℃，优选为160℃～180℃，更优选为170℃时，制备填料母粒的各组分混合均匀。
当密炼混合时间小于10分钟时，制备填料母粒的各组分混合得不充分，当密炼混合时间达到30分钟时，各组分已经能够充分混合，继续延长密炼时间，混合均匀程度不再显著增加，因此，本发明选择密炼时间为10～30分钟，优选为15～25分钟，如20分钟。
本发明优选加料顺序为：PVC树脂粉、增塑剂、稳定剂、高体积热容填料粉末，从而，PVC树脂粉与增塑剂反应后能够软化，易与稳定剂和高体积热容积填料粉末进行混炼。
步骤(A2)，出料、冷却、裁剪成填料母粒。
将密炼混合后的原料出料，出料温度为150℃～190℃，优选为160℃～180℃，更优选为170℃。
将出料后的混合物冷却，本发明选择冷却至10℃～80℃，优选为20℃～70℃，更优选为30℃～50℃。
在本发明中，选择填料母粒的粒径约为0.5～10毫米，优选为0.8～8毫米，更优选为1～2毫米。
本发明人发现，将多种改性剂预制成改性剂母粒，再将改性剂母粒作为一种原料制备PVC内衬管，PVC内衬管的性能较将上述多种改性剂直接投入制备体系中优。
所述改性剂母粒由包括以下重量配比的原料制备而成，
优选为，
其中，所述热可逆交联剂选自双环戊二烯二甲酸的碱金属盐或双烷基环戊二烯二甲酸的碱金属盐、双环戊二烯二甲酸的碱土金属盐或双烷基环戊二烯二甲酸的碱土金属盐中的一种或多种，其中，所述双烷基环戊二烯二甲酸盐热可逆交联剂中的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基或苄基，所述碱金属为钠和/或钾，所述碱土金属为铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)，所述热可逆交联剂优选为双甲基环戊二烯二甲酸钠或双环戊二烯二甲酸钾。
所述催化剂选自冠醚化合物，优选脂肪族冠醚、芳香族冠醚和脂环族冠醚中的一种或多种，更优选为15-冠-5，21-冠-7，24-冠-8，环己基15-冠-5，环己基18-冠-6，二环己基18-冠-6，苯并15-冠-5，二苯并21-冠-7，二苯并24-冠-8，18-冠-6、二苯并-18-冠-6及其任意比例的组合物，进一步优选为18-冠-6、二苯并-18-冠-6或由18-冠-6与二苯并-18-冠-6以任意比例组成的组合物。
所述抗冲击改性剂选自氯化聚乙烯、氯化乙丙橡胶、烯丙烯酸酯橡胶中的一种或二种，优选氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶或由氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物，其中，基于氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物总重量，氯化聚乙烯为10wt％～90wt％。
所述阻聚剂选自对苯二酚、甲基氢醌、对叔丁基邻苯二酚(TBC)、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(2246)中的一种或多种，优选TBC、2246或由TBC与2246组成的组合物，其中，基于TBC与2246组成的组合物的总重量，TBC为10wt％～90wt％。
在本发明的一种实施方式中，所述改性剂母粒由包括以下重量配比的原料制备而成，
其中，
所述18-冠-6与二苯并-18-冠-6的组合物中，基于18-冠-6与二苯并-18-冠-6组成的组合物的总重量，18-冠-6为30wt％～80wt％；
所述氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶的组合物中，基于氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物总重量，氯化聚乙烯为10wt％～90wt％；
或者为，
所述改性剂母粒由包括以下步骤的方法制得，
步骤(B1)，将热可逆交联剂、催化剂、抗冲击改性剂和阻聚剂进行混炼。
所述热可逆交联剂、催化剂、抗冲击改性剂和阻聚剂的选择范围及重量配比如前所述。
优选地，将包括以下重量配比的原料进行混炼，
其中，
所述18-冠-6与二苯并-18-冠-6的组合物中，基于18-冠-6与二苯并-18-冠-6组成的组合物的总重量，18-冠-6为30wt％～80wt％；
所述氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶的组合物中，基于氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物总重量，氯化聚乙烯为10wt％～90wt％；
或者为，
本发明中，优选在双辊混炼机上进行混炼。
本发明中，优选在20℃～90℃，更优选为30℃～80℃温度范围内混炼，优选混炼时间为20～40分钟，更优选为25～35分钟。
本发明优选加料顺序为：抗冲击改性剂、阻聚剂、热可逆交联剂、催化剂。
步骤(B2)，将步骤(B1)得到的产物薄通下片，裁剪成改性剂母粒。
混炼后的产物中各种改性剂混合均匀。
本发明中，选择在10℃～80℃下，优选为20℃～70℃，更优选为30℃～50℃下进行裁剪。
改性剂母粒的粒径优选约为0.5～10毫米，优选为0.8～8毫米，更优选为1～2毫米。
在本发明的一个优选实施方式中，聚氯乙烯内衬管由包括以下重量配比的原料制成：
其中，
所述钙锌复合稳定剂中钙和锌的重量比为2:1；
所述填料母粒由包括以下重量配比的原料制成，
所述改性剂母粒由包括以下重量配比的原料制成，
其中，
所述18-冠-6与二苯并-18-冠-6的组合物中，基于18-冠-6与二苯并-18-冠-6组成的组合物的总重量，18-冠-6为30wt％～80wt％；
所述氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶的组合物中，基于氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物总重量，氯化聚乙烯为10wt％～90wt％。
所述所述聚氯乙烯内衬管由包括以下步骤的方法制得，
步骤(1-1)，将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂和填料母粒加入混合机中混合均匀，再加入改性剂母粒，搅拌均匀。
其中，PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料母粒和改性剂母粒的选择范围及重量配比如前所述。
步骤(1-2)，将步骤(1-1)中得到的产物在挤出机中进行挤出，再经过导形模具导形获得聚氯乙烯内衬管。
根据本发明的第二方面，提供一种制备上述第一方面所述聚氯乙烯内衬管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1-1)，将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂和填料母粒加入混合机中混合均匀，再加入改性剂母粒，搅拌均匀。
其中，PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料母粒和改性剂母粒的选择范围及重量配比如上述第一方面所述。
所述混合机的混合速度为1000rpm，混合时的温度为20℃～120℃。
步骤(1-2)，将步骤(1-1)中得到的产物在挤出机中进行挤出，再经过导形模具导形，获得聚氯乙烯内衬管。
所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为180℃～200℃，优选为190℃～195℃。
所述导形模具为C型、U型或H型等，使制得的聚氯乙烯内衬管的横截面为C型、U型或H型等。
优选地，在制得的聚氯乙烯内衬管硬化前，将聚氯乙烯内衬管绕在盘轴上，从而减小了其占用的空间，方便了运输和使用。
根据本发明的第三方面，提供上述第一方面所述的聚氯乙烯内衬管和/或根据上述第二方面所述的方法制得的聚氯乙烯内衬管的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(2-1)，将聚氯乙烯内衬管预热，软化后拖入待修复的管道中。
将聚氯乙烯内衬管置于移动式烘箱内预热，优选加热至75℃～95℃，更优选为80℃～90℃，更优选使用蒸汽或热空气加热。
步骤(2-2)，用具有排气孔的封堵装置封堵所述聚氯乙烯内衬管的一端，在排气孔上设置阀门，首先打开阀门，通过聚氯乙烯内衬管的另一端向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，待聚氯乙烯内衬管内充满水蒸汽和热空气后，关闭阀门，继续向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，直至聚氯乙烯内衬管外壁与待修复的管道内壁紧密贴合。
所述水蒸汽和热空气的混合带压气流的温度为75℃～95℃，更优选为80℃～90℃。
聚氯乙烯内衬管内所述水蒸汽和热空气的混合带压气流的压力为0.005～0.05MPa，优选为0.008～0.04MPa。
向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流的时间为每米内衬管1～5分钟。
所述封堵装置设置在聚氯乙烯内衬管一端，使聚氯乙烯内衬管的这一端在步骤(2-2)中保持密闭。
热胀后，聚氯乙烯内衬管的直径大于其公称直径。
步骤(2-3)，将步骤(2-2)的水蒸汽和热空气的混合带压气流切换成低温压缩空气，待聚氯乙烯内衬管温度降低后停止充气。
聚氯乙烯内衬管内压缩空气的压力为0.005～0.05MPa，优选为0.008～0.04MPa。
所述低温压缩空气的温度为10℃～40℃，优选为15℃～35℃，更优选为20℃。
所述低温压缩空气的压力为0.005～0.05MPa，优选为0.008～0.04MPa。
待聚氯乙烯内衬管温度降低至60℃以下后停止向管内充入压缩空气，优选为温度降低至50℃以下后停止。
根据本发明提供的聚氯乙烯内衬管及其制备和使用方法，具有以下有益效果：
(1)所述聚氯乙烯(PVC)内衬管，同时具有优良的热软化性能、吹胀性能和使用环境下(温度不高于60℃)的刚性；
(2)所述聚氯乙烯(PVC)内衬管，可回收循环加工利用，从而降低使用成本，增加经济效益；
(3)所述制备方法简便易行，条件温和，无需特殊设备；
(4)所述聚氯乙烯(PVC)内衬管，易于运输，管道修复施工便捷性强；
(5)用本发明提供的聚氯乙烯(PVC)内衬管进行管道修复，操作简便，工程量小；
(6)所述聚氯乙烯(PVC)内衬管径向膨胀率大，轴向伸长率低，其在管道修复过程中厚度保持均匀；
(7)所述聚氯乙烯(PVC)内衬管不仅可以用于修复直径等于PVC管材公称直径的地下管道外，还可以用于修复直径大于PVC管材公称直径的地下管道。
实施例
实施例1
(一)填料母粒的制备：
将10kg氢氧化镁粉末、10kgPVC树脂、2kg增塑剂DOP、0.3kg稳定剂钙锌复合稳定剂加入密炼机，设定密炼温度为165℃，密炼25分钟，然后出料、冷却、裁剪成平均粒度为1～2mm的粒料。
(二)改性剂母粒的制备：
将1kg双环戊二烯二甲酸钠，1kg双环戊二烯二甲酸钾，0.5kg催化剂18-冠-6，4kg门尼粘度为42的丙烯酸酯橡胶，0.04kgTBC一起在双辊混炼机上进行混炼，室温混炼30分钟，薄通下片，然后裁剪成1～2mm见方的粒料。
(三)PVC内衬管的制备：
(1)将100kgPVC树脂、5kg增塑剂DOP、3kg稳定剂三盐基硫酸铅、0.2kg润滑剂氯化石蜡、0.3kg润滑剂硬脂酸、0.5kg润滑剂硬脂酸钙和15kg(一)中制备的填料母粒，加入高速混合机中混合20分钟，然后加入2kg(二)中制备的改性剂母粒，搅拌速度为1000rpm，搅拌15分钟；
(2)将步骤1中得到的物料出料，在双螺杆挤出机中于195℃挤出，挤出机头口模为直径300mm、厚度10mm，当管材温度降至90℃时使管材通过C型导形模具，然后卷绕到轴径为0.8米的盘轴上获得卷绕的C型PVC内衬管。
实施例2
(一)填料母粒的制备：
将10kg氢氧化铝粉末、10kgPVC树脂、2kg增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.3kg钙锌复合稳定剂加入密炼机，设定密炼温度为170℃，密炼20分钟，出料、冷却、裁剪成平均粒度为1～2mm的粒料。
(二)改性剂母粒的制备:
将2kg双甲基环戊二烯二甲酸钠，1.5kg催化剂二苯并-18-冠-6，5kg含氯量为28％的氯化聚乙烯，0.05kg阻聚剂甲基氢醌一起在双辊混炼机上进行混炼，室温混炼30分钟，薄通下片，然后裁剪成1～2mm见方的粒料。
(三)PVC内衬管的制备：
(1)将100kgPVC树脂、7kg增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、2.5kg钙锌复合稳定剂、0.3kg润滑剂氯化石蜡、0.4g润滑剂硬脂酸、0.5kg润滑剂硬脂酸钙、20kg(一)中制备的填料母粒加入高速混合机中混合25分钟，再加入2.5kg(二)中制备的改性剂母粒，搅拌速度为1000rpm，搅拌15分钟。
(2)将步骤1中得到的物料出料，在双螺杆挤出机中于190℃挤出，挤出机头口模为直径300mm、厚度10mm，当管材温度降至90℃时使管材通过U型导形模具，然后卷绕到轴径为0.8米的盘轴上获得卷绕的U型PVC内衬管。
实施例3
(一)填料母粒的制备：
将10kg氢氧化铝粉末、10kgSG-5型PVC树脂、2.5kg增塑剂磷酸三甲苯酯、0.25kg稳定剂硬脂酸锌加入密炼机，设定密炼温度为165℃，密炼25分钟，然后出料、冷却、裁剪成平均粒度为1～2mm的粒料。
(二)改性剂母粒的制备：
将2kg双甲基环戊二烯二甲酸钠，0.4kg催化剂18-冠-6，0.6kg二苯并-18-冠-6，2kg氯化聚乙烯，1.8kg门尼粘度为42的丙烯酸酯橡胶，0.06kgTBC一起在双辊混炼机上进行混炼，室温混炼30分钟，薄通下片，然后裁剪成1～2mm见方的粒料。
(三)PVC内衬管的制备：
(1)将100kgSG-5型PVC树脂、5kg增塑剂磷酸三甲苯酯、2.5kg稳定剂硬脂酸锌、0.2kg润滑剂氯化石蜡、0.3kg润滑剂硬脂酸、0.5kg润滑剂硬脂酸钙和15kg(一)中制备的填料母粒，加入高速混合机中混合20分钟，然后加入2kg(二)中制备的改性剂母粒，搅拌速度为1000rpm，搅拌15分钟；
(2)将步骤1中得到的物料出料，在双螺杆挤出机中于185℃挤出，挤出机头口模为直径300mm、厚度10mm，当管材温度降至80℃时使管材通过H型导形模具，然后卷绕到轴径为0.8米的盘轴上获得卷绕的H型PVC内衬管。
对比例
对比例1
重复实施例1中的PVC内衬管的制备过程，区别仅在于，在(二)中不加入双环戊二烯二甲酸钠和双环戊二烯二甲酸钾。
对比例2
重复实施例2中的PVC管材的制备过程，区别仅在于，在(一)中不加氢氧化铝粉末。
对比例3
重复实施例1中的PVC管材的制备过程，区别仅在于，在(二)中不加入18-冠-6。
实验例
实验例1 预热管材保温时间测试
对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3中制得的管材，各取3米，加热至在90℃，撑直后置于温度约为25℃的室温环境中，测试管材中段内壁温度降至75℃所需时间，结果如表1所示，
表1 预热管材保温时间测试结果
表1试验结果说明，未加高体积热容填料的管材预热后降温速率快(对比例2)，施工性较差；而添加高体积热容填料的管材降温速率显著减小，这有利于气温低的冬季管道修复施工。
实验例2 管材内衬试验
用实施例1、实施例2、实施例3、对比例1对比例3中制得的管材，对长度为10米、外径为400mm，厚度为10mm的钢管进行内衬试验，步骤如下：
(1)将卷绕的PVC内衬管连同卷盘置于移动式烘箱内预热，用水蒸汽加热至90℃使管材软化，然后将管材拖入上述钢管内，切割多余内衬管，使其两端均较钢管长出0.5米；
(2)封堵PVC内衬管的一端并保留一个与阀门连接的排气孔，在内衬管的另一端密封并通入蒸汽，使内衬管内形成蒸汽和热空气的混合带压气流，维持压力为0.015MPa，通蒸汽20分钟；
(3)将蒸汽切换成室温(20℃)压缩空气，维持内衬管内气流压力为0.015～0.02MPa，待内衬管温度降低至50℃后停止充气，完成管道内衬。
PVC内衬管与钢管内壁的贴合状况及PVC管材内壁外观形态的比较如表2所示，
表2 内衬效果
表2试验结果说明，本发明提供的PVC内衬管热吹胀性能良好(实施例1、实施例2和实施例3)，适合用于非开挖管道内衬修复。
而未交联管材因强度低，吹涨时出现裂缝，导致吹胀性能差(对比例1)，不能满足管道修复要求。
管材配方中未使用催化剂时，因交联不充分，管材强度也偏低，吹涨时出现裂纹，导致吹胀性能差(对比例3)，不能满足管道修复要求。
对比例2预热后降温快，表1已经有测温结果，无需进行吹涨比较。
实验例3 管材热胀后的性能
实施例2的管材完成对400mm钢管内衬试验后，从钢管一端距离钢管端口10cm处在垂直于管长方向切割已吹涨的PVC内衬管，测量内衬管外径，计算吹涨率，并测定厚度、弯曲强度(依据国标GB/T 9341-2008方法，23℃)和非缺口抗冲击强度(依据国标GB/T2951-2008方法，23℃)的变化，所得结果如表3所示，
表3 吹涨前后管材性能对比
性能参数 原始管材 吹涨后管材
外径(mm) 306 418
管壁厚度(mm) 10.3 7.5
吹涨率 / 36.6％
弯曲强度(MPa) 70.3±3.7 67.2±4.3
非缺口抗冲击强度(KJ/m2) 36.0±2.9 43.5±3.7
从表3可以看出，吹涨后管材外径从306mm增大到418mm，吹涨率达36.6％，管壁厚度则从10.3mm降低至7.5mm，弯曲强度基本不变，非缺口抗冲击强度有所提高。
表1、表2和表3的结果充分说明冠醚催化剂的催化酯化交联效果和高体积热容填料的独特作用。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯内衬管，其特征在于，该聚氯乙烯内衬管由包括以下重量配比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯内衬管，其特征在于，
所述PVC树脂选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种；和/或
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(缩写为DOP)、磷酸三甲苯酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种，优选邻苯二甲酸二辛酯；和/或
所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌、钙锌复合稳定剂中的一种或多种，优选钙锌复合稳定剂，其中，钙元素和锌元素的重量比为2:1；和/或
所述润滑剂选自氯化石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、季戊四醇中的一种或多种，优选硬脂酸和/或硬脂酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的聚氯乙烯内衬管，其特征在于，所述填料母粒由包括以下重量配比的原料制成，
所述PVC树脂选自型号为SG-1、SG-2、SG-3、SG-4、SG-5中的一种或多种；和/或
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(缩写为DOP)、磷酸三甲苯酯、癸二酸二异辛酯中的一种或多种，优选邻苯二甲酸二辛酯；和/或
所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸锌、钙锌复合稳定剂中的一种或多种，优选钙锌复合稳定剂，其中，钙元素和锌元素的重量比为2:1；和/或
所述高体积热容填料粉末选自金属氧化物和/或金属氢氧化物中的一种或多种，其中金属氧化物选自氧化铝、氧化镁、氧化锆、三氧化二铁和二氧化钛；金属氢氧化物选自氢氧化铝、氢氧化镁，优选氧化镁、三氧化二铁、氢氧化镁和钛白粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3之一所述的聚氯乙烯内衬管，其特征在于，所述填料母粒由包括以下步骤的方法制得，
步骤(A1)，将高体积热容填料粉末、PVC树脂粉、增塑剂和稳定剂在密炼机中进行密炼混合；
步骤(A2)，出料、冷却、裁剪成填料母粒。
5.根据权利要求1～4之一所述的聚氯乙烯内衬管，其特征在于，所述改性剂母粒由包括以下重量配比的原料制备而成，
其中，
所述热可逆交联剂选自双环戊二烯二甲酸的碱金属盐、双烷基环戊二烯二甲酸的碱金属盐、双环戊二烯二甲酸的碱土金属盐或双烷基环戊二烯二甲酸的碱土金属盐中的一种或多种，其中，所述双烷基环戊二烯二甲酸盐热可逆交联剂中的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基或苄基，所述碱金属为钠和/或钾，所述碱土金属为铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)，所述热可逆交联剂优选为双环戊二烯二甲酸钾或双环戊二烯二甲酸钠；和/或
所述催化剂选自冠醚化合物，优选脂肪族冠醚、芳香族冠醚和脂环族冠醚中的一种或多种，更优选为15-冠-5，21-冠-7，24-冠-8，环己基15-冠-5，环己基18-冠-6，二环己基18-冠-6，苯并15-冠-5，二苯并21-冠-7，二苯并24-冠-8，18-冠-6、二苯并-18-冠-6及其任意比例的组合物，进一步优选为18-冠-6、二苯并-18-冠-6或由18-冠-6与二苯并-18-冠-6以任意比例组成的组合物；和/或
所述抗冲击改性剂选自氯化聚乙烯、氯化乙丙橡胶、烯丙烯酸酯橡胶中的一种或二种，优选氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶或由氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物，其中，基于氯化聚乙烯与丙烯酸酯橡胶组成的组合物总重量，氯化聚乙烯为10wt％～90wt％；和/或
所述阻聚剂选自对苯二酚、甲基氢醌、对叔丁基邻苯二酚(TBC)、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(2246)中的一种或多种，优选TBC、2246或由TBC与2246组成的组合物，其中，基于TBC与2246组成的组合物的总重量，TBC为10wt％～90wt％。
6.根据权利要求1～5之一所述的聚氯乙烯内衬管，其特征在于，所述改性剂母粒由包括以下步骤的方法制得，
步骤(B1)，将热可逆交联剂、催化剂、抗冲击改性剂和阻聚剂进行混炼；
步骤(B2)，将步骤(B1)得到的产物薄通下片，裁剪成改性剂母粒。
7.一种制备权利要求1-6中任一项所述聚氯乙烯内衬管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1-1)将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂和填料母粒加入高速混合机中混合均匀，再加入改性剂母粒，搅拌均匀；
(1-2)将步骤(1-1)中得到的产物在挤出机中进行挤出，再经导形模具导形获得聚氯乙烯内衬管。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1-2)中，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为180℃～200℃，优选为190℃～195℃。
9.一种权利要求1～6所述的聚氯乙烯内衬管和/或根据权利要求7～8所述的方法制得的聚氯乙烯内衬管的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(2-1)将聚氯乙烯内衬管预热，软化后拖入待修复的管道中；
(2-2)用具有排气孔的封堵装置封堵所述聚氯乙烯内衬管的一端，在排气孔上设置阀门，首先打开阀门，通过聚氯乙烯内衬管的另一端向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，待聚氯乙烯内衬管内充满水蒸汽和热空气后，关闭阀门，继续向聚氯乙烯内衬管内部通入水蒸汽和热空气的混合带压气流，直至聚氯乙烯内衬管外壁与待修复的管道内壁紧密贴合；
(2-3)将步骤(2-2)的水蒸汽和热空气的混合带压气流切换成低温压缩空气，待聚氯乙烯内衬管温度降低后停止充气。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤(2-2)中，
所述水蒸汽和热空气的混合带压气流的温度为75℃～95℃，更优选为80℃～90℃；
聚氯乙烯内衬管内所述水蒸汽和热空气的混合带压气流的压力为0.005～0.05MPa，优选为0.008～0.04MPa。
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