CN104774370B - 可热熔连接的pex管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可热熔连接的PEX管及其制备方法，将100重量份的高密度聚乙烯、0.8‑1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2‑1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.01‑0.05重量份的氟弹性体助剂、0.1‑0.2重量份的过氧化二异丙苯、0.05‑0.15份的二甲氨基乙基醚共混后，采用一步法反应挤出PEX管，或采用注塑法或增压模具法制得PEX管。本发明的优点是：在储存条件下基本无交联反应，可以方便的实现热熔接方式连接，用于直埋保温复合管的内管时，具有方便施工，成本低及高性能的有益效果。

Description

可热熔连接的PEX管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种预制直埋保温复合管技术领域，尤其是涉及PEX管及其制备方法。

背景技术

传统的城市集中供热二次管网采用不锈钢管作为工作内管，工况环境为：在85℃、1MPa压力下输送热水，多用于小区供热。近年来，为响应国家“节能环保”和住建部“以塑代钢”的号召，市场上开始出现多种材质的预制直埋保温塑料管，材质多为PERTⅡ(耐热聚乙烯)、PEX-b(硅烷交联聚乙烯)、PB(聚丁烯)、PPR(无规共聚聚丙烯)等。其中，PEX-b工作内管的综合性能最优，管材成本最低，但由于PEX-b管成型后，即使不进行交联处理，PEX管接触空气中的水分子都会缓慢交联，交联后分子结构就会由热塑性树脂转变成不熔不溶的热固性树脂，无法采用熔接方式连接，只能采用金属管件的机械连接方式，该方法虽然简便，但成本高，限制了在集中供热管网上的应用。而可以熔接的PERTⅡ、PB、PPR工作内管，本身设计应力低或者价格很高，同时这三种材料不具有硅烷交联聚乙烯(PEX-b)的自密封性能，不宜采取占地很小的机械连接方式连接，所以在施工中，管道连接处必须留出焊机所占的工位。在复杂地形或者狭窄空间内操作，就增大了二次管网铺设的难度和成本。

为利用PEX管材的优越性能，同时又解决PEX管材无法热熔的不足，有管道企业研发出可以热熔连接的过氧化物交联聚乙烯管道，特征是管道分为两层，内层或者外层是可以热熔连接的PE层，另外一层是交联聚乙烯PEX层。通过两层结构来实现可以热熔的PEX管。但该结构管材有两个不足：一是生产工艺复杂，需两层共挤，同时要考虑两层间的粘结强度；二是PE+PEX的管材结构在长期强度方面没有经过检验，安全性不能保证。本专利通过对硅烷交联聚乙烯管道的配方设计，使管道的交联延迟到热熔安装后，从而避免了上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可热熔连接的PEX管，该PEX管在储存时基本无交联反应，用于工作内管时可以使用热熔方式连接。

本发明的另一目的是提供一种可热熔连接的PEX管的制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种可热熔连接的PEX管，其由以下原料组分制成：100重量份的高密度聚乙烯，0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，0.01-0.05重量份的氟弹性体，0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯，0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚。

氟弹性体作为助剂，可以是塑料脱模时表面覆盖一层很薄的含氟聚合物层(PPA层)，有一定的抑制水分渗透的效果，而二甲氨基乙基醚作为催化剂用在PE交联时，具有热敏性催化作用，即在一定温度下与水接触才会催化促成交联反应，因此制成的PEX管在常温空气下不会发生交联反应，在管材的储存和运输过程中没有交联反应发生，在现场施工可以通过热熔接方式连接，方便现场施工，可以用于预制直埋保温复合管道的内管，有效的降低保温复合管道的成本。

本发明的另一技术解决方案是：一种可热熔连接的PEX管的制备方法，将100重量份的高密度聚乙烯、0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.01-0.05重量份的氟弹性体助剂、0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯、0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚共混后，采用一步法反应挤出PEX管或采用增压模具法制得PEX管或注塑法制的PEX管件。制备方法简单，可以有效的使用现有工艺和设备加工。

采用一步法反应挤出PEX管时的工艺温度为140℃-205℃，采用增压模具法反应挤出PEX管时的工艺温度为205℃-220℃。按不同设备采取不同温控分区，螺杆转速20rpm—100rpm，熔压控制在15MPa—30Mpa。可以保证接枝率达到65％，避免产生杂质。

采用注塑法制得PEX管件时的工艺温度为140℃-205℃。压力1MPa—10Mpa，保压时间100s内，可以保证接枝率，同时避免产生更多杂质。

本发明的优点是：在储存条件下基本无交联反应，可以方便的实现热熔接方式连接，用于直埋保温复合管的内管时，具有方便施工，成本低及高性能的有益效果。

具体实施方式

实施例：

一种可热熔连接的PEX管，其由以下原料组分制成：100重量份的高密度聚乙烯，0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，0.01-0.05重量份的氟弹性体，0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯，0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚。

氟弹性体可以选择迈图的PPA，或者杜邦的Z100和Z200。

一种可热熔连接的PEX管的制备方法，将100重量份的高密度聚乙烯、0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.01-0.05重量份的氟弹性体助剂、0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯、0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚共混后，采用一步法反应挤出PEX管，或采用注塑法或增压模具法制得PEX管。采用一步法反应挤出PEX管时的工艺温度为140℃-205℃。采用注塑法制得PEX管时的工艺温度为140℃-205℃。采用增压模具法制得PEX管时的工艺温度为205℃-220℃。

一、为说明本发明方案中温度参数的有益效果，设置以下对比实验：

1、对比例1：原料配方与本发明实施例相同，采用一步法反应挤出PEX管时的工艺温度为100℃-135℃。

2、对比例2：原料配方与本发明实施例相同，采用注塑法制得PEX管时的工艺温度为210℃-230℃。

3、对比例3：原料配方与本发明实施例相同，采用增压模具法制得PEX管时的工艺温度为230℃-240℃。

将对比例1-3和本发明实施例制成的PEX管材分别测量交联度，所得的数据如表1中所示：

表1：不同温度下制得的管材的交联度

二、为进一步证明本发明的有益效果，以下通过对比实验说明：

1、对比例4

传统PEX管原料配方如下：

制备方法采用一步法反应挤出PEX管，使用设备为杭州双林产的挤出机。

2、本发明实施例：

原料配方如下：

制备方法采用一步法反应挤出PEX管，使用设备为杭州双林产的挤出机。

3、将对比例4和本发明实施例制成的PEX管材分别放置于室外，气温25℃-38℃，相对湿度为70％-95)，分别对放置后的管材测量交联度，并检测热熔接后的拉伸强度，对比结果如下表所示：

从上述对比表格可以看出，本发明实施例的产品在放置了60天后，基本上不交联，热熔接后的拉伸强度与刚制成时基本一致。相比对比例，在常温空气下即可进行缓慢的交联，不具有热熔接的可能性。

需要说明的是，本发明实施例的产品在安装后的第一次试压过程中完成交联，即使用60℃-85℃的热水，在≤0.4MPa压力的条件下试压8h，使管材和管件充分完成交联，然后再提高压力至≤1.0MPa下进行试压。

采用本发明制的的PEX管道具有储存条件下无交联反应，热熔后熔接强度高。采用本发明制的管材的验证数据如下：

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种可热熔连接的PEX管，其特征在于，其由以下原料组分制成：

100重量份的高密度聚乙烯，0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，0.01-0.05重量份的氟弹性体，0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯，0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚。

2.一种如权利要求1所述的可热熔连接的PEX管的制备方法，其特征在于，将100重量份的高密度聚乙烯、0.8-1.2重量份的乙烯基三甲氧基硅烷，0.2-1.0重量份的乙烯基三乙氧基硅烷、0.01-0.05重量份的氟弹性体、0.1-0.2重量份的过氧化二异丙苯、0.05-0.15份的二甲氨基乙基醚共混后，采用一步法反应挤出PEX管，或采用注塑法或增压模具法制得PEX管。

3.根据权利要求2所述的可热熔连接的PEX管的制备方法，其特征在于：采用一步法反应挤出PEX管时的工艺温度为140℃-205℃。

4.根据权利要求2所述的可热熔连接的PEX管的制备方法，其特征在于：采用增压模具法反应挤出PEX管时的工艺温度为205℃-220℃。

5.根据权利要求2所述的可热熔连接的PEX管的制备方法，其特征在于：采用注塑法制得PEX管件时的工艺温度为140℃-205℃。