CN106958695B - 一种高强度聚乙烯供水管 - Google Patents

Abstract

本发明属于水管结构技术领域，公开了一种高强度聚乙烯供水管，其由内而外依次包括基层、防火层以及保护层；所述保护层上设有识别带。本发明供水管性能优异，安全可靠，优于现有技术，适合工业化生产。

Description

一种高强度聚乙烯供水管

技术领域

本发明属于管道结构技术领域，具体涉及一种高强度聚乙烯供水管。

背景技术

供水管适用于运送水源的管道，比较常用的是塑胶供水管。其中塑胶管道由于其自身独特的优点被广泛的应用于建筑供水，建筑排水，埋地排水管，建筑采暖、输气管，电工与电讯保护套管、工业用管、农业用管等。其主要应用于城市供水、城市燃气供应及农田灌溉等领域。

聚乙烯（polyethylene ，简称PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在90-100℃下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。

PE塑胶材料由于其强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于供水管制造领域。因为它不会生锈，所以，是替代普通铁供水管的理想管材。随着城市建设的逐渐扩大，PE供水管也将被用于更加恶劣的环境，持续性高低温、酸碱等化学物品腐蚀、持续性高压等，因此进一步改善传统PE供水管的性能，提高产品品质，对于中国现代化建设有很好的促进作用。塑胶供水管虽然一定程度上解决了金属管易腐蚀生锈的问题，但普遍存在着抗冲击性能差、耐火强度、耐磨性能不高等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的供水管存在的缺陷；本发明公开了一种高强度聚乙烯供水管，该供水管管具备较强的抗冲击性能，耐火耐酸碱腐蚀性能好，能够广泛应用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高强度聚乙烯供水管，其由内而外依次包括基层、防火层以及保护层；所述保护层上设有识别带。

具体地，所述基层为塑胶层，厚度为2-3mm；所述防火层为矿棉纤维层或玻璃纤维层，厚度为0.5-1mm；所述保护层为全氟烷氧基树脂PFA，厚度为0.3-0.6mm。

具体地，所述塑胶层按照如下工艺制备而得：步骤1）制备物料1，步骤2）制备物料2，步骤3）制备物料3，步骤4）挤压熔融、拉伸、切割。

优选地，所述塑胶层按照如下工艺制备而得：

步骤1）制备物料1：将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、酚醛树脂、炭黑以及硅烷偶联剂按照100-150:40-60:30-50:10-15:1-2的质量比混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5min，密炼温度为95℃，得到物料1；

步骤2）制备物料2：将纳米氧化锌以及纳米硅胶粉按照1:1的质量比混合均匀得到混合物，然后投入到与混合物同等质量的聚乙烯吡咯烷酮中，300rpm搅拌5min，然后置于湿热环境中6小时，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将硅藻土、石英砂以及碳化硅按照3:2:2的质量比混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10:１的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速1000rpm，磨至粉末粒径为200目，蒸发掉无水乙醇，得到物料3；

步骤4）挤压熔融、拉伸、切割：将物料1、物料2以及物料3按照60-100:2-3:9-15的质量比依次投入到离心机中，500rpm搅拌30分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后即得。

本发明的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：

本发明供水管采用三层结构，最外层为保护层，具备较好的耐磨耐划性能；防火层采用耐火材料制得，杜绝了安全隐患的发生；基层为塑胶层采用塑胶材料熔融而成；保护层上还设置了识别带，避免无法分清水管用途；

本发明塑胶层通过添加一定量的纳米复合材料，并且对纳米材料进行了改性，提高了与塑料材料的相容性，纳米材料特殊的分子结构可以与各原料紧密嵌合到一起，并且填补了各原料之间的空隙，使得塑胶层表面光滑平整，并且具备较好的抑菌效果；

石英砂和碳化硅能够显著提高塑性材料的硬度和抗拉强度；硅藻土可以提高塑料材料的耐腐蚀性能；

本发明通过多种材料对聚乙烯进行了改性，提高了塑胶材料的性能，各原料配伍合理，制备工艺简单可行，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图中，1、基层 2、防火层 3、保护层 4、识别带。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高强度聚乙烯供水管，其由内而外依次包括基层1、防火层2以及保护层3；所述保护层上设有识别带4；所述识别带为有色涂料带；

所述基层为塑胶层，厚度为2mm；

所述防火层为玻璃纤维层，厚度为0.5mm；

所述保护层为全氟烷氧基树脂PFA，厚度为0.3mm；

所述塑胶层按照如下工艺制备而得：

1）将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、酚醛树脂、炭黑以及硅烷偶联剂按照100:40:30:10:1的质量比混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5min，密炼温度为95℃，得到物料1；

2）将纳米氧化锌以及纳米硅胶粉按照1:1的质量比混合均匀得到混合物，然后投入到与混合物同等质量的聚乙烯吡咯烷酮中，300rpm搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，得到物料2；

3）将硅藻土、石英砂以及碳化硅按照3:2:2的质量比混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10:１的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速1000rpm，磨至粉末粒径为200目，蒸发掉无水乙醇，得到物料3；

4）将物料1、物料2以及物料3按照60:2:9的质量比依次投入到离心机中，500rpm搅拌30分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后即得。

实施例2

一种高强度聚乙烯供水管，其由内而外依次包括基层1、防火层2以及保护层3；所述保护层上设有识别带4，所述识别带为有色涂料带；

所述基层为塑胶层，厚度为2-3mm；

所述防火层为矿棉纤维层，厚度为0.5-1mm；

所述保护层为全氟烷氧基树脂PFA，厚度为0.3-0.6mm；

所述塑胶层按照如下工艺制备而得：

1）将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、酚醛树脂、炭黑以及硅烷偶联剂按照150:60:50:15:2的质量比混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5min，密炼温度为95℃，得到物料1；

2）将纳米氧化锌以及纳米硅胶粉按照1:1的质量比混合均匀得到混合物，然后投入到与混合物同等质量的聚乙烯吡咯烷酮中，300rpm搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，得到物料2；

3）将硅藻土、石英砂以及碳化硅按照3:2:2的质量比混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10:１的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速1000rpm，磨至粉末粒径为200目，蒸发掉无水乙醇，得到物料3；

4）将物料1、物料2以及物料3按照100:3:15的质量比依次投入到离心机中，500rpm搅拌30分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后即得。

实施例3

本发明供水管的塑胶层的性能测试：

以市场常用的PE塑胶管作为对比组，具体见表1：

表1

组别	拉伸强度MPa	弯曲模量MPa	断裂伸长率%
				实施例1	41.7	734	528
实施例2	43.2	691	561
				对比组	23.4	577	469

耐盐试验：将实施例1的塑胶层材料浸泡于10%的氯化钠溶液中30天，拉伸强度和断裂伸长率无明显变化。

耐碱试验：将实施例1的塑胶层材料浸泡于10%的氢氧化钠溶液中30天，拉伸强度下降了0.1%，断裂伸长率下降0.2%。

耐酸性能：将实施例1的塑胶层材料浸泡于20%的硫酸溶液中30天，拉伸强度无明显变化，断裂伸长率下降0.3%。

结论：本发明塑胶层材料抗拉伸性能、断裂伸长率以及弯曲模量等指标明显优于现有技术的PE塑胶材料，而且耐腐蚀性能好，应用前景广阔。

实施例4

本发明塑胶层各组分的功能：

对照组1：不添加物料2，其余同实施例1；对照组2：不添加物料3，其余同实施例1。经过检测：与实施例1相比，对照组1的耐盐腐蚀性能降低了20%以上，抑菌性能降低了30%（以大肠杆菌为例）；对照组2的拉伸强度降低了35%，弯曲模量降低了40%。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种高强度聚乙烯供水管，其特征在于，所述供水管由内而外依次包括基层、防火层以及保护层；所述保护层上设有识别带；

所述基层为塑胶层，厚度为2-3mm；

所述防火层为矿棉纤维层或玻璃纤维层，厚度为0.5-1mm；

所述保护层为全氟烷氧基树脂PFA，厚度为0.3-0.6mm；

所述塑胶层按照如下工艺制备而得：

步骤1）制备物料1：将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、酚醛树脂、炭黑以及硅烷偶联剂按照100-150:40-60:30-50:10-15:1-2的质量比混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5min，密炼温度为95℃，得到物料1；

步骤2）制备物料2：将纳米氧化锌以及纳米硅胶粉按照1:1的质量比混合均匀得到混合物，然后投入到与混合物同等质量的聚乙烯吡咯烷酮中，300rpm搅拌5min，然后置于湿热环境中6小时，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将硅藻土、石英砂以及碳化硅按照3:2:2的质量比混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为10:1的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速1000rpm，磨至粉末粒径为200目，蒸发掉无水乙醇，得到物料3；

步骤4）挤压熔融、拉伸、切割：将物料1、物料2以及物料3按照60-100:2-3:9-15的质量比依次投入到离心机中，500rpm搅拌30分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后即得。