CN110372946A - 一种耐磨克拉管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构，所述管体和加强结构中的至少一个的外表面设有耐磨层，所述耐磨层由以下重量份的原料制备获得：PE树脂95‑105份、纳米碳酸钙6‑10份、纳米二硫化钼6‑10份、石墨5‑6份、聚四氟乙烯7‑8份和助剂3‑5份。本发明的耐磨克拉管具有良好的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及管材技术，特别涉及一种耐磨克拉管。
背景技术
克拉管即热态缠绕成型高密度聚乙烯(HDPE)缠绕结构壁管。该壁管是以高密度聚乙烯树脂为主要原材料，采用热态缠绕杨型工艺，以聚丙烯(PP)单壁波纹管为支撑结构制成具有较高抗外压能力的特殊结构壁管材。克拉管产品可分为PR、OP、SQ、VW三种系列。HDPE是国内外都已经普遍使用的埋地雨、污排水管，具有使用年限长、质量稳定可靠、连接方便、密闭性好等优势。
现有技术中，技术人员对克拉管的强度性能研究的较多，例如CN101451637A号专利文献公开了一种钢塑复合结构壁管道，由钢塑复合T型带材螺旋缠绕并用热熔胶焊连接而成，形成具有加强筋的U形结构壁管道。使用T型带材螺旋缠绕，使得带材上带T型钢带的部位强度较高。CN 104390074A号专利文献公开了一种加强克拉管，由缠绕单元螺旋缠绕而成，相邻缠绕单元之间通过热融胶填充粘结，缠绕单元包括作为缠绕主体的基层及设置在基层表面的带中空腔的加强肋。其利用加强肋内部带直立钢带，满足缠绕结构管强度。
然而，现有技术中对克拉管的耐磨性能的研究则明显较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种耐磨克拉管，可以获得良好的耐磨性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构，所述管体和加强结构中的至少一个的外表面设有耐磨层，所述耐磨层由以下重量份的原料制备获得：PE树脂95-105份、纳米碳酸钙6-10份、纳米二硫化钼6-10份、石墨5-6份、聚四氟乙烯7-8份和助剂3-5份。
本发明的有益效果在于：
设计上述含PE树脂、纳米碳酸钙、纳米二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯和助剂的耐磨层，并优化其具体组分比例，使获得的耐磨层的具有较好的耐磨性能；进而，将该耐磨层设于克拉管的管体或加强结构的外表面之后，可以提高克拉管的整体抗磨损性能。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：在管体或加强结构的外表面设置上述耐磨层。
本发明提供一种耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构，所述管体和加强结构中的至少一个的外表面设有耐磨层，所述耐磨层由以下重量份的原料制备获得：PE树脂95-105份、纳米碳酸钙6-10份、纳米二硫化钼6-10份、石墨5-6份、聚四氟乙烯7-8份和助剂3-5份。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
设计上述含PE树脂、纳米碳酸钙、纳米二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯和助剂的耐磨层，并优化其具体组分比例，使获得的耐磨层的具有较好的耐磨性能；进而，将该耐磨层设于克拉管的管体或加强结构的外表面之后，可以提高克拉管的整体抗磨损性能。
进一步的，所述助剂包括钙锌稳定剂、抗静电剂、相容剂、润滑分散剂、抗氧剂和阻燃剂中的至少一种。
进一步的，所述助剂包括抗静电剂、相容剂和抗氧剂，所述抗静电剂、相容剂和抗氧剂的重量比例为1:1:1。
进一步的，所述管体或加强结构的外表面设有凹陷部，所述耐磨层设于所述凹陷部内，且耐磨层的外表面露出所述凹陷部。
进一步的，所述凹陷部的数目为至少两个，至少两个的凹陷部分别间隔分布。
进一步的，所述凹陷部的横向截面的形状为圆形、椭圆形、三角形或多边形。
进一步的，所述耐磨层的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份比例，取PE树脂、纳米碳酸钙和纳米二硫化钼，在不低于3500转/分钟的转速下搅拌5-30分钟，获得第一混合物；
按照重量份比例，取石墨和聚四氟乙烯于100-105℃条件下在不高于1500转/分钟的转速下搅拌10-15分钟，获得第二混合物；
(2)将获得的第一混合物和第二混合物混合，然后按照重量份比例加入助剂，在1500-2500转/分钟的转速下搅拌5-8分钟，获得第三混合物；
(3)将获得的第三混合物加入螺杆挤出机进行熔融共混，得到耐磨材料，将获得的耐磨材料设置于管体和/或加强结构的外表面，冷却后获得所述耐磨层。
进一步的，步骤(3)中，熔融共混的熔融温度控制在150-180℃，螺杆转速为200-500转/分钟，混炼时间为5-15分钟。
本发明的耐磨克拉管，其耐磨层的具体组分设计中：
上述PE树脂、纳米碳酸钙、纳米二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯以及具体助剂的种类均可来源于市购途径。
上述组分中，纳米碳酸钙，其粒度介于0.01～0.1μm之间。可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。纳米二硫化钼，常用作润滑添加剂、氢化反应和异构化反应催化剂，可用于摩擦材料，主要功能是低温时减摩，高温时增摩，烧失量小，然而在摩擦材料中易挥发。聚四氟乙烯，则具有很低的摩擦系数、较好的耐高温和耐低温性能。
本发明通过先将PE树脂、纳米碳酸钙和纳米二硫化钼在较高搅拌速度下搅拌混合，将石墨和聚四氟乙烯在较高温以及较低搅拌速度下搅拌混合，再将先后获得的第一混合物、第二混合物与助剂进行混合，混合后并经熔融共混之后获得的第三混合物可以获得较合适的摩擦系数和冲击强度，进而使获得的耐磨层具有良好的耐磨损性能。
本发明的实施例如下：
实施例1
本实施例的耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构(该含有加强结构的管体采用现有的克拉管管体)，所述管体的外表面设有多个间隔分布的凹陷部，凹陷部的横向截面的形状为椭圆形。
耐磨层的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份比例，取PE树脂100份、纳米碳酸钙7份和纳米二硫化钼7份，在3500转/分钟的转速下搅拌10分钟，获得第一混合物；
按照重量份比例，取石墨5份和聚四氟乙烯7份于100-105℃条件下在1500转/分钟的转速下搅拌10分钟，获得第二混合物；
(2)将获得的第一混合物和第二混合物混合，然后按照重量份比例加入由抗静电剂(抗静电剂PK180)、相容剂(MAH相容剂)和抗氧剂(抗氧剂1010)组成的助剂3份(抗静电剂、相容剂和抗氧剂的重量比例为1:1:1)，在1500转/分钟的转速下搅拌5分钟，获得第三混合物；
(3)将获得的第三混合物加入螺杆挤出机进行熔融共混，熔融共混的熔融温度控制在160℃，螺杆转速为250转/分钟，混炼时间为10分钟；得到耐磨材料；
将获得的耐磨材料设置于管体的外表面的椭圆形凹陷部内，且耐磨材料露出凹陷部，冷却后即得本实施例的外表面设有耐磨层的克拉管。
同时，选取包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构的现有的克拉管管体(即没有设置凹陷部以及耐磨层)，作为对比例。
实施例2
本实施例的耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构(该含有加强结构的管体采用现有的克拉管管体)，所述管体的外表面设有多个间隔分布的凹陷部，凹陷部的横向截面的形状为椭圆形。
耐磨层的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份比例，取PE树脂100份、纳米碳酸钙8份和纳米二硫化钼8份，在4000转/分钟的转速下搅拌25分钟，获得第一混合物；
按照重量份比例，取石墨6份和聚四氟乙烯8份于103℃条件下在900转/分钟的转速下搅拌15分钟，获得第二混合物；
(2)将获得的第一混合物和第二混合物混合，然后按照重量份比例加入由抗静电剂、相容剂、抗氧剂和阻燃剂(磷系阻燃剂)组成的助剂5份(抗静电剂、相容剂和抗氧剂各1份，阻燃剂2份)，在1500-2500转/分钟的转速下搅拌5-8分钟，获得第三混合物；
(3)将获得的第三混合物加入螺杆挤出机进行熔融共混，熔融共混的熔融温度控制在175℃，螺杆转速为400转/分钟，混炼时间为9分钟；得到耐磨材料；
将获得的耐磨材料设置于管体的外表面的椭圆形凹陷部内，且耐磨材料露出凹陷部，冷却后即得本实施例的外表面设有耐磨层的克拉管。
实施例3
本实施例的耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构(该含有加强结构的管体采用现有的克拉管管体)，所述管体的外表面设有多个间隔分布的凹陷部，凹陷部的横向截面的形状为椭圆形。
耐磨层的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份比例，取PE树脂100份、纳米碳酸钙9份和纳米二硫化钼9份，在5500转/分钟的转速下搅拌12分钟，获得第一混合物；
按照重量份比例，取石墨5份和聚四氟乙烯8份于102℃条件下在500转/分钟的转速下搅拌12分钟，获得第二混合物；
(2)将获得的第一混合物和第二混合物混合，然后按照重量份比例加入由抗静电剂、相容剂、润滑分散剂(分散润滑剂YL-100)和抗氧剂组成的助剂4.5份(抗静电剂、相容剂和抗氧剂的重量比例各1份，润滑分散剂1.5份)，在1500转/分钟的转速下搅拌7分钟，获得第三混合物；
(3)将获得的第三混合物加入螺杆挤出机进行熔融共混，熔融共混的熔融温度控制在170℃，螺杆转速为450转/分钟，混炼时间为6分钟；得到耐磨材料；
将获得的耐磨材料设置于管体的外表面的椭圆形凹陷部内，且耐磨材料露出凹陷部，冷却后即得本实施例的外表面设有耐磨层的克拉管。
性能测试
将实施例1-3获得的外表面设有耐磨层的克拉管以及对比例分别进行性能对比，测试结果参见下表1。
表1
根据表1可知，实施例1-3获得的外表面设有耐磨层的克拉管，其拉伸强度基本无变化，延伸率和弯曲模量具有一定程度的提高，具有良好的力学性能；同时，其冲击强度较之对比例得到了较大幅度的提升，具有良好的耐磨损性能。
综上所述，本发明提供的耐磨克拉管具有良好的耐磨性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种耐磨克拉管，包括管体和沿轴向螺旋缠绕在所述管体外周壁上的加强结构，其特征在于，所述管体和加强结构中的至少一个的外表面设有耐磨层，所述耐磨层由以下重量份的原料制备获得：PE树脂95-105份、纳米碳酸钙6-10份、纳米二硫化钼6-10份、石墨5-6份、聚四氟乙烯7-8份和助剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述助剂包括钙锌稳定剂、抗静电剂、相容剂、润滑分散剂、抗氧剂和阻燃剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述助剂包括抗静电剂、相容剂和抗氧剂，所述抗静电剂、相容剂和抗氧剂的重量比例为1:1:1。
4.根据权利要求1所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述管体或加强结构的外表面设有凹陷部，所述耐磨层设于所述凹陷部内，且耐磨层的外表面露出所述凹陷部。
5.根据权利要求4所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述凹陷部的数目为至少两个，至少两个的凹陷部分别间隔分布。
6.根据权利要求5所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述凹陷部的横向截面的形状为圆形、椭圆形、三角形或多边形。
7.根据权利要求1所述的耐磨克拉管，其特征在于，所述耐磨层的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份比例，取PE树脂、纳米碳酸钙和纳米二硫化钼，在不低于3500转/分钟的转速下搅拌5-30分钟，获得第一混合物；
按照重量份比例，取石墨和聚四氟乙烯于100-105℃条件下在不高于1500转/分钟的转速下搅拌10-15分钟，获得第二混合物；
(2)将获得的第一混合物和第二混合物混合，然后按照重量份比例加入助剂，在1500-2500转/分钟的转速下搅拌5-8分钟，获得第三混合物；
(3)将获得的第三混合物加入螺杆挤出机进行熔融共混，得到耐磨材料，将获得的耐磨材料设置于管体和/或加强结构的外表面，冷却后获得所述耐磨层。
8.根据权利要求7所述的耐磨克拉管，其特征在于，步骤(3)中，熔融共混的熔融温度控制在150-180℃，螺杆转速为200-500转/分钟，混炼时间为5-15分钟。
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