CN111019221A - 一种超大口径非开挖排水用pe管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超大口径非开挖用PE管及其制备方法，该PE管的原料包括：中空级高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、共聚聚丙烯、碳酸钙、碳纤维增强聚酰胺材料、抗菌剂、相容剂、抗氧剂。其制备方法是各组分原料及配比混合，混合物料加入到PE机料斗中进行挤出成型，然后进入真空定径套定型、冷却，经牵引机牵引出后进行切割，得到PE管。超大口径PE管中加入碳纤维增强聚酰胺复合材料以及由十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧、雷公藤甲素组成的抗菌剂，其制备的PE管具有高强度、高韧性、抗冲击性能强、耐磨、不易变形、圆整度好，同时具有抗菌性，适用于非开挖用排水。

Description

一种超大口径非开挖排水用PE管及其制备方法

技术领域

本发明属于管材技术领域，具体涉及一种超大口径非开挖排水用PE管及其制备方法。

背景技术

传统的开挖施工技术存在着不容忽视的缺陷，不但导致施工成本居高不下，存在施工质量隐患，而且给施工区域及周边居民的生活和道路交通带来严重干扰。为了解决上述弊端，改变挖挖填填造成的“马路拉链”现象，孕育和产生了地下管线非开挖技术。

在非开挖技术中，要求非开挖管材具有较高的强度、耐磨性，聚乙烯（PE）管因其具有质轻、无毒、优良的机械强度、电绝缘性和耐化学腐蚀性能而广泛应用于非开挖技术中；用于非开挖施工排水管道的PE管直径一般在1m以下，一旦直径过大时，很难保证管道的强度、耐磨度，且由于自重而易下榻造成壁厚不均匀，外径难以控制，圆整度差。

中国专利CN107540916A提供了一种用于市政排水的PE管材及其制备方法，其制备方法是先将石墨烯分散于水中，再加入偶联剂超声分散，过滤后烘干得到改性石墨烯；然后将聚乙烯、聚碳酸酯、碳化硅晶须、二氧化钛、矿物油、成核剂、相容剂、抗氧剂和改性石墨烯混合，混合物料导入螺杆挤出机造粒挤出，即得PE管；该专利加入碳化硅晶须和改性石墨烯来增强管材的强度和韧性，但该管材不具有耐磨性、抗冲击性，外径难以控制，不利于应用于超大口径排水管中。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大口径非开挖排水用PE管及其制备方法，具有强度高、耐磨性好、圆整度可控制，避免直径过大时PE管的性能下降，同时具有抗菌性；制备方法简单，可操作性强，可应用于非开挖施工排水管道。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种超大口径非开挖排水用PE管，包括以下重量百分比的成分：

中空级高密度聚乙烯 60~70%

线性低密度聚乙烯 10~15%

共聚聚丙烯 5~10%

碳酸钙 3~5%

碳纤维增强聚酰胺材料 8~15%

抗菌剂 3~6%

相容剂 2~3%

抗氧剂 0.1~0.5%

其中，共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯；抗菌剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧和雷公藤甲素的混合物。

优选的，所述无规共聚聚丙烯由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下共聚得到的。

优选的，所述碳酸钙为超细碳酸钙，由高纯度白晶砂经水磨而成，纯度为99.9%，白度≥98%，细度≤3000目。

优选的，所述十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧和雷公藤甲素的质量比为1:1:1。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯线性三嵌共聚物、乙烯-丙烯腈-马来酸酐三元无规共聚物中的至少一种。

优选的，所述抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚。

优选的，所述碳纤维增强聚酰胺复合材料由聚酰胺、碳纤维、润滑剂和抗氧剂制备得到。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述抗氧剂为四[β-(3’5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

本发明的另一个目的是提供一种超大口径非开挖用PE管的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照权利要求1所述的各组分原料及配比混合，得到混合物料。

（2）将步骤（1）中的混合物料加入到PE机料斗中进行挤出成型，然后进入真空定径套定型、冷却，经牵引机牵引出后进行切割，得到PE管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）与现有技术中采用碳纤维相比，本发明采用碳纤维增强聚酰胺复合材料，可大大提高PE管的韧性、拉伸强度和抗断裂性能，摩擦系数小，且抗冲击性好，材料尺寸稳定，圆整度好。

（2）本发明采用十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧和雷公藤甲素为复合抗菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、真菌等均有显著的抗菌和抑菌效果，具有优异的抗菌性能。

（3）采用本发明原料配方，制备的超大口径PE管具有高强度、高韧性、抗冲击性能强、耐磨、不易变形、圆整度好，同时具有抗菌性，适用于非开挖用排水。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种超大口径非开挖排水用PE管，包括以下重量百分比的成分：

中空级高密度聚乙烯 65%

线性低密度聚乙烯 10%

无规共聚聚丙烯 7%

超细碳酸钙 3%

碳纤维增强聚酰胺材料 9%

十二烷基二甲基苄基氯化铵 1%

氧化镧 1%

雷公藤甲素 1%

马来酸酐接枝聚丙烯 2.5%

2,4,6-三叔丁基苯酚 0.5%

其中，超细碳酸钙是由高纯度白晶砂经水磨而成，纯度为99.9%，白度≥98%，细度≤3000目。

一种超大口径非开挖用PE管的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照所述的各组分原料及配比混合，得到混合物料。

（2）将步骤（1）中的混合物料加入到PE机料斗中进行挤出成型，然后进入真空定径套定型、冷却，经牵引机牵引出后进行切割，得到PE管。

实施例2

一种超大口径非开挖排水用PE管，包括以下重量百分比的成分：

中空级高密度聚乙烯 60%

线性低密度聚乙烯 13%

无规共聚聚丙烯 5%

超细碳酸钙 4%

碳纤维增强聚酰胺材料 11%

十二烷基二甲基苄基氯化铵 1.5%

氧化镧 1.5%

雷公藤甲素 1.5%

马来酸酐接枝聚苯乙烯 2%

2,4,6-三叔丁基苯酚 0.5%

其中，超细碳酸钙是由高纯度白晶砂经水磨而成，纯度为99.9%，白度≥98%，细度≤3000目。

一种超大口径非开挖用PE管的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照所述的各组分原料及配比混合，得到混合物料。

（2）将步骤（1）中的混合物料加入到PE机料斗中进行挤出成型，然后进入真空定径套定型、冷却，经牵引机牵引出后进行切割，得到PE管。

对比例1

与实施例1的区别仅在于：不加入碳纤维增强聚酰胺材料。

对比例2

与实施例1的区别仅在于：将“碳纤维增强聚酰胺材料”替换为“碳纤维”。

对比例3

与实施例1的区别仅在于：不加入十二烷基二甲基苄基氯化铵。

对比例4

与实施例1的区别均在于：不加入氧化镧。

对比例5

与实施例1的区别仅在于：不加入雷公藤甲素。

将实施例1-2、对比例1-5制备的PE管按照相同的常规方法测定样品的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、抗冲击强度、摩擦系数及抗菌性，其产品性能数据如下表所示：

从上表中的数据可以看出，相比较对比例，本发明加入碳纤维增强聚酰胺复合材料以及由十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧、雷公藤甲素组成的抗菌剂，其制备的PE管具有高强度、高韧性、抗冲击性能强、耐磨，同时具有抗菌性。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：包括以下重量百分比的成分：

中空级高密度聚乙烯 60~70%

线性低密度聚乙烯 10~15%

共聚聚丙烯 5~10%

碳酸钙 3~5%

碳纤维增强聚酰胺材料 8~15%

抗菌剂 3~6%

相容剂 2~3%

抗氧剂 0.1~0.5%；

其中，共聚聚丙烯为无规共聚聚丙烯；抗菌剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧和雷公藤甲素的混合物。

2.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述无规共聚聚丙烯由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下共聚得到的。

3.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述碳酸钙为超细碳酸钙，由高纯度白晶砂经水磨而成，纯度为99.9%，白度≥98%，细度≤3000目。

4.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述十二烷基二甲基苄基氯化铵、氧化镧和雷公藤甲素的质量比为1:1:1。

5.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯线性三嵌共聚物、乙烯-丙烯腈-马来酸酐三元无规共聚物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚。

7.根据权利要求1所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述碳纤维增强聚酰胺复合材料由聚酰胺、碳纤维、润滑剂和抗氧剂制备得到。

8.根据权利要求7所述的超大口径非开挖排水用PE管，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌，所述抗氧剂为四[β-(3’5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

9.一种根据权利要求1所述的超大口径非开挖用PE管的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）按照权利要求1所述的各组分原料及配比混合，得到混合物料；

（2）将步骤（1）中的混合物料加入到PE机料斗中进行挤出成型，然后进入真空定径套定型、冷却，经牵引机牵引出后进行切割，得到PE管。