CN111022786A - 一种玻纤增强pe给水管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种玻纤增强PE给水管及其制备方法，该PE给水管由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；其中，内层与外层均采用耐磨、抗拉伸、化学稳定性好的HDPE树脂作为主成分，内层具备良好的耐压性、抗菌性、抗老化性；外层与内层的区别在于，HDPE树脂含量提高，膨胀石墨替换为高阻燃、相容性好、自润滑的聚四氟乙烯微粉，提高了外层的耐热阻燃性能和耐磨性能；内层和外层辅以内过渡加强层和外过渡加强层，使得缠绕预处理玻璃纤维带的芯层紧密缠绕其中，大大提高了PE给水管的抗压性能、拉伸强度。

Description

一种玻纤增强PE给水管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体涉及一种玻纤增强PE给水管及其制备方法。
背景技术
由于聚乙烯的耐热性不高、硬度低、对热比较敏感、易蠕变，单一的聚乙烯材料往往难于满足受载、高速等特殊工况条件的要求，往往需要通过共混复合进行改性。连续玻璃纤维增强聚乙烯复合管材是以高强度的热塑性连续玻璃纤维预浸带连续缠绕成型的芯层为中间增强层，与内外层热塑性聚乙烯塑料通过挤出成型方法复合成一体的管材。
现有技术(CN106523801A)公开了一种玻纤增强聚乙烯给水管，包括管体，管体由内层、芯层和外层复合而成，内层和外层均为HDPE材料，芯层材质为缠绕预处理玻璃纤维带层，内层与芯层之间设置内过渡连接层，外层与内层之间设置外过渡连接层。由于玻璃纤维的弹性模量60MPa，远大于HDPE的0.8MPa，可大大提高HDPE给水管的抗压能力。现有的PE给水管及其制备方法，存在以下技术问题：(1)经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，静液压强度、拉伸强度、纵向回缩率、氧化诱导时间、熔体流动速率等指标无法达到要求，需要对结构、原料成分、制备工艺作进一步改进；(2)玻璃纤维带的强度低、密度高，增加PE给水管重量的同时无法提高较高的强度；(3)缠绕成型的过程中，会发生大幅度的晃动，缠绕地不够均匀稳定，影响PE给水管的质量。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种玻纤增强PE给水管及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明提供一种玻纤增强PE给水管，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，所述芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；
所述内层包括以下重量份的原料：HDPE树脂92-98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2.8-3.5份、玻璃纤维15-19份、纳米银系抗菌剂1.6-2.5份、润滑剂1-3份、膨胀石墨1.5-2.3份；
所述外层包括以下重量份的原料：HDPE树脂102-110份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3-3.8份、玻璃纤维13-16份、纳米银系抗菌剂1.3-2.1份、聚四氟乙烯微粉1.6-2.5份；
所述内过渡加强层、外过渡加强层均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂5-8份、十二烷基硫酸钠7-15份、聚丙烯蜡7-10份、抗紫外吸收剂3-6份。
作为本发明进一步的方案，所述缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取40-60份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1-2h后涂覆臭氧水，静置20-30min，放入25-35份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入3-6份钛酸酯偶联剂，在温度80-86℃、转速100-200r/min的条件下，搅拌1-2小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用8-10倍重量的丙酮回流6-6.5小时，甲苯中浸渍过夜，115-120℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至60-65℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍20-30min后，升温至165-180℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化40-50min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。
作为本发明进一步的方案，所述树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂20-26份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-11份、甲基六氢苯酐38-45份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-4份。
作为本发明进一步的方案，所述纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。
作为本发明进一步的方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种的混合物；所述钛酸酯偶联剂为TMC-101、TMC-102、TMC-201、TMC-311中的一种或多种的混合物；所述抗紫外吸收剂为UV-0、UV-9、UV-234、UV-531中的一种或多种的混合物。
本发明还提供了上述玻纤增强PE给水管的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、润滑剂、膨胀石墨，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出成型得到内层；
S2、将预处理玻璃纤维带缠绕在缠绕成型机的卷绕筒上，内层环绕包裹在旋转筒体上，启动第一电机，电机轴带动旋转轴、旋转法兰、旋转筒体转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机，丝杠的旋转带动螺母座绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，得到芯层；
S3、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、聚四氟乙烯微粉，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出于芯层外表面得到外层；
S4、称取钛酸酯偶联剂、十二烷基硫酸钠、聚丙烯蜡、抗紫外吸收剂，混合均匀后，在内层与芯层之间、芯层与外层之间挤出得到内加强过渡层和外加强过渡层，形成给水管半成品；
S5、给水管半成品通入外层复合模具中，得到复合管胚；复合管胚通过定径套，190-200℃成型后，18-25℃冷却水喷淋冷却、切割后得到该玻纤增强PE给水管。
作为本发明进一步的方案，所述缠绕成型机包括圆柱形筒体，圆柱形筒体的内表面设有保温隔热层，保温隔热层内填充有防火石棉，圆柱形筒体空腔内设有管旋转机构和玻璃纤维卷绕机构；
所述管旋转机构包括第一电机、旋转法兰、旋转轴、旋转筒体，第一电机的电机轴从圆柱形筒体外贯穿保温隔热层后与旋转轴连接，旋转筒体呈一端封口、一端开口的圆筒状，旋转法兰的横截面呈圆形且安装于旋转筒体的一端；旋转法兰包括轴安装孔、配重管安装腔、缓冲机构，轴安装孔设于旋转法兰的中心位置且尺寸与旋转轴适配，配重管安装腔的数量为四个且环形阵列分布在旋转法兰内部，配重管安装腔内安装有伸入旋转筒体的配重管且通过螺栓紧固；
所述玻璃纤维卷绕机构对称设置在旋转筒体的两侧，包括第二电机、丝杠、螺母座、支撑杆、卷绕筒，丝杠贯穿一侧保温隔热层后延伸入另一侧保温隔热层内，第二电机设于圆柱形筒体外且与丝杠的一端连接，螺母座与丝杠螺纹连接，支撑杆的一端与螺母座的顶端连接，另一端与卷绕筒连接，卷绕筒上缠绕有预处理玻璃纤维带。
作为本发明进一步的方案，所述圆柱形筒体的空腔上方设有弧形段的加热区，加热区的表面设有若干段平行设置的安装槽，安装槽内设有长条形加热灯，加热区的两侧设有柱状出风口；圆柱形筒体的空腔下方设有若干排平行设置的风机箱，风机箱内通过第三电机连接有散热风扇，风机箱的上方设有导风板，导风板包括一个横板和设于横板两侧的倾斜板，倾斜板与圆柱形筒体中轴面的夹角为30°-60°。
作为本发明进一步的方案，所述缓冲机构包括支撑座、伸缩气缸、缓冲座、缓冲板，支撑座呈环形阵列分布在旋转法兰内壁上且与配重管安装腔不接触；伸缩气缸的一端与支撑座连接，另一端与缓冲座连接，缓冲座上设有螺纹杆，两个缓冲板对称连接在螺纹杆上；两个缓冲板的端部分别与相邻的两个配重管安装腔壁部接触；PE给水管的内层设于旋转筒体的外壁，旋转筒体的两端底部设有弧形支撑座。
本发明的有益效果：
1、本发明的玻纤增强PE给水管，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；其中，内层与外层均采用耐磨、抗拉伸、化学稳定性好的HDPE树脂作为主成分，内层中以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为偶联剂、玻璃纤维为填料，纳米银系抗菌剂为抗菌助剂，配合润滑剂和耐压性、柔韧性、润滑性、抗老化性优异的膨胀石墨，使得内层具备良好的耐压性、抗菌性、抗老化性；外层与内层的区别在于，HDPE树脂含量提高，膨胀石墨替换为高阻燃、相容性好、自润滑的聚四氟乙烯微粉，提高了外层的耐热阻燃性能和耐磨性能；内层和外层辅以内过渡加强层和外过渡加强层，使得缠绕预处理玻璃纤维带的芯层紧密缠绕其中，大大提高了PE给水管的抗压性能、拉伸强度。经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，20℃静液压强度(12.4MPa环应力/100h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.5MPa环应力/165h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.0MPa环应力/1000h)不破裂、不渗漏，断裂伸长率大于350％，纵向回缩率小于3％，氧化诱导时间(200℃)大于20min，熔体流动速率与标称值的偏差不超过±10％。
2、本发明的缠绕预处理玻璃纤维带，采用无碱玻璃纤维作为原料，经MAC活性试剂、臭氧水涂覆后，以钛酸酯偶联剂处理玻璃纤维，使得玻璃纤维与甲基丙烯酸酯单体化学键结合，使用乙醇、去离子水洗涤能够充分去除反应体系中的阻聚剂和油脂性杂质，丙酮回流、甲苯浸渍能够提取高纯度的甲基丙烯酸甲酯接枝玻璃纤维，经检测接枝玻璃纤维表现为低密度和高强度；切割定长平行排布通入胶料槽的过程中，通过加热使得树脂体系混合物受热固化，粘度降低的过程中一方面通过树脂固化提高接枝玻璃纤维的强度，一方面形成致密的玻璃纤维带结构，便于致密规则地缠绕在内层上。
3、本发明玻纤增强PE给水管的制备方法，与现有技术相比，采用自主研发的缠绕成型机进行预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，缠绕成型机旋转法兰的设计，配重管安装腔内安装有伸入旋转筒体的配重管且通过螺栓紧固，均匀增加旋转筒体的内部重量，第一电机驱动电机轴、旋转轴带动旋转法兰、旋转筒体转动时，使得旋转筒体带动PE给水管内层转动得更加均匀稳定，预处理玻璃纤维带缠绕更加致密；缓冲结构的设计，两个缓冲板对称连接在螺纹杆上，两个缓冲板的端部分别与相邻的两个配重管安装腔壁部接触，配合伸缩气缸、缓冲座对配重管起到支撑和缓冲的作用，旋转筒体转动的过程中不会发生大幅度的晃动，使得缠绕更加均匀。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明玻纤增强PE给水管的结构示意图。
图2是本发明缠绕成型机的主视剖面图。
图3是本发明缠绕成型机的侧视剖面图。
图4是本发明旋转法兰的主视图。
图中：1、圆柱形筒体；2、保温隔热层；3、加热区；4、安装槽；5、长条形加热灯；6、柱状出风口；7、风机箱；8、散热风扇；9、导风板；10、第一电机；11、旋转法兰；12、旋转轴；13、旋转筒体；14、电机轴；15、弧形支撑座；16、第二电机；17、丝杠；18、螺母座；19、支撑杆；20、卷绕筒；21、第三电机；22、配重管；91、横板；92、倾斜板；111、轴安装孔；112、配重管安装腔；113、螺栓；114、支撑座；115、伸缩气缸；116、缓冲座；117、缓冲板；118、螺纹杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-4所示，本实施例提供一种玻纤增强PE给水管，由内层100、芯层200和外层300复合而成，内层100与芯层200之间设有内过渡加强层400，芯层200与外层300之间设有外过渡加强层500，所述芯层200为缠绕预处理玻璃纤维带层；
其中，内层100包括以下重量份的原料：HDPE树脂96份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3份、玻璃纤维17份、纳米银系抗菌剂1.9份、润滑剂硬脂酸镁2.5份、膨胀石墨2.1份；
外层300包括以下重量份的原料：HDPE树脂107份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.6份、玻璃纤维14份、纳米银系抗菌剂1.8份、聚四氟乙烯微粉2.2份。纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。
内过渡加强层400、外过渡加强层500均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂TMC-3117份、十二烷基硫酸钠13份、聚丙烯蜡9份、抗紫外吸收剂UV-2345份。
缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取55份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1.5h后涂覆臭氧水，静置28min，放入33份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入5份钛酸酯偶联剂，在温度83℃、转速160r/min的条件下，搅拌1.6小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用9倍重量的丙酮回流6.2小时，甲苯中浸渍过夜，116℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至62℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍25min后，升温至172℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化45min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。
其中，树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂25份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、甲基六氢苯酐42份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚3份。
本实施例玻纤增强PE给水管的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、润滑剂、膨胀石墨，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出成型得到内层；
S2、将预处理玻璃纤维带缠绕在缠绕成型机的卷绕筒20上，内层环绕包裹在旋转筒体13上，启动第一电机10，电机轴14带动旋转轴12、旋转法兰11、旋转筒体13转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机16，丝杠17的旋转带动螺母座18绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，得到芯层；
S3、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、聚四氟乙烯微粉，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出于芯层外表面得到外层；
S4、称取钛酸酯偶联剂、十二烷基硫酸钠、聚丙烯蜡、抗紫外吸收剂，混合均匀后，在内层与芯层之间、芯层与外层之间挤出得到内加强过渡层和外加强过渡层，形成给水管半成品；
S5、给水管半成品通入外层复合模具中，得到复合管胚；复合管胚通过定径套，190-200℃成型后，18-25℃冷却水喷淋冷却、切割后得到该玻纤增强PE给水管。
经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，20℃静液压强度(12.4MPa环应力/100h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.5MPa环应力/165h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.0MPa环应力/1000h)不破裂、不渗漏，断裂伸长率376％，纵向回缩率2.5％，氧化诱导时间(200℃)32min，熔体流动速率与标称值的偏差不超过±10％。
实施例2
请参阅图1-4所示，本实施例提供一种玻纤增强PE给水管，由内层100、芯层200和外层300复合而成，内层100与芯层200之间设有内过渡加强层400，芯层200与外层300之间设有外过渡加强层500，所述芯层200为缠绕预处理玻璃纤维带层；
其中，内层100包括以下重量份的原料：HDPE树脂96份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.5份、玻璃纤维18份、纳米银系抗菌剂2.4份、润滑剂聚乙烯蜡2.5份、膨胀石墨2.2份；
外层300包括以下重量份的原料：HDPE树脂109份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.6份、玻璃纤维15份、纳米银系抗菌剂2.0份、聚四氟乙烯微粉2.4份；纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。
内过渡加强层400、外过渡加强层500均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂TMC-1017份、十二烷基硫酸钠14份、聚丙烯蜡10份、抗紫外吸收剂UV-96份。
缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取58份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1.2h后涂覆臭氧水，静置30min，放入30份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入5份钛酸酯偶联剂，在温度85℃、转速200r/min的条件下，搅拌1.3小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用10倍重量的丙酮回流6.5小时，甲苯中浸渍过夜，117℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至62℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍28min后，升温至176℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化48min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。
其中，树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂25份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、甲基六氢苯酐43份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚4份。
本实施例玻纤增强PE给水管的制备方法与实施例1相同。
经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，20℃静液压强度(12.4MPa环应力/100h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.5MPa环应力/165h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.0MPa环应力/1000h)不破裂、不渗漏，断裂伸长率372％，纵向回缩率2.6％，氧化诱导时间(200℃)30min，熔体流动速率与标称值的偏差不超过±10％。
实施例3
请参阅图1-4所示，本实施例提供一种玻纤增强PE给水管，由内层100、芯层200和外层300复合而成，内层100与芯层200之间设有内过渡加强层400，芯层200与外层300之间设有外过渡加强层500，所述芯层200为缠绕预处理玻璃纤维带层；
其中，内层100包括以下重量份的原料：HDPE树脂98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.5份、玻璃纤维19份、纳米银系抗菌剂2.4份、润滑剂硬脂酸镁2.8份、膨胀石墨1.9份；
外层300包括以下重量份的原料：HDPE树脂108份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.6份、玻璃纤维16份、纳米银系抗菌剂2.1份、聚四氟乙烯微粉2.4份；纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。
内过渡加强层400、外过渡加强层500均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂TMC-3118份、十二烷基硫酸钠14份、聚丙烯蜡9份、抗紫外吸收剂UV-5316份。
缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取58份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置2h后涂覆臭氧水，静置30min，放入30份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入5份钛酸酯偶联剂，在温度86℃、转速200r/min的条件下，搅拌2小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用9倍重量的丙酮回流6.5小时，甲苯中浸渍过夜，118℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至65℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍28min后，升温至178℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化50min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。
其中，树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂25份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物11份、甲基六氢苯酐45份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚4份。
本实施例玻纤增强PE给水管的制备方法与实施例1相同。
经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，20℃静液压强度(12.4MPa环应力/100h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.5MPa环应力/165h)不破裂、不渗漏，80℃静液压强度(5.0MPa环应力/1000h)不破裂、不渗漏，断裂伸长率367％，纵向回缩率2.8％，氧化诱导时间(200℃)27min，熔体流动速率与标称值的偏差不超过±10％。
实施例4
参阅图2-4所示，本实施例提供一种缠绕成型机，包括圆柱形筒体1，圆柱形筒体1的内表面设有保温隔热层2，保温隔热层2内填充有防火石棉，圆柱形筒体1空腔内设有管旋转机构和玻璃纤维卷绕机构。圆柱形筒体1的空腔上方设有弧形段的加热区3，加热区3的表面设有若干段平行设置的安装槽4，安装槽4内设有长条形加热灯5，加热区3的两侧设有柱状出风口6。圆柱形筒体1的空腔下方设有若干排平行设置的风机箱7，风机箱7内通过第三电机21连接有散热风扇8，风机箱7的上方设有导风板9，导风板9包括一个横板91和设于横板两侧的倾斜板92，倾斜板92与圆柱形筒体1中轴面的夹角为30°-60°。通过设置填充防火石棉的保温隔热层2，可以提高缠绕成型机的保温隔热性能，上方的加热区3平行设置的若干段长条形加热灯5提高了加热效率，且照射亮度好，无光照死角；底部设置的散热风扇8产生的风力，经过导风板9的导风后进入圆柱形筒体1内，一方面可以促进圆柱形筒体1内的空气流动，保障内部升温均匀性，避免管材因热应力开裂，另一方面夹杂灰尘的热空气可以经圆柱形筒体1内壁沿柱状出风口6排出，起到除杂降温、保持圆柱形筒体1内部温度稳定的效果。
管旋转机构包括第一电机10、旋转法兰11、旋转轴12、旋转筒体13，第一电机10的电机轴14从圆柱形筒体1外贯穿保温隔热层2后与旋转轴12连接，旋转筒体13呈一端封口、一端开口的圆筒状，旋转法兰11的横截面呈圆形且安装于旋转筒体13的一端。旋转法兰11包括轴安装孔111、配重管安装腔112、缓冲机构，轴安装孔111设于旋转法兰11的中心位置且尺寸与旋转轴12适配，配重管安装腔112的数量为四个且环形阵列分布在旋转法兰11内部，配重管安装腔112内安装有伸入旋转筒体13的配重管22且通过螺栓113紧固。缓冲机构包括支撑座114、伸缩气缸115、缓冲座116、缓冲板117，支撑座114呈环形阵列分布在旋转法兰11内壁上且与配重管安装腔112不接触。伸缩气缸115的一端与支撑座114连接，另一端与缓冲座116连接，缓冲座116上设有螺纹杆118，两个缓冲板117对称连接在螺纹杆118上。两个缓冲板117的端部分别与相邻的两个配重管安装腔112壁部接触。PE给水管的内层设于旋转筒体13的外壁，旋转筒体13的两端底部设有弧形支撑座15。旋转法兰11的结构设计，配重管安装腔112内安装有伸入旋转筒体13的配重管22且通过螺栓113紧固，均匀增加旋转筒体13的内部重量，第一电机10驱动电机轴14、旋转轴12带动旋转法兰11、旋转筒体13转动时，使得旋转筒体13带动PE给水管内层转动得更加均匀稳定，预处理玻璃纤维带缠绕更加致密；缓冲结构的设计，两个缓冲板117对称连接在螺纹杆118上，两个缓冲板117的端部分别与相邻的两个配重管安装腔112壁部接触，配合伸缩气缸115、缓冲座116对配重管起到支撑和缓冲的作用，旋转筒体13转动的过程中不会发生大幅度的晃动，使得缠绕更加均匀。
玻璃纤维卷绕机构对称设置在旋转筒体13的两侧，包括第二电机16、丝杠17、螺母座18、支撑杆19、卷绕筒20，丝杠17贯穿一侧保温隔热层2后延伸入另一侧保温隔热层2内，第二电机16设于圆柱形筒体1外且与丝杠17的一端连接，螺母座18与丝杠17螺纹连接，支撑杆19的一端与螺母座18的顶端连接，另一端与卷绕筒20连接，卷绕筒20上缠绕有预处理玻璃纤维带。
本实施例缠绕成型机的工作方法如下：
S1、将预处理玻璃纤维带预先缠绕在卷绕筒20上，PE给水管的内层环绕包裹在旋转筒体13上，启动第一电机10，电机轴14带动旋转轴12、旋转法兰11、旋转筒体13转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机16，丝杠17的旋转带动螺母座18绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕；
S2、当需要对缠绕成型机升温时，开启长条形加热灯5进行加热，使圆柱形筒体1的内部升温，升温至所需温度时，开启第三电机21，散热风扇8转动，产生的风力经过导风板9导风后进入圆柱形筒体1内，促进圆柱形筒体1内的空气流动，一部分热空气经圆柱形筒体1内壁沿柱状出风口6排出，保持温度稳定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种玻纤增强PE给水管，其特征在于，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，所述芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；
所述内层包括以下重量份的原料：HDPE树脂92-98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2.8-3.5份、玻璃纤维15-19份、纳米银系抗菌剂1.6-2.5份、润滑剂1-3份、膨胀石墨1.5-2.3份；
所述外层包括以下重量份的原料：HDPE树脂102-110份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3-3.8份、玻璃纤维13-16份、纳米银系抗菌剂1.3-2.1份、聚四氟乙烯微粉1.6-2.5份；
所述内过渡加强层、外过渡加强层均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂5-8份、十二烷基硫酸钠7-15份、聚丙烯蜡7-10份、抗紫外吸收剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取40-60份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1-2h后涂覆臭氧水，静置20-30min，放入25-35份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入3-6份钛酸酯偶联剂，在温度80-86℃、转速100-200r/min的条件下，搅拌1-2小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用8-10倍重量的丙酮回流6-6.5小时，甲苯中浸渍过夜，115-120℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至60-65℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍20-30min后，升温至165-180℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化40-50min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。
3.根据权利要求2所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂20-26份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-11份、甲基六氢苯酐38-45份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-4份。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。
5.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种的混合物；所述钛酸酯偶联剂为TMC-101、TMC-102、TMC-201、TMC-311中的一种或多种的混合物；所述抗紫外吸收剂为UV-0、UV-9、UV-234、UV-531中的一种或多种的混合物。
6.一种玻纤增强PE给水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、润滑剂、膨胀石墨，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出成型得到内层；
S2、将预处理玻璃纤维带缠绕在缠绕成型机的卷绕筒(20)上，内层环绕包裹在旋转筒体(13)上，启动第一电机(10)，电机轴(14)带动旋转轴(12)、旋转法兰(11)、旋转筒体(13)转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机(16)，丝杠(17)的旋转带动螺母座(18)绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，得到芯层；
S3、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、聚四氟乙烯微粉，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出于芯层外表面得到外层；
S4、称取钛酸酯偶联剂、十二烷基硫酸钠、聚丙烯蜡、抗紫外吸收剂，混合均匀后，在内层与芯层之间、芯层与外层之间挤出得到内加强过渡层和外加强过渡层，形成给水管半成品；
S5、给水管半成品通入外层复合模具中，得到复合管胚；复合管胚通过定径套，190-200℃成型后，18-25℃冷却水喷淋冷却、切割后得到该玻纤增强PE给水管。
7.根据权利要求6所述的玻纤增强PE给水管的制备方法，其特征在于，所述缠绕成型机包括圆柱形筒体(1)，圆柱形筒体(1)的内表面设有保温隔热层(2)，保温隔热层(2)内填充有防火石棉，圆柱形筒体(1)空腔内设有管旋转机构和玻璃纤维卷绕机构；
所述管旋转机构包括第一电机(10)、旋转法兰(11)、旋转轴(12)、旋转筒体(13)，第一电机(10)的电机轴(14)从圆柱形筒体(1)外贯穿保温隔热层(2)后与旋转轴(12)连接，旋转筒体(13)呈一端封口、一端开口的圆筒状，旋转法兰(11)的横截面呈圆形且安装于旋转筒体(13)的一端；旋转法兰(11)包括轴安装孔(111)、配重管安装腔(112)、缓冲机构，轴安装孔(111)设于旋转法兰(11)的中心位置且尺寸与旋转轴(12)适配，配重管安装腔(112)的数量为四个且环形阵列分布在旋转法兰(11)内部，配重管安装腔(112)内安装有伸入旋转筒体(13)的配重管(22)且通过螺栓(113)紧固；
所述玻璃纤维卷绕机构对称设置在旋转筒体(13)的两侧，包括第二电机(16)、丝杠(17)、螺母座(18)、支撑杆(19)、卷绕筒(20)，丝杠(17)贯穿一侧保温隔热层(2)后延伸入另一侧保温隔热层(2)内，第二电机(16)设于圆柱形筒体(1)外且与丝杠(17)的一端连接，螺母座(18)与丝杠(17)螺纹连接，支撑杆(19)的一端与螺母座(18)的顶端连接，另一端与卷绕筒(20)连接，卷绕筒(20)上缠绕有预处理玻璃纤维带。
8.根据权利要求7所述的玻纤增强PE给水管的制备方法，其特征在于，所述圆柱形筒体(1)的空腔上方设有弧形段的加热区(3)，加热区(3)的表面设有若干段平行设置的安装槽(4)，安装槽(4)内设有长条形加热灯(5)，加热区(3)的两侧设有柱状出风口(6)；圆柱形筒体(1)的空腔下方设有若干排平行设置的风机箱(7)，风机箱(7)内通过第三电机(21)连接有散热风扇(8)，风机箱(7)的上方设有导风板(9)，导风板(9)包括一个横板(91)和设于横板两侧的倾斜板(92)，倾斜板(92)与圆柱形筒体(1)中轴面的夹角为30°-60°。
9.根据权利要求7所述的玻纤增强PE给水管的制备方法，其特征在于，所述缓冲机构包括支撑座(114)、伸缩气缸(115)、缓冲座(116)、缓冲板(117)，支撑座(114)呈环形阵列分布在旋转法兰(11)内壁上且与配重管安装腔(112)不接触；伸缩气缸(115)的一端与支撑座(114)连接，另一端与缓冲座(116)连接，缓冲座(116)上设有螺纹杆(118)，两个缓冲板(117)对称连接在螺纹杆(118)上；两个缓冲板(117)的端部分别与相邻的两个配重管安装腔(112)壁部接触；PE给水管的内层设于旋转筒体(13)的外壁，旋转筒体(13)的两端底部设有弧形支撑座(15)。
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