CN111188952A - Mppe改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管及制备方法 - Google Patents
Mppe改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明一方面提供了一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括管材基体，管材基体的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层，外波层为中空结构，外波层的顶部设有呈M形的第一加强筋，外波层之间沿管材基体的周向方向设有若干第二加强筋，管材基体的外侧壁沿轴线方向阵列设有若干第三加强筋；另一方面提供了该波纹管得制备方法，包括如下步骤：S1、将高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒混合搅拌均匀，熔融挤出，S2、将步骤S1所得物烘干、碾磨成粉，与无机材料粉末混合均匀，熔融挤出，S3、将步骤S2所得物烘干、碾磨成粉，按模具的形状熔融挤出即得；本发明所述波纹管具有极优的刚度和抗挤压能力。
Description
技术领域
本发明涉及市政给排水管道技术领域，具体涉及一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管及制备方法。
背景技术
目前的波纹管仅仅单一以聚乙烯或者聚丙烯作为原料，采用一体成型挤压工艺制成的结构壁管材，广泛用于市政排水、农田输水以及工业排污等，可取代传统的混凝土管和铸铁管，但是聚乙烯或者聚丙烯材料本身在材料强度及韧性等方面性能不佳，易发生变形。现有技术通常仅仅为单一从管道的结构着手，没有关于管体材料方面的研究。
发明内容
基于此，针对上述问题，有必要提出一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管及制备方法。
本发明一方面提供了一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括管材基体，所述管材基体的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层，所述外波层为中空结构，所述外波层的顶部设有呈M形的第一加强筋，所述外波层之间沿管材基体的周向方向设有若干第二加强筋，所述管材基体的外侧壁沿轴线方向阵列设有若干第三加强筋。
优选的，所述管材基体的一端设有承插扩口。
优选的，所述承插扩口的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层。
优选的，所述外波层的顶部设有呈M形的第一加强筋。
优选的，所述第二加强筋的高度小于等于所述第三加强筋的高度。
优选的，所述外波层的波峰或者波谷处设有若干管枕，所述相邻管枕之间的距离为2-3米。
优选的，所述外波层的波峰或者波谷处设有若干支撑平板，相邻所述支撑平板之间的距离为2-3米，所述支撑平板与所述外波层一体成型。
本发明另一方面提供了一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括如下步骤：
S1、将高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒混合搅拌均匀，熔融挤出；
S2、将步骤S1所得物烘干、碾磨成粉，与无机材料粉末混合均匀，熔融挤出；
S3、将步骤S2所得物烘干、碾磨成粉，按模具的形状熔融挤出即得。
优选的，在步骤S1中：
高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒的重量比为1：(18-20)，高密度聚乙烯颗粒的粒径为1-2毫米，混合搅拌时间为5-15分钟，混合搅拌速率为500-1000转/分钟，熔融温度为240-280℃。
优选的，在步骤S2中：
所述无机材料粉末为轻质碳酸钙粉和重质碳酸钙粉的组合物，所述轻质碳酸钙粉和重质碳酸钙粉的重量比为1：(5-8)，所述轻质碳酸钙粉末的粒径为0.1-1微米，所述重质碳酸钙粉末的粒径为3-5微米，所述无机材料粉末与步骤S1所得物的重量比为1：(50-80)，混合搅拌时间为5-15分钟，混合搅拌速率为500-1000转/分钟，熔融温度为240-280℃。
优选的，在步骤S3中，所述熔融温度为240-280℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明从管体结构和管体材料两方面着手提升管体的强度；
(2)结构方面，沿管材基体的周向方向交错设置的外波层和第二加强筋，增强了波纹管的整体刚度和抗挤压能力；
(3)第三加强筋沿管材基体的轴线方向设置，提升了波纹管在纵向上的刚度，且第三加强筋与第二加强筋呈十字交叉形态，进一步保证了波纹管在周向和轴向两个方向的刚度；
(4)在外波层顶部设置的呈M形的第一加强筋与外波层为一体成型熔融挤出，M形的构造进一步保证了波纹管外侧壁的抗磨损能力；
(5)在管材基体的外侧壁套设多个管枕，保证波纹管放置再地上的时候不乱滚动；
(6)材料方面，高密度聚乙烯与聚丙烯共混，提升了塑料材料的强度；
(7)在高密度聚乙烯/聚丙烯共混材料里掺杂无机材料，进一步增加了材料的抗冲击能力和抗弯曲性能；
(8)重质碳酸钙粉与轻质碳酸钙粉进行复配后，刚性小颗粒之间相互配合，进一步提升了材料的强度。
附图说明
图1是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图一；
图2是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图二；
图3是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图三；
图4是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图四；
图5是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图五；
图6是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图六；
图7是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图七；
图8是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图八；
图9是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图九；
图10是本发明实施例1所述MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管结构示意图十。
图中：1、管材基体；11、外波层；12、第一加强筋；13、第二加强筋；14、第三加强筋；2、承插扩口；3、管枕；4、支撑平板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，本发明一方面提供了一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括管材基体1，所述管材基体1的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层11，所述外波层11为中空结构，所述外波层11的顶部设有呈M形的第一加强筋12，所述外波层11之间沿管材基体1的周向方向设有若干第二加强筋13，所述管材基体1的外侧壁沿轴线方向阵列设有若干第三加强筋14。
在本实施例中，沿管材基体的周向方向交错设置的外波层和第二加强筋，增强了波纹管的整体刚度和抗挤压能力，第三加强筋沿管材基体的轴线方向设置，提升了波纹管在纵向上的刚度，且第三加强筋与第二加强筋呈十字交叉形态，进一步保证了波纹管在周向和轴向两个方向的刚度，在外波层顶部设置的呈M形的第一加强筋与外波层为一体成型熔融挤出，M形的构造进一步保证了波纹管外侧壁的抗磨损能力。
实施例2
作为实施例1的一种改进，如图2所示，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于所述管材基体1的一端设有承插扩口2，在波纹管连接时，通过承插热熔的方式保证了波纹管连接处的密封性。
实施例3
作为实施例1的一种改进，如图3所示，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于所述承插扩口2的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层11，进一步增强了波纹管连接处的刚度。
实施例4
作为实施例1的一种改进，如图4所示，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于所述外波层11的顶部设有呈M形的第一加强筋12。
实施例5
作为实施例1的一种改进，如图5所示，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于所述第二加强筋13的高度等于所述第三加强筋14的高度。
实施例6
作为实施例1的一种改进，如图6所示，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于所述第二加强筋13的高度小于所述第三加强筋14的高度。
实施例7
作为实施例1的一种改进，如图7所示，所述外波层的波谷处套设有若干管枕，所述相邻管枕之间的距离为2-3米。
实施例8
作为实施例1的一种改进，如图8所示，所述外波层的波峰处套设有若干管枕，所述相邻管枕之间的距离为2-3米。
实施例9
作为实施例1的一种改进，如图9所示，所述外波层的波峰处设有若干支撑平板，相邻所述支撑平板之间的距离为2-3米，所述支撑平板与所述外波层一体成型。
实施例10
作为实施例1的一种改进，如图10所示，所述外波层的波谷处设有若干支撑平板，相邻所述支撑平板之间的距离为2-3米，所述支撑平板与所述外波层一体成型。
制备例1
本发明另一方面提供了一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括如下步骤：
S1、将高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒混合搅拌均匀，熔融挤出；
具体地，将50克粒径为1毫米的高密度聚乙烯颗粒与950克聚丙烯颗粒放入至高速混合机中在转速为800转/分钟环境下搅拌10分钟，然后将搅拌均匀的混合物转移至双螺杆塑料挤出机中，在260℃环境下熔融挤出。
S2、将步骤S1所得物烘干、碾磨成粉，与无机材料粉末混合均匀，熔融挤出；
具体地，将步骤S1中所得物移入至烘箱中在40℃环境下热烘4小时，然后用研钵将其研磨成粉备用，将2克粒径为0.89微米的轻质碳酸钙粉末与14克粒径为4微米的重质碳酸钙粉末充分混合后加入至步骤S1所得物粉末中，将所得混合物加入至高速混合机中在转速为800转/分钟环境下搅拌10分钟，然后将搅拌均匀的混合物转移至双螺杆塑料挤出机中，在260℃环境下熔融挤出。
S3、将步骤S2所得物烘干、碾磨成粉，按模具的形状熔融挤出即得。
具体地，将步骤S2中所得物移入至烘箱中在40℃环境下热烘4小时，然后用研钵将其研磨成粉后倒入至双螺杆塑料挤出机中，在双螺杆塑料挤出机机头处装上模具，在熔融温度为260℃环境下挤出即得。
所得材料A1的各项性能见表1。
制备例2
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的加量为53克，轻质碳酸钙粉的加量为2.8克。
所得材料A2的各项性能见表1。
制备例3
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的加量为47.5克，轻质碳酸钙粉的加量为1.75克。
所得材料A3的各项性能见表1。
制备例4
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的粒径为2毫米，轻质碳酸钙粉末的粒径为0.1微米，重质碳酸钙粉末的粒径为3微米。
所得材料A4的各项性能见表1。
制备例5
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的粒径为2毫米，轻质碳酸钙粉末的粒径为1微米，重质碳酸钙粉末的粒径为5微米。
所得材料A5的各项性能见表1。
制备对照例1
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，不添加重质碳酸钙粉和轻质碳酸钙粉。
所得材料D1的各项性能见表1。
制备对照例2
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的加量为80克，轻质碳酸钙粉的加量为10克。
所得材料D2的各项性能见表1。
制备对照例3
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的加量为20克，轻质碳酸钙粉的加量为1克。
所得材料D3的各项性能见表1。
制备对照例4
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的粒径为2毫米，轻质碳酸钙粉末的粒径为0.01微米，重质碳酸钙粉末的粒径为0.05微米。
所得材料D4的各项性能见表1。
制备对照例5
其余特征与制备例1相同，所不同之处在于，高密度聚乙烯颗粒的粒径为2毫米，轻质碳酸钙粉末的粒径为10微米，重质碳酸钙粉末的粒径为20微米。
所得材料D5的各项性能见表1。
测试例
抗冲击强度测试按照国家标准(GB/T 1843-2008)“塑料悬臂梁冲击强度的测定”的标准进行制样和测试。
抗弯曲性能测试按照国家标准(GB/T 9341-2008)“塑料弯曲性能的测定”的标准进行制样和测试。
实验均在室温条件下进行。
测试结果见表1。
表1
由表1可以看出，制备例1所制得的材料A1抗冲击强度和抗弯曲性能最好，可以看出，当各组分的加量和粒径落在本发明所限定的范围内时，材料的抗冲击强度能达到13KJ·m-2以上，抗弯曲性能能够达到50MPa以上，作为波纹管的管材材料使得制得的波纹管具有良好的刚度。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，包括管材基体，其特征在于，所述管材基体的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层，所述外波层为中空结构，所述外波层的顶部设有呈M形的第一加强筋，所述外波层之间沿管材基体的周向方向设有若干第二加强筋，所述管材基体的外侧壁沿轴线方向阵列设有若干第三加强筋。
2.根据权利要求1所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，其特征在于，所述管材基体的一端设有承插扩口。
3.根据权利要求2所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，其特征在于，所述承插扩口的外侧壁沿周向方向等距设有若干外波层。
4.根据权利要求3所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，其特征在于，所述外波层的顶部设有呈M形的第一加强筋。
5.根据权利要求1所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，其特征在于，所述第二加强筋的高度小于等于所述第三加强筋的高度。
6.根据权利要求1所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管，其特征在于，所述外波层的波峰或者波谷处设有若干支撑平板，相邻所述支撑平板之间的距离为2-3米，所述支撑平板与所述外波层一体成型。
7.一种MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒混合搅拌均匀，熔融挤出；
S2、将步骤S1所得物烘干、碾磨成粉，与无机材料粉末混合均匀，熔融挤出；
S3、将步骤S2所得物烘干、碾磨成粉，按模具的形状熔融挤出即得。
8.根据权利要求7所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管的制备方法，其特征在于，在步骤S1中：
高密度聚乙烯颗粒与聚丙烯颗粒的重量比为1：(18-20)，高密度聚乙烯颗粒的粒径为1-2毫米，混合搅拌时间为5-15分钟，混合搅拌速率为500-1000转/分钟，熔融温度为240-280℃。
9.根据权利要求7所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管的制备方法，其特征在于，在步骤S2中：
所述无机材料粉末为轻质碳酸钙粉和重质碳酸钙粉的组合物，所述轻质碳酸钙粉和重质碳酸钙粉的重量比为1：(5-8)，所述轻质碳酸钙粉末的粒径为0.1-1微米，所述重质碳酸钙粉末的粒径为3-5微米，所述无机材料粉末与步骤S1所得物的重量比为1：(50-80)，混合搅拌时间为5-15分钟，混合搅拌速率为500-1000转/分钟，熔融温度为240-280℃。
10.根据权利要求7所述的MPPE改性聚丙烯聚乙烯复合增强双壁加筋波纹管的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述熔融温度为240-280℃。
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