CN115011018B - 一种pe燃气管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及管材领域，具体公开了一种PE燃气管及其制备方法。一种PE燃气管，包括以下重量份的组分：90‑100份聚乙烯、8‑12份阻燃剂、5‑9份抗老化剂、7‑8份抗静电剂、3.5‑5.3份紫外线稳定剂、10‑25份增刚增韧剂、3‑5份PE‑g‑马来酰亚胺和15‑20份炭黑；所述增刚增韧剂包括以下重量份的组分：0.4‑0.8份碳纤维、0.2‑0.5份聚苯硫醚纤维、0.4‑0.5份增粘树脂、1‑3份PET和0.1‑0.2份均苯四甲酸二酐。本申请的PE燃气管热熔连接处强度高，不易拉断，能有效阻隔氧气的渗入，安全性高的优点。

Description

一种PE燃气管及其制备方法

技术领域

本申请涉及管材技术领域，更具体地说，它涉及一种PE燃气管及其制备方法。

背景技术

随着技术的发展，PE燃气管已经开始取代传统的金属燃气管，PE燃气管具有使用寿命长、耐化学腐蚀性强、施工简单可靠、气密性好、节约能耗、管道综合成本低等方面优势，在燃管输送上得到越来越大的应用。目前生产燃气用埋地PE管材的原料应当采用混配料，通过基础PE树脂与添加剂，如抗氧剂、颜料、炭黑、紫外线稳定剂等混合后挤出得到。

现有技术中，申请号为CN202110822640.0的中国发明专利申请文件公开了一种聚乙烯燃气管道加工工艺，包括有以下步骤：S1，按重量组分配比准备原材料：高密度聚乙烯、高分子型抗静电剂、纳米碳酸钙、导电炭黑、阻燃剂、普通炭黑母粒；S2，将部分高密度聚乙烯、高分子型抗静电剂、纳米碳酸钙、导电炭黑、阻燃剂、普通炭黑母粒投入高速搅拌机中进行混合；S3，将混料投入挤出造粒机中进行造粒，得到抗静电母粒；S4，将抗静电母粒、剩余高密度聚乙烯投入到管道成型机中，进行热熔挤出成型。

针对上述中的相关技术，发明人发现在高分子基体中填充纳米碳酸钙、阻燃剂、导电炭黑等无机填料，虽然能改善PE管道的阻燃性，但这种方法制成的PE燃气管道在逐根熔接时，无法得到高强度的熔接部分，使得熔接后的管材容易拉断，出现漏气甚至工期中断等事故。

发明内容

为了使PE燃气管焊接处强度高，不易造成拉断，本申请提供一种PE燃气管及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种PE燃气管，采用如下的技术方案：

一种PE燃气管，包括以下重量份的组分：90-100份聚乙烯、8-12份阻燃剂、5-9份抗老化剂、7-8份抗静电剂、3.5-5.3份紫外线稳定剂、10-25份增刚增韧剂、3-5份PE-g-马来酰亚胺和15-20份炭黑；

所述增刚增韧剂包括以下重量份的组分：0.4-0.8份碳纤维、0.2-0.5份聚苯硫醚纤维、0.4-0.5份增粘树脂、1-3份PET和0.1-0.2份均苯四甲酸二酐。

通过采用上述技术方案，由于采用碳纤维、聚苯硫醚纤维、增粘树脂等组分制备增刚增韧剂，碳纤维和聚苯硫醚纤维的耐高温性强，且拉伸强度高，力学性能好，当燃气管在热熔连接时，管材端头部位的碳纤维和聚苯硫纤维在管体热熔时，仍处于纤维状态，当两个管材的端头热熔连接时，纤维能相互搭接，增大管材热熔部位的抗拉强度，另外增粘树脂在热熔时熔化，增加增刚增韧剂的粘度，从而改善管材热熔部位的粘结强度，而PET作为增刚增韧剂的主要基材，其力学强度优异，在均苯四甲酸二酐的扩链作用下，PET的特性粘度增大且阻氧性好，进而能改善管材热熔连接时的粘结强度，分散在燃气管中的增刚增韧剂，不仅能改善燃气管的拉伸强度等力学强度，还能改善燃气管热熔连接部位的稳定性，防止热熔部位被拉断。

另外，使用PE-g-马来酰亚胺作为相容剂，改善聚乙烯和PET的相容性，使燃气管的力学性能较优异。

可选的，所述增粘树脂包括质量比为1:0.3-0.6的马来松香树脂和C5石油树脂。

通过采用上述技术方案，C5石油树脂的热熔初粘性大，能在管材被热熔粘结初期，牢固粘结在一起，防止两个管材的端部热熔连接时，初粘度不佳，导致粘结不牢，马来松香树脂的粘结力强，干燥速度快，且马来松香树脂分子中的酸酐基团能与碳纤维、将聚苯硫醚纤维上的羟基发生酯化反应，从而改善碳纤维、聚苯硫醚纤维和PET的相容性，使碳纤维、聚苯硫醚纤维和PET之间的结合力得到加强，使增刚增韧剂的模量和粘度提高，进而提高燃气管的力学强度和热熔连接处的粘结牢度。

可选的，所述增刚增韧剂采用以下方法制成：将碳纤维和聚苯硫醚纤维混合，制得纤维混合物，与PET、增粘树脂和均苯四甲酸二酐混合，在200-250℃下挤出造粒。

通过采用上述技术方案，将碳纤维、聚苯硫醚纤维与PET、增粘树脂等共混挤出，在高温融合作用下，增粘树脂能改善碳纤维和聚苯硫醚纤维、PET之间的相容性，聚苯四甲酸二酐能对PET进行扩链改性，提高特性粘度，改善燃气管焊接处的粘结强度。

可选的，所述纤维混合物经过以下预处理：将新鲜的竹子粉碎成竹浆，与浓度为60-65wt％的硫酸溶液按照1:9-10的质量比混合，在55-60℃下搅拌15-30min，离心，去除上清液，水洗至中性，超声10-15min，制成竹纤维素晶须悬浮液；

将竹纤维素晶须悬浮液与EVOH、DMSO溶液按照1:0.2-0.5:0.1-0.3的质量比混合，制成处理液；

将纤维混合物和处理液按照1:20-25的质量比混合浸渍，真空干燥。

PE燃气管对氧气的透过系数较高，在长期使用过程中，空气中氧气会从管外渗透至PE燃气管内，与燃气结合，影响燃气纯度，甚至产生安全隐患，因此需要对PE燃气管对氧气的阻隔性进行改善，通过采用上述技术方案，将竹浆利用硫酸水解，竹浆中纤维由纳米晶区和无定形区构成，硫酸水解时，水合氢离子能够首先渗入非结晶区，促进糖苷键的断裂，最后留下单个的纤维素微晶即纳米纤维素晶须，纳米纤维素晶须含有大量亲水性羟基，可以形成具有氢键结合的致密结构，但羟基对水敏感，致密结构遭到破坏，因此纳米纤维素材料表现出较强的氧气阻隔性和较差的水蒸气阻隔性能，将纳米纤维素晶须在碳纤维和聚苯硫醚纤维浸渍，纳米纤维素晶须特有的形态结构和表面性能，使得纳米纤维素晶须可以形成致密的网络结构，进而提供优良的氧气阻隔性能，且纳米纤维素晶须负载于碳纤维和聚苯硫醚纤维上，能与PET分散均匀，不易团聚，从而能改善PET的断裂伸长率和拉伸强度，另外EVOH的阻隔性能强，能进一步改善碳纤维和聚苯硫醚纤维的阻隔性能，进而增强燃气管的阻氧性，燃气管输送可燃性气体时，对氧气阻隔性好，安全系数高；而纳米纤维素晶须具有天然的亲水特性，能一定程度上改善燃气管的表面亲水性，提高燃气管的抗静电效果。

可选的，所述PET经过以下预处理：

将二氧化硅颗粒置于KH570溶液中浸渍2-5h，过滤，干燥，分散在蒸馏水中，水浴加热至75-80℃并搅拌回流2-2.5h，通入氮气保护1.5-2h，加入过硫酸钾和MMA单体，混合2-3h，干燥，制成二氧化硅接枝PMMA；

将二氧化硅接枝PMMA在85-90℃下干燥2-3h，再在110-120℃下真空干燥30-36h，纺丝，制成共混纤维；

将共混纤维与PET、MBS混合，挤出造粒。

通过采用上述技术方案，首先利用KH570溶液对二氧化硅颗粒表面进行烷基化，从而在二氧化硅表面引入末端带有双键的小分子，在与MMA单体聚合时，能参与聚合反应，从而将有机大分子接枝并包覆在二氧化硅颗粒上，在二氧化硅粒子表面形成一层有机聚合物组成的壳，在二氧化硅表面接枝PMMA后，能使二氧化硅更好的分散在PET中，不易团聚，且纤维形态的二氧化硅接枝PMMA能增大PET的力学强度，另外二氧化硅的加入，还能改善PET对氧气的阻隔性。

可选的，所述PET预处理时，各原料用量重量份如下：0.8-1.2份二氧化硅颗粒、1-2份蒸馏水、0.1-0.2份过硫酸钾、0.8-1.2份MMA单体、8-10份PET、0.1-0.3份MBS。

可选的，所述抗静电剂包3-5重量份乙氧基化烷基酸胺和1-1.5重量份膨润土。

PE燃气管在使用时容易积聚静电，积聚的电流达到一定浓度是，容易产生爆炸，通过采用上述技术方案，乙氧基化烷基酸胺的抗静电效果好，且长期有效，膨润土是一种含水硅酸盐矿物，主要成分为蒙脱石，对水有很好的亲和力，降低燃气管在使用过程中因摩擦产生的介电常数，从而增强燃气管的抗静电效果。

可选的，所述紫外线稳定剂包括质量比为1:0.5-1的受阻胺类光稳定剂和苯并三唑；所述抗老化剂包括质量比为1:0.8-1:0.4-0.9的二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚和特丁基对苯二酚。

通过采用上述技术方案，受阻胺类光稳定剂能俘获不同的自由基，从而防止或延缓光降解过程，与光吸收剂苯并三唑协同作用显著。

第二方面，本申请提供一种PE燃气管的制备方法，采用如下的技术方案：

一种PE燃气管的制备方法，包括以下步骤：

将炭黑和聚乙烯在75-85℃下干燥3-5h；

将干燥后的聚乙烯和炭黑与抗静电剂、PE-g-马来酰亚胺、抗老化剂、阻燃剂、紫外线稳定剂和增刚增韧剂混合均匀，得到混合料；

对机筒进行预热，将混合料进行挤出成型，得到管状的燃气管；

将燃气管依次进行真空定型、喷淋冷却、打印标识、牵引切割，制得成品。

通过采用上述技术方案，因炭黑成分吸水性强，在生产前将其与聚乙烯先干燥，然后依次混料、挤出、定型、冷却等，制成的燃气管力学强度高，焊口粘结紧密，不易拉断。

可选的，所述机筒预热分为三个阶段，第一阶段加热至130℃，恒温1-3h，第二阶段加热至180℃，恒温1-2h，第三阶段加热至180-220℃

通过采用上述技术方案，分段升温，可以改善原料受热温度过高、时间过长而产生的原料“变质”、“碳化”等缺陷。

可选的，冷却水的温度为15-25℃。

通过采用上述技术方案，冷却水温度过高，燃气管和冷却水的温度差偏小，单位冷却时间内冷却效率降低或获得同样冷却效果所需冷却时间长，意味着燃气管表面处于高温的时间长，尤其是管材内壁，这样会加速原料中抗老化等添加剂的分解，降低管材的抗老化性能，同样对管材的冷却结晶也有不利影响，相反冷却水温度过低，则会使燃气管外表面冷却结晶速度过快，造成管材内外表面温度差过大而使管材定型后产生较大的内应力，降低管材的力学、物理性能。

优选的，所述管状的燃气管在真空定型前进行如下处理：将管状的燃气管在温度为50-60℃的BPO溶液中浸泡4-10h，然后将管状的燃气管置于丙烯腈上方，将丙烯腈加热至90-95℃，利用丙烯腈蒸汽中熏蒸10-20h。

通过采用上述技术方案，将燃气管在BPO溶液中浸泡，使燃气管表面粘附BPO，然后在高温下在燃气管表面接枝丙烯腈，引入极性基团氰基，分子间作用力增大，其分子间的间隙变小，阻氧性提高。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用碳纤维、聚苯硫醚纤维、PET和增粘树脂等组分制备增刚增韧剂，碳纤维和聚苯硫醚纤维在管体部位形成搭接网络，改善燃气管的弯曲强度和拉伸强度，增粘树脂能增加燃气管热熔连接部位的粘度，改善焊接口的粘结强度，提高焊口拉伸强度，PET的力学强度高，热熔焊接时，能改善焊口处的力学性能，同时PET对氧气的阻隔性好，能提高管体和热熔焊接处对氧气的阻隔性能。

2、本申请中优选采用竹浆制成的竹纳米纤维素晶须与EVOH等对碳纤维和聚苯硫醚纤维进行预处理，能改善聚苯硫醚纤维和碳纤维对氧气的阻隔效果，同时提高碳纤维和聚苯硫醚纤维在PET中的分散性，提高燃气管的力学强度。

3、本申请中优选在二氧化硅表面接枝PMMA，并将其纺丝后对PET进行预处理，使二氧化硅在PET中分散均匀，并提高PET对氧气的阻隔性以及PET的力学效果。

具体实施方式

增刚增韧剂的制备例1-12

制备例1：将0.4kg碳纤维和0.2kg聚苯硫醚纤维混合，制得纤维混合物，与1kgPET、0.4kg增粘树脂和0.1kg均苯四甲酸二酐混合，在200℃下挤出造粒，增粘树脂包括质量比为1:0.3的马来松香树脂和C5石油树脂。

制备例2：将0.8kg碳纤维和0.5kg聚苯硫醚纤维混合，制得纤维混合物，与3kgPET、0.5kg增粘树脂和0.2kg均苯四甲酸二酐混合，在250℃下挤出造粒，增粘树脂包括质量比为1:0.5的马来松香树脂和C5石油树脂。

制备例3：与制备例1的区别在于，使用等量PE替代PET。

制备例4：与制备例1的区别在于，使用等量C5石油树脂替代马来松香树脂。

制备例5：与制备例1的区别在于，纤维混合物经过以下预处理：

(1)将新鲜的竹子粉碎成竹浆，将1kg竹浆与浓度为60wt％的硫酸溶液按照1:9的质量比混合，在55℃下搅拌30min，离心，去除上清液，水洗至中性，超声10min，制成竹纤维素晶须悬浮液；

(2)将竹纤维素晶须悬浮液与EVOH、DMSO溶液按照1:0.2:0.1的质量比混合，制成处理液；

(3)将纤维混合物和处理液按照1:20的质量比混合浸渍，在80℃下真空干燥3h。

制备例6：与制备例1的区别在于，纤维混合物经过以下预处理：

(1)将新鲜的竹子粉碎成竹浆，将1kg竹浆与浓度为65wt％的硫酸溶液按照1:10的质量比混合，在60℃下搅拌15min，离心，去除上清液，水洗至中性，超声15min，制成竹纤维素晶须悬浮液；

(2)将竹纤维素晶须悬浮液与EVOH、DMSO溶液按照1:0.5:0.3的质量比混合，制成处理液；

(3)将纤维混合物和处理液按照1:25的质量比混合浸渍，在80℃下真空干燥3h。

制备例7：与制备例1的区别在于，纤维混合物经过以下预处理：

(1)将新鲜的竹子粉碎成竹浆，将1kg竹浆与浓度为65wt％的硫酸溶液按照1:10的质量比混合，在60℃下搅拌15min，离心，去除上清液，水洗至中性，超声15min，制成竹纤维素晶须悬浮液；

(2)将纤维混合物和竹纤维素晶须悬浮液按照1:25的质量比混合浸渍，在80℃下真空干燥3h。

制备例8：与制备例1的区别在于，纤维混合物经过以下预处理：

(1)将EVOH、DMSO溶液按照0.5:0.3的质量比混合，制成处理液；

(3)将纤维混合物和处理液按照1:25的质量比混合浸渍，在80℃下真空干燥3h。

制备例9：与制备例6的区别在于，PET经过以下预处理：

(1)将0.8kg二氧化硅颗粒置于浓度为3wt％的KH570溶液中浸渍2h，过滤，干燥，分散在1kg蒸馏水中，水浴加热至75℃并搅拌回流2.5h，通入氮气保护1.5h，加入0.1kg过硫酸钾和0.8kgMMA单体，混合2h，干燥，制成二氧化硅接枝PMMA；

(2)将二氧化硅接枝PMMA在85℃下干燥2h，再在110℃下真空干燥36h，纺丝，制成共混纤维，纺丝温度为300℃，纺丝速率为200m/min，拉伸倍数为3.6；

(3)将共混纤维与10kgPET、0.1kgMBS混合，在250℃下挤出造粒。

制备例10：与制备例6的区别在于，PET经过以下预处理：

(1)将1.2kg二氧化硅颗粒置于浓度为5wt％的KH570溶液中浸渍5h，过滤，干燥，分散在2kg蒸馏水中，水浴加热至80℃并搅拌回流2h，通入氮气保护2h，加入0.2kg过硫酸钾和1.2kgMMA单体，混合3h，干燥，制成二氧化硅接枝PMMA；

(2)将二氧化硅接枝PMMA在90℃下干燥3h，再在120℃下真空干燥30h，纺丝，制成共混纤维，纺丝温度为300℃，纺丝速率为200m/min，拉伸倍数为3.6；

(3)将共混纤维与8kgPET、0.3kgMBS混合，在250℃下挤出造粒。

制备例11：与制备例10的区别在于，PET的预处理方法如下：

将1.2kg二氧化硅颗粒与8kgPET、0.3kgMBS混合，在250℃下挤出造粒。

制备例12：与制备例10的区别在于，PET的预处理方法如下：

(1)将1.2kg二氧化硅颗粒置于浓度为5wt％的KH570溶液中浸渍5h，过滤，干燥，分散在2kg蒸馏水中，水浴加热至80℃并搅拌回流2h，通入氮气保护2h，加入0.2kg过硫酸钾和1.2kgMMA单体，混合3h，干燥，制成二氧化硅接枝PMMA；

(2)将二氧化硅接枝PMMA与8kgPET、0.3kgMBS混合，在250℃下挤出造粒。

实施例

实施例1：一种PE燃气管，其原料用量如表1所示，表1中聚乙烯为PE100，抗静电剂包括3kg乙氧基化烷基酸胺和1kg膨润土，紫外线稳定剂包括质量比为1:1的受阻胺类光稳定剂和苯并三唑，抗老化剂包括质量比为1:0.8:0.4的二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚和特丁基对苯二酚，阻燃剂为氢氧化铝，增刚增韧剂由制备例1制成。

上述PE燃气管的制备方法，包括以下步骤：

S1、将炭黑和聚乙烯在80℃下干燥3h，使炭黑的含水量≤200mg/kg；

S2、将干燥后的聚乙烯和炭黑与抗静电剂、PE-g-马来酰亚胺、抗老化剂、阻燃剂、紫外线稳定剂和增刚增韧剂混合均匀，得到混合料；

S3、对机筒进行预热，将混合料进行挤出成型，得到管状的燃气管，预热分为三个阶段，第一阶段加热至130℃，恒温3h，第二阶段加热至180℃，第三阶段接枝至220℃，机头外模温度为225℃，机头内模温度为235℃，熔体温度为240℃；

S4、将燃气管依次进行真空定型、喷淋冷却、打印标识、牵引切割，制得成品，冷却水温度为20℃，真空定型压力为0.02MPa。

表1实施例1-3中PE燃气管的原料用量

实施例2：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，原料用量如表1所示，抗静电剂包括5kg乙氧基化烷基酸胺和1.5kg膨润土，紫外线稳定剂包括质量比为1:0.5的受阻胺类光稳定剂和苯并三唑，抗老化剂包括质量比为1:1:0.9的二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚和特丁基对苯二酚，阻燃剂为氢氧化铝。

实施例3：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，原料用量如表1所示。

实施例4-14：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂的选择如表2所示。

表2实施例4-14中增刚增韧剂的制备例选择

实施例	增刚增韧剂的制备例	实施例	增刚增韧剂的制备例
				实施例1	制备例1	实施例9	制备例7
实施例4	制备例2	实施例10	制备例8
				实施例5	制备例3	实施例11	制备例9
实施例6	制备例4	实施例12	制备例10
				实施例7	制备例5	实施例13	制备例11
实施例8	制备例6	实施例14	制备例12

实施例15：一种PE燃气管，与实施例12的区别在于，步骤S3中所得的管状的燃气管进行以下处理后再真空定型：将管状的燃气管在温度为50℃的BPO溶液中浸泡10h，然后将管状的燃气管置于丙烯腈上方60cm处，将丙烯腈加热至90℃，利用丙烯腈蒸汽中熏蒸10h。

对比例

对比例1：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂中未添加碳纤维。

对比例2：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂中未添加聚苯硫醚纤维。

对比例3：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂中未添加增粘树脂。

对比例4：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂中未添加均苯四甲酸二酐。

对比例5：一种PE燃气管，与实施例1的区别在于，增刚增韧剂为碳酸钙。

对比例6：一种聚乙烯燃气管道加工工艺，包括有以下步骤：

S1，按重量组分配比准备原材料：高密度聚乙烯81份、高分子型抗静电剂6份、纳米碳酸钙11份、导电炭黑16份、阻燃剂13份、普通炭黑母粒16份；

S2，将部分高密度聚乙烯、高分子型抗静电剂、纳米碳酸钙、导电炭黑、阻燃剂、普通炭黑母粒投入高速搅拌机中进行混合，高密度聚乙烯的投入量为高密度聚乙烯总量的1/10；

S3，将混料投入挤出造粒机中进行造粒，得到抗静电母粒，挤出造粒机温度为182℃，转速为550r/min；

S4，将抗静电母粒、剩余高密度聚乙烯投入到管道成型机中，进行热熔挤出成型，热熔温度为158℃，挤出压力为5.5MPa。

性能检测试验

按照实施例或对比例中的方法制备燃气管，并参考以下方法对燃气管的性能进行检测，将检测结果记录于表3中。

1、弯曲强度：按照GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行检测；

2、拉伸强度：按照GB/T8804.3-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第3部分聚烯烃管材拉伸性能测定》进行检测；

3、断裂伸长率：按照GB/T8804.1-2203《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分试验方法总则》进行检测；

4、氧气透过率：按照GB/T31354-2014《包装件和容器氧气透过性测试方法》进行检测；

5、焊口拉伸强度：按照GB/T19810-2005《聚乙烯管材和关键热熔对接接头拉伸强度和拉伸破坏形式的试验方法》。

表3燃气管性能检测

结合表3和实施例1-3可知，实施例1-3中燃气管的原料用量不同，但都选用制备例1制成的增刚增韧剂，由此制成的燃气管的韧性好，弯曲强度高，拉伸强度大，且焊口拉伸强度与管体的拉伸强度相近，焊接处强度高，不易拉断，同时对氧气的阻隔性好，用于可燃性气体的输送较为安全。

实施例4与实施例1的区别在于，使用制备例2制成的增刚增韧剂，实施例4制成的燃气管的力学性能，焊口拉伸强度等性能与实施例1相近。

实施例5中使用制备例3制成的增刚增韧剂，其中使用PE替代PET，表3内显示，虽然实施例5制成的燃气管的弯曲强度等力学强度有所增大，但其对氧气的阻隔性有所降低。

实施例6与实施例1的区别在于，使用制备例4制成的增刚增韧剂，其中未添加马来松香树脂，使用C5石油树脂作为增粘树脂，实施例6制成的燃气管的焊口拉伸强度显著降低，弯曲强度有所下降。

实施例7和实施例8中分别使用制备例5和制备例6制成的增刚增韧剂，与制备例1相比，制备例5和制备例6中对碳纤维和聚苯硫醚纤维的混合物进行了预处理，实施例7和实施例8制成的燃气管的弯曲强度、拉伸强度增大，且燃气管的氧气透过率显著降低，对氧气的阻隔性得到改善。

实施例9中使用制备例7制成的增刚增韧剂，与制备例6相比，制备例7中未添加EVOH和DMSO，与实施例8相比，实施例9制成的燃气管对氧气透过率增大，氧气的阻隔性下降，力学强度降低。

实施例10与实施例1的区别在于，使用制备例8制成的增刚增韧剂，预处理纤维混合物时，仅使用EVOH和DMSO制得的处理液，未使用竹纤维素晶须，表3内数据显示，实施例10制得的燃气管的氧气透过率降低，阻隔性减弱，力学强度改变不明显。

实施例11和实施例12中分别使用制备例9和制备例10制成的增刚增韧剂，制备例9和制备例10相较于制备例6来说，还对PET进行了预处理，与实施例8相比，实施例11和实施例12制成的燃气管弯曲强度增大，力学强度得到改善，对氧气的透过率降低，阻隔性得到改善。

实施例13使用制备例11制成的增刚增韧剂，制备例11在预处理PET时，未使用MMA单体对二氧化硅颗粒进行接枝，而是将二氧化硅与PET混合造粒，二氧化硅与PET共混存在一定团聚，燃气管的力学强度降低，但对氧气的阻隔性仍比实施例8优异，说明二氧化硅掺入到PET中，能在一定程度上改善PET的阻隔性。

实施例14使用制备例12制成的增刚增韧剂，其中对PET预处理时，未将二氧化硅接枝PMMA进行纺丝，而是将其与PET直接混合造粒，与实施例12相比，实施例14制成的燃气管的弯曲强度、拉伸强度等力学强度降低，说明将二氧化硅接枝PMMA纺丝后加入到PET中，能改善PET的力学强度。

实施例15中将燃气管在BPO溶液中吸附BPO，然后在一定温度下，将丙烯腈接枝聚合在燃气管上，从而进一步改善燃气管对氧气的阻隔性能。

对比例1和对比例2与实施例1相比，增刚增韧剂中分别未添加碳纤维和聚苯硫醚纤维，燃气管的拉伸强度和断裂伸长率降低，对氧气的阻隔性影响不大，但燃气管的焊口拉伸强度显著减小。

对比例3与实施例1相比，增刚增韧剂中未添加增粘树脂，对比例3制成的燃气管对氧气的阻隔性与实施例1相近，但焊口拉伸强度减小，力学强度减弱。

对比例4与实施例1相比，增刚增韧剂中未添加均苯四甲酸二酐，燃气管的焊口拉伸强度比管体的拉伸强度显著降低，对比例5中增刚增韧剂为碳酸钙，燃气管的拉伸强度等力学强度较差，且阻隔性不佳，焊口拉伸强度比实施例1小，焊口处易拉断。

对比例6为一种现有技术制备的燃气管，其弯曲强度小，且焊口拉伸强度与管体的拉伸强度相差较大，焊接处强度不足，易拉断，且对氧气的阻隔性不佳。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种PE燃气管，其特征在于，包括以下重量份的组分：90-100份聚乙烯、8-12份阻燃剂、5-9份抗老化剂、7-8份抗静电剂、3.5-5.3份紫外线稳定剂、10-25份增刚增韧剂、3-5份PE-g-马来酰亚胺和15-20份炭黑；

所述增刚增韧剂包括以下重量份的组分：0.4-0.8份碳纤维、0.2-0.5份聚苯硫醚纤维、0.4-0.5份增粘树脂、1-3份PET和0.1-0.2份均苯四甲酸二酐；

所述增粘树脂包括质量比为1:0.3-0.6的马来松香树脂和C5石油树脂。

2.根据权利要求1所述的PE燃气管，其特征在于：所述增刚增韧剂采用以下方法制成：将碳纤维和聚苯硫醚纤维混合，制得纤维混合物，与PET、增粘树脂和均苯四甲酸二酐混合，在200-250℃下挤出造粒。

3.根据权利要求2所述的PE燃气管，其特征在于，所述纤维混合物经过以下预处理：将新鲜的竹子粉碎成竹浆，与浓度为60-65wt%的硫酸溶液按照1:9-10的质量比混合，在55-60℃下搅拌15-30min，离心，去除上清液，水洗至中性，超声10-15min，制成竹纤维素晶须悬浮液；

将竹纤维素晶须悬浮液与EVOH、DMSO按照1:0.2-0.5:0.1-0.3的质量比混合，制成处理液；

将纤维混合物和处理液按照1:20-25的质量比混合浸渍，真空干燥。

4.根据权利要求1所述的PE燃气管，其特征在于，所述PET经过以下预处理：

将二氧化硅颗粒置于KH570溶液中浸渍2-5h，过滤，干燥，分散在蒸馏水中，水浴加热至75-80℃并搅拌回流2-2.5h，通入氮气保护1.5-2h，加入过硫酸钾和MMA单体，混合2-3h，干燥，制成二氧化硅接枝PMMA；

将二氧化硅接枝PMMA在85-90℃下干燥2-3h，再在110-120℃下真空干燥30-36h，纺丝，制成共混纤维；

将共混纤维与PET、MBS混合，挤出造粒。

5.根据权利要求4所述的PE燃气管，其特征在于，所述PET预处理时，各原料用量重量份如下：0.8-1.2份二氧化硅颗粒、1-2份蒸馏水、0.1-0.2份过硫酸钾、0.8-1.2份MMA单体、8-10份PET、0.1-0.3份MBS。

6.根据权利要求1所述的PE燃气管，其特征在于，所述抗静电剂包括3-5重量份乙氧基化烷基酸胺和1-1.5重量份膨润土。

7.根据权利要求1所述的PE燃气管，其特征在于，所述紫外线稳定剂包括质量比为1:0.5-1的受阻胺类光稳定剂和苯并三唑；

所述抗老化剂包括质量比为1:0.8-1:0.4-0.9的二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚和特丁基对苯二酚。

8.权利要求1-7任一项所述的PE燃气管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将炭黑和聚乙烯在75-85℃下干燥3-5h；

将干燥后的聚乙烯和炭黑与抗静电剂、PE-g-马来酰亚胺、抗老化剂、阻燃剂、紫外线稳定剂和增刚增韧剂混合均匀，得到混合料；

对机筒进行预热，将混合料进行挤出成型，得到管状的燃气管；

将燃气管依次进行真空定型、喷淋冷却、打印标识、牵引切割，制得成品。

9.根据权利要求8所述的PE燃气管的制备方法，其特征在于，所述管状的燃气管在真空定型前进行如下处理：将管状的燃气管在温度为50-60℃的BPO溶液中浸泡4-10h，然后将管状的燃气管置于丙烯腈上方，将丙烯腈加热至90-95℃，在丙烯腈蒸汽中熏蒸10-20h。