CN115505191A - 一种管道及其制备方法与高密度聚乙烯管道浮体系统 - Google Patents

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CN115505191A CN202211246198.2A CN202211246198A CN115505191A CN 115505191 A CN115505191 A CN 115505191A CN 202211246198 A CN202211246198 A CN 202211246198A CN 115505191 A CN115505191 A CN 115505191A
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Abstract

本发明公开了一种管道及其制备方法与高密度聚乙烯管道浮体系统，属于水上漂浮式光伏发电技术领域。该管道具有高密度聚乙烯改性料层；按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：60‑80份高密度聚乙烯A、15‑25份玻璃纤维、5‑15份三元乙丙橡胶、2‑3份炭黑、0.5‑3份偶联剂、0.5‑1份分散剂、0.1‑1份UV稳定剂以及0.2‑0.5份抗氧化剂。该管道能够经受得住紫外老化、高温、严寒及潮湿空气的侵蚀，不易老化降解，使用寿命长，维修更换成本小。其制备方法简单易行。含上述管道的高密度聚乙烯管道浮体系统具有较强的抗紫外性、抗老化降解性、耐磨性和耐湿热性，且具有较高的强度，使用寿命长。

Description

一种管道及其制备方法与高密度聚乙烯管道浮体系统
技术领域
本发明涉及水上漂浮式光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种管道及其制备方法与高密度聚乙烯管道浮体系统。
背景技术
在“碳达峰”、“碳中和”目标指引下，光伏绿色发电已成为能源消费增量主体之一。随着光伏产业的快速发展，其应用领域也越来越广泛，漂浮光伏发电场景便是其中一种，因光伏覆盖部分水面，水域蒸发量降低，加之水中微生物生长受到抑制，水质得到改善；同时，水面漂浮光伏电站充分利用水体冷却作用，可解决光伏设备降温难题，发电效率比地面光伏和屋面分布式光伏约提高5％。
目前水上光伏浮箱作为漂浮电站的主要载体，其原材料均为高密度聚乙烯(外文名称为High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)，由于其具有密度低、防酸碱性优良、易于加工等特点，因此，HDPE为目前水上光伏浮箱的原材料。现有的水上光伏浮箱内部设置有漂浮腔；水上光伏浮箱使用时，将多组漂浮箱放置在水面上，系统安装采用类似于“乐高LOGO TM 玩具”的拼装，通过支柱然后将光伏板安装在漂浮箱的顶部，使漂浮箱对光伏板进行支撑。
但此类吹塑成型的HDPE浮箱直接暴露在自然环境中，经紫外老化、高温、严寒、以及潮湿空气的侵蚀，光伏浮箱容易老化降解，使用寿命短，维修更换成本大。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种管道以解决上述技术问题。
本发明的目的之二在于提供一种上述管道的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种含有上述管道的高密度聚乙烯管道浮体系统。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供一种管道，该管道具有高密度聚乙烯改性料层；
按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：60-80份的高密度聚乙烯A、15-25份的玻璃纤维、5-15份的三元乙丙橡胶、2-3份的炭黑、0.5-3份的偶联剂、0.5-1份的分散剂、0.1-1份的UV稳定剂以及0.2-0.5 份的抗氧化剂。
在可选的实施方式中，管道还具有高密度聚乙烯料层，高密度聚乙烯料层位于高密度聚乙烯改性料层的内侧；
按重量份数计，高密度聚乙烯料层的制备原料包括：96.5-97.8份的高密度聚乙烯B、2-3份的炭黑以及0.2-0.5份的抗氧化剂。
在可选的实施方式中，高密度聚乙烯A的级别为PE100级，高密度聚乙烯A的密度为0.940-0.960g/cm3；
和/或，高密度聚乙烯B的级别为PE80级，高密度聚乙烯B的密度为 0.935-0.950g/cm3；
和/或，玻璃纤维的长度为2-5mm，直径为10-15μm；优选为无碱玻璃纤维；
和/或，三元乙丙橡胶中，乙烯基结构单元的重量分数为50-70％，5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为4-7％；三元乙丙橡胶的重均分子量为 10-40万；
和/或，高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中的炭黑的颗粒粒径独立地不超过25nm，高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中的炭黑的微观分散程度等级独立地≤3级；
和/或，分散剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯中的至少一种；
和/或，高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中抗氧化剂独立地包括受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
和/或，UV稳定剂包括二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、丙烯腈衍生物类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物中至少一种。
在可选的实施方式中，高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层的厚度比为1:6-10。
第二方面，本申请提供如前述实施方式的管道的制备方法，包括以下步骤：将高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行挤出成型或注塑成型。
在可选的实施方式中，当管道为直管时，管道高密度聚乙烯改性料层是经过制备原料制成造粒料后挤出成型得到；当管道为三通管、四通管或带支柱的直通管时，管道是将高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行注塑成型得到。
在可选的实施方式中，注塑成型的注塑机下料段至注塑口的熔融温度为180-240℃，注塑机注射压力为75-95MPa，保压压力为40-50MPa。
在可选的实施方式中，当管道为直管时且直管同时具有高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层时，直管的制备方法包括：将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料和高密度聚乙烯料层的制备原料进行共挤出成型。
在可选的实施方式中，共挤出成型包括：按预设位置，将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料投料至对应外层的单螺杆挤出机中，将高密度聚乙烯料层的制备原料混合后投料至对应内层的单螺杆挤出机中，随后共同挤出成型成双层管。
在可选的实施方式中，挤出成型过程中的熔融温度为160-220℃。
第三方面，本申请提供一种高密度聚乙烯管道浮体系统，包括支撑浮体，支撑浮体包括至少一组横向阵列；每组横向阵列中均含有前述实施方式任一项的管道。
在可选的实施方式中，管道包括直管、三通管、四通管和带支柱的直通管；每组横向阵列中含有多个横向连接的如前述实施方式任一项的直管，其中，位于中间的相邻的两个直管之间由三通管或四通管连接，其余相邻的两个直管之间均由带支柱的直通管连接；
位于横向两端的两个直管的外侧端部均连接有带堵头的三通管或四通管。
在可选的实施方式中，各管道之间的连接方式为热熔连接。
在可选的实施方式中，横向阵列的数量为多个，多个横向阵列依次纵向排列；
相邻的两个横向阵列中，其中一个横向阵列的三通管或四通管与另一个横向阵列中的三通管或四通管通过连接管配合连接，连接管上横向连接有浮板。
在可选的实施方式中，高密度聚乙烯管道浮体系统还包括光伏组件；
光伏组件安装于直通管的支柱上。
本申请的有益效果包括：
本申请提供的管道，通过玻璃纤维增强管道的材料强度，并且玻璃纤维为无机材料属性，可改善HDPE树脂的耐热性、抗老化性，并改善表面耐磨性。三元乙丙橡胶的加入可改善材料的抗冲击性能，增强高密度聚乙烯管道系统的耐日光、耐热、耐水蒸气、耐紫外线和耐辐射等耐老化特性。通过加入炭黑、UV稳定剂和抗氧剂，可提高管道的耐环境开裂性和老化性。
基于管道的抗紫外、强度、耐磨性和耐湿热性能，使得高密度聚乙烯管道浮体系统的抗老化降解、抗紫外能力更强，不易老化降解，使用寿命较长，维修更换成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的直管的结构示意图；
图2为本申请提供的高密度聚乙烯管道浮体系统的结构示意图；
图3为本申请提供的支撑浮体的结构示意图。
图标：1-光伏组件；2-高密度聚乙烯管道浮体系统；3-直管；4-带支柱的直通管；5-三通管；6-四通管；7-堵头；8-浮板；9-连接管；21-外层；22- 内层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的管道及其制备方法与高密度聚乙烯管道浮体系统进行具体说明。
本申请提出本申请提供一种管道，该管道具有高密度聚乙烯改性料层。
按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：60-80份的高密度聚乙烯A、15-25份的玻璃纤维、5-15份的三元乙丙橡胶、2-3份的炭黑、0.5-3份的偶联剂、0.5-1份的分散剂、0.1-1份的UV稳定剂以及0.2-0.5 份的抗氧化剂。
作为参考地，高密度聚乙烯A的用量可以为60份、62份、65份、68 份、70份、72份、75份、78份或80份等，也可以为60-80份范围内的其它任意值。
玻璃纤维可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、 22份、23份、24份或25份等，也可以为15-25份范围内的其它任意值。
三元乙丙橡胶可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12 份、13份、14份或15份等，也可以为5-15份范围内的其它任意值。
炭黑可以为2份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7 份、2.8份、2.9份或3份等，也可以为2-3份范围内的其它任意值。
偶联剂可以为0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2 份、2.5份、2.8份或3份等，也可以为0.5-3份范围内的其它任意值。
分散剂可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，也可以为0.5-1份范围内的其它任意值。
UV稳定剂可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7 份、0.8份、0.9份或1份等，也可以为0.1-1份范围内的其它任意值。
抗氧化剂可以为0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份或 0.5份等，也可以为0.2-0.5份范围内的其它任意值。
进一步地，上述管道还具有高密度聚乙烯料层。
请参照图1，高密度聚乙烯料层(内层22)位于高密度聚乙烯改性料层(外层21)的内侧，也即该管道为双层管。
按重量份数计，高密度聚乙烯料层的制备原料包括：96.5-97.8份的高密度聚乙烯B、2-3份的炭黑以及0.2-0.5份的抗氧化剂。
可参考地，高密度聚乙烯料层的制备原料中，高密度聚乙烯B的用量可以为96.5份、96.6份、96.7份、96.8份、96.9份、97份、97.1份、97.2 份、97.3份、97.4份、97.5份、97.6份、97.7份或97.8份等，也可以为96.5-97.8 份范围内的其它任意值。
高密度聚乙烯料层的制备原料中，炭黑的用量可以为2份、2.1份、2.2 份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份或3份等，也可以为2-3份范围内的其它任意值。
高密度聚乙烯料层的制备原料中，抗氧化剂的用量可以为0.2份、0.25 份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份或0.5份等，也可以为0.2-0.5份范围内的其它任意值。
本申请中，高密度聚乙烯A的级别为PE100级，高密度聚乙烯A的密度为0.940-0.960g/cm3。高密度聚乙烯B的级别为PE80级，高密度聚乙烯 B的密度为0.935-0.950g/cm3。
上述高密度聚乙烯A能够较高密度聚乙烯B具有更优的耐环境开裂性能以及耐压性能，并且强度也更高，更利于提高外层的上述相关特性。
玻璃纤维的长度为2-5mm(如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、 4.5mm或5mm等)，直径为10-15μm。
通过使用上述参数范围的玻璃纤维，一方面能够具有更好的提高层结构的强度的效果，另一方面能够使其与其余原料具有更均匀的混合效果。此外，若玻璃纤维太长，在剪切过程中容易碎；若玻璃纤维直径过大，会大大降低混合效果。
在一些优选的实施方式中，玻璃纤维采用无碱玻璃纤维，以具有更好的相容性。
三元乙丙橡胶(EPDM)中，乙烯基结构单元的重量分数为50-70％(如 50％、55％、60％、65％或70％等)，5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为4-7％(如4％、4.5％、5％、5.5、6％、6.5％或7％等)，三元乙丙橡胶的重均分子量为10-40万。
通过使用上述参数范围的三元乙丙橡胶，能够具有较快的硫化速度，同时还具有较好的加工性、低温弹性和力学性能。
高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中的炭黑的颗粒粒径独立地不超过25nm。高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中的炭黑的微观分散程度等级独立地≤3级。
通过使用上述参数范围的炭黑，能够具有较高的耐老化性能，且在上述条件下能够满足水管在户外使用至少50年的需要。
分散剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯中的至少一种。
高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层中抗氧化剂独立地包括受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
UV稳定剂包括二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、丙烯腈衍生物类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物中至少一种。
承上，本申请中，位于外层21的高密度聚乙烯改性料层的改性原理包括：玻璃纤维可增强管道的材料强度，且玻璃纤维具有无机材料的属性，能改善HDPE树脂的耐热性、抗老化性，并改善表面耐磨性。三元乙丙橡胶的加入可改善材料的抗冲击性能，增强高密度聚乙烯管道系统的耐日光、耐热、耐水蒸气、耐紫外线和耐辐射等耐老化特性。通过加入炭黑、UV稳定剂和抗氧剂，可提高管道的耐环境开裂性和老化性，满足光伏电站25年使用寿命。位于内层22的高密度聚乙烯料层即为普通的HDPE层。通过设置高密度聚乙烯双层结构，外层21作为保护层，可起到提高强度和抗老化性等作用，防止管材老化，内层22作为主体层提供管材内部应力和韧性支撑，并能够降低管材成本，便于加工挤出。
较佳地，高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层的厚度比为1:6-10，如1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5或1:10等，也可以为1:6-10 范围内的其它任意值。
若高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层的厚度比低于1:6，无法有效管道的强度、抗紫外性、抗老化降解性、耐磨性和耐湿热性等性格能；而若高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层的厚度比高于1:10，容易导致改性材料不易挤出，且还会增加成本。
相应地，本申请还提供了上述管道的制备方法，包括以下步骤：将高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行挤出成型或注塑成型。
可参考地，请结合图2和图3，上述管道包括直管3(纯直管)、三通管5、四通管6或带支柱的直通管4。
其中，当管道为直管3时，管道的高密度聚乙烯改性料层是经过制备原料制成造粒料后进行挤出成型得到；当管道为三通管5、四通管6或带支柱的直通管4时，管道是将高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行注塑成型得到。
当采用注塑成型时，可以将高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后投料至注塑机中，注塑成型的注塑机下料段至注塑口的熔融温度可以为180-240℃(如180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃或240℃等)，注塑机注射压力可以为75-95MPa(如75MPa、78MPa、80MPa、82MPa、 85MPa、88MPa、90MPa、92MPa或95MPa等)，保压压力可以为40-50MPa(如40MPa、42MPa、45MPa、48MPa或50MPa等)。
当管道为直管3且直管3同时具有高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层时，该直管3的制备方法包括：将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料和高密度聚乙烯料层的制备原料进行共挤出成型。
可参考地，共挤出成型包括：按预设位置，将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料投料至对应外层21的单螺杆挤出机中，将高密度聚乙烯料层的制备原料混合均匀后投料至对应内层22的单螺杆挤出机中，随后共同挤出成型成双层管。
上述共挤出成型过程中的熔融温度可以为160-220℃(如160℃、170℃、 180℃、190℃、200℃、210℃或220℃等)。
可参考地，上述高密度聚乙烯改性料层对应的造粒料可通过以下方式制备：将高密度聚乙烯A、三元乙丙橡胶、炭黑、抗氧化剂、偶联剂、UV 稳定剂和分散剂按比例加入至搅拌机中，混合均匀得到混合料。混合料投料至双螺杆主喂料机中，玻璃纤维则由侧喂料机喂入主机中，挤出机下料段至机头口模的熔融温度分布于170-230℃之间，挤出成型得到造粒料。
高密度聚乙烯料层对应的造粒料可参照常规方式制备，在此不做过多赘述。
内外层21熔融料经双层共挤模具挤出成型双层管，经真空冷却定型，经牵引机后切割成所需长度即可。
承上，本申请所提供的直管3为双层结构，外层21为强度高且耐紫外的高密度聚乙烯改性料层，内层22为普通高密度聚乙烯料层，该直管3采用挤出管材方式加工成型；三通管5、四通管6和带支柱的直通管4的材质均为高密度聚乙烯改性料(同直管3的外层21)，均采用注塑方式加工成型。
此外，本申请还涉及堵头7，堵头7的材质也为高密度聚乙烯改性料(同直管3的外层21)，其也采用注塑方式加工成型。
此外，本申请还提供了一种高密度聚乙烯管道浮体系统2(如图2和图 3所示)，其包括支撑浮体，支撑浮体包括至少一组横向阵列；每组横向阵列中均含有前述实施方式任一项的管道。
具体的，管道包括直管3、三通管5、四通管6和带支柱的直通管4。每组横向阵列中含有多个横向连接的直管3，其中，位于中间的相邻的两个 HDPE直管3之间由三通管5或四通管6连接，其余相邻的两个HDPE直管3之间均由带支柱的直通管4连接；且，位于横向两端的两个HDPE直管3的外侧端部均连接有带堵头7的三通管5或四通管6。
较佳地，横向阵列的数量为多个，多个横向阵列依次纵向排列；
相邻的两个横向阵列中，其中一个横向阵列的三通管5或四通管6与另一个横向阵列中的三通管5或四通管6通过连接管9配合连接，连接管9 上横向连接有浮板8。
以高密度聚乙烯管道浮体系统2包括三组横向阵列为例，三组横向阵列依次纵向排列。三组横向阵列按顺序依次定义为第一横向阵列、第二横向阵列和第三横向阵列，其中第一横向阵列和第三横向阵列分别位于两侧，第二横向阵列位于第一横向阵列和第三横向阵列的中间。
其中，第一横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根三通管5以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
第二横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根四通管6 以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
第三横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根三通管5 以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
较佳地，连接管9也对应为三通形式的管道或四通形式的管道。
具体的，从上至下，第一横向阵列的三通管A和第二横向阵列的三通管A以及第二横向阵列的三通管A和三横向阵列的三通管A之间均通过连接管A(三通形式)连通；第一横向阵列的三通管B和第二横向阵列的三通管B之间以及第二横向阵列的三通管B和第三横向阵列的三通管B之间均通过连接管B(四通形式)连通；第一横向阵列的三通管C和第二横向阵列的三通管C之间以及第二横向阵列的三通管C和第三横向阵列的三通管C之间均通过连接管C(三通形式)连通。
连接第一横向阵列和第二横向阵列的连接管A和连接管B之间以及连接管B和连接管C之间均连接有浮板8，同理地，连接第二横向阵列和第三横向阵列的连接管A和连接管B之间以及连接管B和连接管C之间也均连接有浮板8。
需说明的是，本申请中横向阵列和纵向阵列的数量以及各管道的数量可根据需要进行调节，以上仅为举例，其余情况在此不做过多限定。
进一步地，高密度聚乙烯管道浮体系统2还包括光伏组件1；光伏组件 1安装于直通管的支柱上。
可参考地，光伏组件1与直通管的支柱之间可通过物理-机械方式进行固定。横向光伏组件1之间的间距可通过相邻的两个带支柱的直通管4的焊接距离进行调节。
承上，本申请提供的高密度聚乙烯管道浮体系统2，在受风载荷和水面波动较大时，拼接处能够保持较高的稳定性，避免光伏组件1造成损坏，且其安装施和工均较为方便，降低了运维难度；此外，通过增强高密度聚乙烯管道浮体系统2中各管道的抗紫外、强度、耐磨性和耐湿热性能，使得高密度聚乙烯管道浮体系统2的抗老化降解、抗紫外能力更强，不易老化降解，使用寿命较长，维修更换成本低。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种高密度聚乙烯管道浮体系统2，其包括支撑浮体和光伏组件1，支撑浮体包括三组横向阵列；每组横向阵列中均含有直管3、三通管5、四通管6和带支柱的直通管4。光伏组件1安装于直通管的支柱上。
三组横向阵列依次纵向排列。三组横向阵列按顺序依次定义为第一横向阵列、第二横向阵列和第三横向阵列，其中第一横向阵列和第三横向阵列分别位于两侧，第二横向阵列位于第一横向阵列和第三横向阵列的中间。
第一横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根三通管5 以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
第二横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根四通管6 以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
第三横向阵列包括六根直管3、四根带支柱的直通管4、三根三通管5 以及2个堵头7。从左至右，按堵头A、三通管A、直管A、带支柱的直通管A、直管B、带支柱的直通管B、直管C、三通管B、直管D、带支柱的直通管C、直管E、带支柱的直通管D、直管F、三通管C以及堵头B依次连接。
从上至下，第一横向阵列的三通管A和第二横向阵列的三通管A以及第二横向阵列的三通管A和三横向阵列的三通管A之间均通过连接管A(三通形式)连通；第一横向阵列的三通管B和第二横向阵列的三通管B之间以及第二横向阵列的三通管B和第三横向阵列的三通管B之间均通过连接管B(四通形式)连通；第一横向阵列的三通管C和第二横向阵列的三通管C之间以及第二横向阵列的三通管C和第三横向阵列的三通管C之间均通过连接管C(三通形式)连通。
连接第一横向阵列和第二横向阵列的连接管A和连接管B之间以及连接管B和连接管C之间均连接有浮板8，同理地，连接第二横向阵列和第三横向阵列的连接管A和连接管B之间以及连接管B和连接管C之间也均连接有浮板8。
各管道之间的连接均采用热熔对接方式进行焊接。
上述三通管5、四通管6、带支柱的直通管4以及堵头7均通过高密度聚乙烯改性料层的制备原料进行注塑成型得到。
直管3是由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料和高密度聚乙烯料层的制备原料进行共挤出成型得到。高密度聚乙烯改性料层位于外层21，高密度聚乙烯料层位于内层22，外层21与内层22的厚度比为1:8。
按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：70份的高密度聚乙烯A(PE100级、密度为0.945g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、20份的无碱玻璃纤维(直径为12μm，长度为4mm)、10份的三元乙丙橡胶(乙烯基结构单元的重量分数为70％、5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为 5％，三元乙丙橡胶的重均分子量为38万)、2.5份的炭黑(颗粒粒径小于 25nm，微观分散程度等级为2级)、1.5份的偶联剂(硅烷偶联剂)、0.6份的分散剂(马来酸酐接枝聚乙烯分散剂)、0.5份的UV稳定剂(受阻胺类和二苯甲酮类按质量比为1:1复配)以及0.25份的抗氧化剂(受阻酚类抗氧剂)。
按重量份数计，高密度聚乙烯料层的制备原料包括：97.75份的高密度聚乙烯B(PE80级、密度为0.935g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、2份的炭黑(颗粒粒径小于25nm，微观分散程度等级为2级)以及0.25份的抗氧化剂(受阻酚类抗氧剂)。
直管3按以下方式制备：
①制备高密度聚乙烯改性料：将除无碱玻璃纤维以外的其它原料按比例加入到搅拌机中，搅拌均匀得到混合料，混合料投料至双螺杆主喂料机中，无碱玻璃纤维由侧喂料机喂入主机中，挤出机下料段至机头口模的熔融温度分别设置170℃、185℃、200℃、210℃和220℃，挤出料条经水冷槽冷却后，风干过切料机切料成3mm长度颗粒料包装备用。
②将高密度聚乙烯料层的制备原料混合均匀，投料至内层22单螺杆机中，将高密度聚乙烯改性料(也即由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料)投料至外层21单螺杆挤出中；内层22挤出机进料段至模具的熔融温度分别设置160℃、170℃、180℃、190℃和200℃，外层21 挤出机进料段至模具的熔融温度分别设置175℃、190℃、200℃、215℃和 225℃，内外层21熔融料经双层共挤模具挤出成型双层管，经真空冷却定型，经牵引机后切割成所需长度。
带支柱的直通管4、三通管5、四通管6和堵头7按以下注塑方式加工成型：
①制备高密度聚乙烯改性料：将除无碱玻璃纤维以外的其它原料按比例加入到搅拌机中，搅拌均匀得到混合料，混合料投料至双螺杆主喂料机中，无碱玻璃纤维由侧喂料机喂入主机中，挤出机下料段至机头口模的熔融温度分别设置170℃、185℃、200℃、210℃和220℃，挤出料条经水冷槽冷却后，风干过切料机切料成3mm长度颗粒料包装备用。
②将高密度聚乙烯改性料投料至注塑机中，注塑机下料段至注塑口的熔融温度分别设置180℃、195℃、205℃、215℃和230℃之间，所述注塑机注射压力为85MPa，保压压力为45MPa。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
外层21与内层22的厚度比为1:6。
按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：60份的高密度聚乙烯A(PE100级、密度为0.940g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、15份的无碱玻璃纤维(直径为10μm，长度为2mm)、5份的三元乙丙橡胶(乙烯基结构单元的重量分数为50％、5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为 4％，三元乙丙橡胶的重均分子量为25万)、2份的炭黑(颗粒粒径小于25nm，微观分散程度等级为3级)、0.5份的偶联剂(钛酸酯类偶联剂)、0.5份的分散剂(丙烯酸接枝聚乙烯分散剂)、0.1份的UV稳定剂(苯并三唑类UV 稳定剂)以及0.2份的抗氧化剂(硫酯类抗氧剂)。
按重量份数计，高密度聚乙烯料层的制备原料包括：96.5份的高密度聚乙烯B(PE80级、密度为0.940g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、2.5份的炭黑(颗粒粒径小于25nm，微观分散程度等级为3级)以及0.2份的抗氧化剂(硫酯类抗氧剂)。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：外层21与内层22的厚度比为1:10。
按重量份数计，高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：80份的高密度聚乙烯A(PE100级、密度为0.960g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、25份的无碱玻璃纤维(直径为15μm，长度为5mm)、15份的三元乙丙橡胶(乙烯基结构单元的重量分数为60％、5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为 7％，三元乙丙橡胶的重均分子量为30万)、3份的炭黑(颗粒粒径小于25nm，微观分散程度等级为1级)、3份的偶联剂(硅烷偶联剂)、1份的分散剂(甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯与丙烯酸接枝聚乙烯按质量比为1:1复配的分散剂)、1份的UV稳定剂(丙烯腈衍生物类UV稳定剂)以及0.5份的抗氧化剂(亚磷酸酯类抗氧剂)。
按重量份数计，高密度聚乙烯料层的制备原料包括：97.8份的高密度聚乙烯B(PE80级、密度为0.950g/cm3的管材专用聚乙烯树脂)、3份的炭黑(颗粒粒径小于25nm，微观分散程度等级为1级)以及0.5份的抗氧化剂(亚磷酸酯类抗氧剂)。
综上所述，本申请通过增强高密度聚乙烯管道浮体系统2中各管道的抗紫外、强度、耐磨性和耐湿热性能，使得高密度聚乙烯管道浮体系统2 的抗老化降解、抗紫外能力更强，不易老化降解，使用寿命较长，维修更换成本低；此外，该高密度聚乙烯管道浮体系统2，在受风载荷和水面波动较大时，拼接处能够保持较高的稳定性，避免光伏组件1造成损坏，且其安装施和工均较为方便，降低了运维难度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道，其特征在于，所述管道具有高密度聚乙烯改性料层；
按重量份数计，所述高密度聚乙烯改性料层的制备原料包括：60-80份的高密度聚乙烯A、15-25份的玻璃纤维、5-15份的三元乙丙橡胶、2-3份的炭黑、0.5-3份的偶联剂、0.5-1份的分散剂、0.1-1份的UV稳定剂以及0.2-0.5份的抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的管道，其特征在于，所述管道还具有高密度聚乙烯料层，所述高密度聚乙烯料层位于所述高密度聚乙烯改性料层的内侧；
按重量份数计，所述高密度聚乙烯料层的制备原料包括：96.5-97.8份的高密度聚乙烯B、2-3份的炭黑以及0.2-0.5份的抗氧化剂。
3.根据权利要求2所述的管道，其特征在于，所述高密度聚乙烯A的级别为PE100级，所述高密度聚乙烯A的密度为0.940-0.960g/cm3；
和/或，所述高密度聚乙烯B的级别为PE80级，所述高密度聚乙烯B的密度为0.935-0.950g/cm3；
和/或，所述玻璃纤维的长度为2-5mm，直径为10-15μm；优选为无碱玻璃纤维；
和/或，所述三元乙丙橡胶中，乙烯基结构单元的重量分数为50-70％，5-亚乙基-2-降冰片烯单体的重量分数为4-7％，所述三元乙丙橡胶的重均分子量为10-40万；
和/或，所述高密度聚乙烯改性料层和所述高密度聚乙烯料层中的炭黑的颗粒粒径独立地不超过25nm，所述高密度聚乙烯改性料层和所述高密度聚乙烯料层中的炭黑的微观分散程度等级独立地≤3级；
和/或，所述分散剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯中的至少一种；
和/或，所述高密度聚乙烯改性料层和所述高密度聚乙烯料层中抗氧化剂独立地包括受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
和/或，所述UV稳定剂包括二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、丙烯腈衍生物类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物中至少一种。
4.根据权利要求2所述的管道，其特征在于，所述高密度聚乙烯改性料层和所述高密度聚乙烯料层的厚度比为1:6-10。
5.如权利要求1所述的管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行挤出成型或注塑成型；
优选地，当所述管道为直管时，所述管道的所述高密度聚乙烯改性料层是经过制备原料制成造粒料后挤出成型得到；当所述管道为三通管、四通管或带支柱的直通管时，所述管道是将所述高密度聚乙烯改性料层的制备原料制成造粒料后进行注塑成型得到；
优选地，注塑成型的注塑机下料段至注塑口的熔融温度为180-240℃，注塑机注射压力为75-95MPa，保压压力为40-50MPa。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，当所述管道为直管且所述直管同时具有高密度聚乙烯改性料层和高密度聚乙烯料层时，所述直管的制备方法包括：将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料和高密度聚乙烯料层的制备原料进行共挤出成型；
优选地，共挤出成型包括：按预设位置，将由高密度聚乙烯改性料层的制备原料造粒得到的造粒料投料至对应外层的单螺杆挤出机中，将高密度聚乙烯料层的制备原料混合后投料至对应内层的单螺杆挤出机中，随后共同挤出成型成双层管；
优选地，挤出成型过程中的熔融温度为160-220℃。
7.一种高密度聚乙烯管道浮体系统，其特征在于，包括支撑浮体，所述支撑浮体包括至少一组横向阵列；每组所述横向阵列中均含有权利要求1-4任一项所述的管道。
8.根据权利要求7所述的高密度聚乙烯管道浮体系统，其特征在于，所述管道包括直管、三通管、四通管和带支柱的直通管；
每组所述横向阵列中含有多个横向连接的直管，其中，位于中间的相邻的两个直管之间由三通管或四通管连接，其余相邻的两个直管之间均由带支柱的直通管连接；
位于横向两端的两个所述直管的外侧端部均连接有带堵头的三通管或四通管；
优选地，各管道之间的连接方式为热熔连接。
9.根据权利要求8所述的高密度聚乙烯管道浮体系统，其特征在于，所述横向阵列的数量为多个，多个所述横向阵列依次纵向排列；
相邻的两个横向阵列中，其中一个横向阵列的三通管或四通管与另一个横向阵列中的三通管或四通管通过连接管配合连接，所述连接管上横向连接有浮板。
10.根据权利要求8或9所述的高密度聚乙烯管道浮体系统，其特征在于，所述高密度聚乙烯管道浮体系统还包括光伏组件；
所述光伏组件安装于所述直通管的支柱上。
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