CN117759786A - 一种快接式pe管及其制备工艺 - Google Patents
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
本申请涉及聚乙烯管材的领域，具体公开了一种快接式PE管及其制备方法。快接式PE管，沿其径向包括内层、中层和外层；所述内层包括以下重量份数的组分：聚乙烯90‑100份、碳酸铬2‑3份、气相白炭黑4‑5份、邻苯二甲酸甲酯1‑2份、硅烷偶联剂0.1‑0.4份、二月桂酸二丁基锡0.2‑0.3份、相变微胶囊5‑20份；其中，所述相变微胶囊的芯材为聚苯乙烯和/或锡，壳材为氧化铝；所述内层、中层和外层的微胶囊质量占比分别为Wa1、Wa2、Wa3，Wa1∶Wa2∶Wa3为3‑5∶1∶2‑5。本申请具有提高低温环境下PE管焊接质量的效果。
Description
技术领域
本申请涉及聚乙烯管道制备的领域，更具体地说，它涉及一种快接式PE管及其制备工艺。
背景技术
目前，铁质供水管道常用于城市供水系统，包括铸铁管和镀锌钢管。虽然上述供水管道管材较为经济，但其在供水过程中容易发生生锈、腐蚀、堵塞甚至泄漏等问题，且进行返修可能会带来更大的经济负担。相比之下，钛管具有极强的耐腐蚀性，尤其适用于化工工业管道及重要管件接头部位，但其价格昂贵，一般只在对耐腐蚀性要求较高的场合使用，不适合作为长距离供水管道。
随着近年来高分子材料技术的发展，聚乙烯管道逐渐展现出良好的焊接性、抗开裂性能，同时具有经济实惠、环保、使用寿命长、可回收等优点。因此，聚乙烯管道成为长距离输水管线安装的理想选择。特别是在长输水管道工程中，由于工期紧迫、任务繁重，为确保管道热熔施工进度迅速且热熔焊缝质量高，聚乙烯材料制成的输水管道成为更加符合施工要求的选择。
但是，当前PE管在熔融对接过程中存在技术问题，其中一方面表现为吸热速度较慢，导致焊接用时较长。这主要源于聚乙烯作为热塑性材料其导热系数相对较低，需要更多时间吸收足够热量进行熔融对接。另一方面，在极冷天气下，PE管熔融后冷却速度过快，可能导致焊接质量不均匀。这是因为在寒冷的气候条件下，PE管受到外部温度的迅速影响，使焊接区域过早冷却，影响焊缝的均匀性和质量。这两个问题可能对施工进度和焊接质量产生不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本申请提供一种快接式PE管及其制备方法。
一种快接式PE管，沿其径向包括内层、中层和外层；
所述内层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.6份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 5-20份；
所述中层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.3份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 1-4份；
所述外层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 5-20份；
其中，相变微胶囊的芯材为聚苯乙烯和/或锡，壳材为氧化铝；
所述内层、中层和外层的微胶囊质量占比分别为Wa1、Wa2、Wa3，Wa1∶Wa2∶Wa3为3-5∶1∶2-5。
上述方案呈现了一种创新的快接式聚乙烯（PE）管结构，其内层、中层和外层分别包含精确比例的组分。特别的是相变微胶囊的引入，其核心由聚苯乙烯和/或锡构成，而壳材则采用氧化铝。这一设计的技术原理集中在通过微胶囊含量的差异化控制以优化焊接面上管材径向上温度冷却过程的均匀性，提高低温环境下焊接性能、增强管材耐老化和耐久性等。
首先，方案通过引入相变微胶囊的独特设计，有效地应对了低温环境下PE管焊接面临的挑战。在极低温度条件下进行焊接时，相变微胶囊释放热量，防止焊接面上熔融后的温度迅速下降，从而实现了更为稳定和可靠的焊接。这在极端寒冷气候中具有显著的技术优势。
其次，相变微胶囊在焊接后的温度冷却过程中发挥关键作用。通过相变释放热量，冷却过程更加平缓，确保焊接面上各个部分均匀冷却。这不仅提高了焊接质量和强度，还显著提升了焊接位置的耐老化和耐久性。管材在使用过程中更能够承受温度变化和外部环境的影响，延长了其使用寿命。
另一方面，通过精确控制内中外层的相变微胶囊含量，并确保外层和内层相对于中层具有多余量，该方案有效提高了管材径向上的熔融焊料的冷却均匀性。这有助于避免外层和内层较快冷却而导致管材焊接质量下降的问题，从而防止虚焊等焊接缺陷的出现。通过微小的微胶囊含量差异，实现了整体管材焊接性能的优化。
总体而言，本发明通过相变微胶囊的引入解决了低温环境下PE管焊接的难题，而且通过微胶囊含量的精确控制实现了对管材冷却均匀性的优化。这种创新设计提高了管材的整体性能和可靠性，为管材行业带来了显著的技术突破。在未来，这一方案有望在极端环境下的工程应用中发挥重要作用，推动管材技术的不断进步。
进一步的，所述内层、中层和外层中还包括有导热微粒，所述导热微粒为石墨烯微粒、石墨微粒、纳米铜或纳米铁；其中，内层中的导热微粒为1-5份，外层中导热微粒为1-3份，中层中导热微粒为1-15份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1∶3-5∶1-2。
引入导热微粒显著提高了焊接过程中的加热效率，并通过对导热微粒含量的差异性控制，特别是确保外层和内层微粒含量低于中层，实现了管材焊接过程中温度降低的均匀性。首先，导热微粒的引入被设计用于优化焊接过程中的能量传递。这些微粒在管材内部有效促进了热量的迅速传导，使焊接区域得以更为快速而均匀地升温。该效果对提高焊接效率、缩短焊接时间具有显著意义，为提升整个焊接工艺的效能提供了有力支持。
其次，通过对内、中、外层导热微粒含量的差异性调控，系统性地实现了温度下降速度的调整。外层和内层微粒含量的相对降低使得这些层次能够维持较高的温度，因为外界的低温向外层或内层之间传递更慢，而中层的热量可以更快地向外层和内层传递，使得内、中、外层之间的温度分布更为一致，冷却过程更为同步和均匀。
这一微粒含量的精细调控方案，为焊接过程的温度管理提供了前所未有的精度。其应用不仅在理论上有力地避免了焊接过程中可能出现的问题，如温度梯度不均、焊缝不饱满等，同时也从实践层面保障了焊接质量的可控性和一致性。
进一步的，所述内层、中层和外层中的聚乙烯包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，所述内层中低密度聚乙烯的质量占比为A1，所述中层中低密度聚乙烯的质量占比为A2，所述外层中低密度聚乙烯的质量占比为A3，A2＞A1且A2＞A3，偏差P＜5%，其中， ， ， />。
通过巧妙地操控内层、中层和外层中低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）的比例，以及在中层中使LDPE的质量占比高于内层和外层，但又保持适度的差异，实现了对聚乙烯管材在熔融状态下微妙差异的精准掌控。这一策略确保了在焊接过程中，中层的LDPE材料具有略高于内层和外层的流动性，使得焊接面上的焊料在混合时更加均匀且迅速。
关键之处在于在焊接挤压的过程中，中层LDPE将向内层和外层进行迁移扩散，这一现象极大地促进了中层和内层与外层聚乙烯的混合。结果是，在焊接过程中，靠近中层的区域的过渡更为自然，焊接效果得以显著提升。这种细微的材料差异通过提高中层的流动性，巧妙地引导了焊接过程中材料的迁移和混合，为焊接接头的均匀性提供了有效保障。
在极低温环境中，内、中、外层之间微小的密度和材料变化发挥着关键作用。这些微妙的变化使得焊接面上的温度传递更加平缓，有效地防止由于密度等参数变化而引起的温度传递不均匀的情况。这一设计在极端寒冷的气候条件下，确保了焊接面上的温度变化更为缓慢和均匀，为焊接过程提供了额外的稳定性和可靠性。
进一步的，所述内层、中层和外层的厚度d1、d2、d3之比为2∶1∶1.1-1.3。
内层、中层和外层的厚度进行精确的控制是提高焊接后管材焊接面上温度冷却均匀性的关键一环。通过在合理的范围内对这些层次的厚度进行调整，我们能够有效地影响焊接面的热传导性能，从而使得焊接后的温度冷却更为均匀。
进一步的，所述相变微胶囊的制备方法包括以下步骤：
步骤a：制备氢氧化铝过饱和溶液，向氯化铝溶液中加入氨水；
步骤b：将D50粒径达到0.1～100μm的芯材加入氢氧化铝过饱和溶液中，搅拌48h，形成前驱体颗粒溶液；
步骤c：将前驱体颗粒洗涤过滤干燥后，进行热处理，热处理温度为200℃～300℃，热处理后冷却至室温。
进一步的，所述导热微粒的D50粒径为1～100μm，且所述导热微粒的D50粒径与相变微胶囊的D50粒径比为5～20∶1。
进一步的，所述中层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为60～75%，所述中层中添加的聚乙烯的结晶度大于内层和外层的聚乙烯的XRD结晶度。
通过对中层聚乙烯的XRD（X射线衍射）结晶度进行调控，不仅有助于防止中层的热量过快传导到管材的其他部分（指轴向上的其他部分），同时通过确保中层的结晶度大于外层和内层，使得中层的热量更为迅速地向内层和外层传导。而内层和外层由于其结晶度较低，其热量传导速度相对较慢，因而有利于内外层向外界散发热量的减缓，从而提高内层、中层和外层之间的降温速度的均匀性，进而提高焊接质量和焊接效果。
首先，通过调整中层聚乙烯的XRD结晶度的大小，我们成功实现了管材焊接面上中层热量的有序传导。在焊接过程中，中层的结晶度大小不仅影响其自身的热传导性能，更在整个管材内的热量分布中发挥关键作用。通过确保中层的结晶度较低，我们有效减缓了中层热量向管材其他部分传导的速度，从而实现了焊接面上热量分布的局部优化。
其次，中层结晶度的控制使得中层的热量更为迅速地向内层和外层传导。通过确保中层的结晶度大于外层和内层，我们实现了热传导速度的差异化设计。这一差异使得在焊接过程中中层的热量更为高效地向内外层传递，进一步优化了焊接接头的整体性能。
与此同时，内层和外层的较低结晶度保证了其热传导速度相对较慢。这种差异化的结晶度设计在焊接后管材的冷却过程中发挥了关键作用。由于内外层的结晶度较低，其热量传导速度相对较慢，有助于降低内外层向外界散发热量的速率，从而在整体上提高了内层、中层和外层之间的降温速度的均匀性。
进一步的，所述外层还包括有1-20份的以聚氨酯为芯材，氧化铝为壳材的辅助微胶囊。
管材在焊接之前经过精心的打磨处理，这一过程虽然为焊接提供了理想的表面条件，却同时引入了一个新的考量因素，即微胶囊的破裂。打磨过程中，部分微胶囊不可避免地会受到影响而破裂，释放出内部的聚氨酯。然而，在焊接过程中，这并非是一个负面的结果，反而成为了一项有益的技术特性。
焊接时，管材的焊接面在相互挤压的作用下，形成了一层来自外层的焊料包围焊接面。这种挤压效应使得焊接部位的形态更加规整，焊料能够充分填充焊接缝隙，提升焊接质量。而在挤压溢出的焊料中，含有从被打破的辅助微胶囊中释放出的聚氨酯，这成为一个关键的技术点。
释放的聚氨酯在焊接部位表面冷却后形成了一层具有保温隔热效果的保温层。这个保温层的存在，有助于减缓焊接部位的热量散失速率，特别是在极低温气候下。聚氨酯作为一种优良的绝缘材料，具有较好的保温性能，能够有效地减缓焊接部位热量向外界传递的速度，从而避免了在低温环境下焊接部位的热量散失过快的问题。
这种保温层的形成不仅在技术上具有实用性，而且为焊接部位提供了额外的保护。在极端寒冷的环境中，焊接部位容易受到外界温度的影响，而形成的保温层有效地降低了这种影响，使得焊接部位能够在更为恶劣的气候条件下维持相对稳定的温度。
进一步的，所述中层中还添加有聚丙烯纳米纤维，纤维直径为1～100nm。
聚丙烯纳米纤维为焊接部位的强度提供了全新的增强机制。在焊接过程中，受热软化或部分熔融的聚丙烯纳米纤维在焊接面上相互接触。由于其极细的直径，这些纳米纤维在软化状态下可以更加灵活地形成有效的连接。在接触的瞬间，可能发生了纤维之间的分子吸附力和物理吸附力使得它们迅速接触并形成临时性的纳米连接。
随着焊接的冷却，两个不同焊接面上的聚丙烯纳米纤维由于纤维直径的细小特性，它们在部分软化或熔融状态下更容易缠绕在一起。这种缠绕效应类似于形成了一种微观的骨架结构，为焊接部位提供了额外的强度支撑。这种骨架结构的形成不仅有效地捕获了焊接过程中的能量，还使得焊接部位的强度在冷却后得以显著提升。
进一步地，纳米纤维之间的缠绕作用不仅提高了焊接部位的机械强度，还为焊接接头提供了更为韧性的特性。这种骨架结构的存在使得焊接部位在承受外部力量时能够更好地吸收和分散能量，减缓裂纹扩展的速度，从而提高焊接部位的整体耐久性和韧性。
除了力学性能的提升之外，聚丙烯纳米纤维在焊接技术中的应用还可能对导热性能产生影响。由于纤维的极细直径，其可能对焊接部位的导热性产生一定的改变，进而影响焊接过程中的温度分布和冷却速度。这为进一步优化焊接工艺提供了新的思路。
一种快接式PE管的制备方法，包括以下步骤：
将用于制备内层的材料、中层的材料和外层的材料分别混合均匀后熔融共挤挤塑机中进行挤出，形成由内到外分别为内层、中层和外层的管材。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明描述了一种创新的快接式聚乙烯（PE）管及其制备方法。该管材的内层、中层和外层分别包含精确比例的组分，其中包括聚乙烯、碳酸铬、气相白炭黑、邻苯二甲酸甲酯、硅烷偶联剂、二月桂酸二丁基锡和相变微胶囊等。相变微胶囊的引入有效地应对了低温环境下PE管焊接面的挑战，并提高了焊接性能、耐老化和耐久性。导热微粒（如石墨烯微粒、石墨微粒、纳米铜或纳米铁）的添加提高了焊接过程中的加热效率，通过微粒含量的差异性控制实现了管材焊接过程中温度降低的均匀性。巧妙地操控聚乙烯的比例和结晶度，以及引入聚丙烯纳米纤维等元素，进一步提高了管材的整体性能和焊接质量。制备方法中涉及相变微胶囊的制备步骤，包括制备氢氧化铝过饱和溶液、形成前驱体颗粒溶液、热处理等。此外，还介绍了导热微粒和辅助微胶囊的制备方法。这些步骤的实施为管材的生产提供了技术支持。
整体而言，该创新设计通过多层次的材料组分和微观结构的优化，有效解决了低温环境下PE管焊接的难题，提高了管材的性能和可靠性，为管材技术领域带来了重要的技术突破。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例中采用的增亮剂均为荧光增白剂PF。
实施例1：
一种快接式PE管，沿其径向包括内层、中层和外层；内层、中层和外层的厚度d1、d2、d3之比为2∶1∶1.1。
内层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.6份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 20份；
中层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.3份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 4份；
外层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 20份；
其中，聚乙烯为质量比为7∶3的HDPE和LDPE，聚乙烯的XRD结晶度为76%。
硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
相变微胶囊的芯材为聚苯乙烯和锡质量比为2∶1的混合物，壳材为氧化铝，D50粒径为150μm。
内层、中层和外层的微胶囊质量占比分别为Wa1、Wa2、Wa3，Wa1∶Wa2∶Wa3为5∶1∶5。
相变微胶囊的制备方法如下：
步骤a：制备氢氧化铝过饱和溶液，向0.3mol/L的氯化铝溶液中加入氯化铝溶液1/10体积的氨水，形成氢氧化铝过饱和溶液；
步骤b：将D50粒径达到20μm的芯材加入氢氧化铝过饱和溶液中，搅拌48h，形成前驱体颗粒溶液；
步骤c：将前驱体颗粒洗涤过滤干燥后，在氮气中进行热处理，热处理温度为260℃，以5℃/min的升温速度升温，当温度到达260℃后恒温20min，然后自然冷却至室温。
一种快接式PE管的制备方法，包括以下步骤：
将用于制备内层的材料、中层的材料和外层的材料分别混合均匀后加热至180℃熔融，然后从共挤挤塑机中进行挤出，形成由内到外分别为内层、中层和外层的管材。
实施例2～4
与实施例1的区别在于，内层、中层和外层的各成分用量不同，如下表所示。
对比例
对比例1
一种快接式PE管，沿其径向包括内层、中层和外层；
所述内层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.6份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
所述中层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.3份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
所述外层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
其中，聚乙烯为质量比为7∶3的HDPE和LDPE，聚乙烯的XRD结晶度为76%。
硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
一种快接式PE管的制备方法，包括以下步骤：
将用于制备内层的材料、中层的材料和外层的材料分别混合均匀后加热至180℃熔融，然后从共挤挤塑机中进行挤出，形成由内到外分别为内层、中层和外层的管材。
对比例2
一种快接式PE管，包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 20份。
一种快接式PE管的制备方法，包括以下步骤：将材料混合均匀后加热至180℃熔融，然后从挤塑机中进行挤出，形成管材。
对比例3
一种快接式PE管，沿其径向包括内层、中层和外层；内层、中层和外层的厚度d1、d2、d3之比为2∶1∶1.1。
内层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.6份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 4份；
中层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.3份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 20份；
外层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 100份；
碳酸铬 3份；
气相白炭黑 5份；
邻苯二甲酸甲酯 2份；
硅烷偶联剂 0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.3份；
相变微胶囊 5份；
其中，聚乙烯为质量比为7∶3的HDPE和LDPE，聚乙烯的XRD结晶度为76%。
硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
相变微胶囊的芯材为聚苯乙烯和锡质量比为2∶1的混合物，壳材为氧化铝，D50粒径为150μm。
内层、中层和外层的微胶囊质量占比分别为Wa1、Wa2、Wa3，Wa1∶Wa2∶Wa3为5∶1∶5。
相变微胶囊的制备方法如下：
步骤a：制备氢氧化铝过饱和溶液，向0.3mol/L的氯化铝溶液中加入氯化铝溶液1/10体积的氨水，形成氢氧化铝过饱和溶液；
步骤b：将D50粒径达到20μm的芯材加入氢氧化铝过饱和溶液中，搅拌48h，形成前驱体颗粒溶液；
步骤c：将前驱体颗粒洗涤过滤干燥后，在氮气中进行热处理，热处理温度为260℃，以5℃/min的升温速度升温，当温度到达260℃后恒温20min，然后自然冷却至室温。
一种快接式PE管的制备方法，包括以下步骤：
将用于制备内层的材料、中层的材料和外层的材料分别混合均匀后加热至180℃熔融，然后从共挤挤塑机中进行挤出，形成由内到外分别为内层、中层和外层的管材。
实施例5
与实施例1的区别在于，内层、中层和外层中还包括有导热微粒，导热微粒为石墨烯微粒；其中，内层中的导热微粒为1份，外层中导热微粒为2份，中层中导热微粒为5份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1∶5∶2。导热微粒的D50粒径为200μm。
实施例6
与实施例1的区别在于，内层、中层和外层中还包括有导热微粒，导热微粒为石墨烯微粒；其中，内层中的导热微粒为1份，外层中导热微粒为2份，中层中导热微粒为5份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1∶5∶2。
导热微粒的D50粒径为50μm，相变微胶囊的D50粒径为300μm，导热微粒的D50粒径与相变微胶囊的D50粒径比为1∶6。
实施例7
与实施例1的区别在于，内层、中层和外层中还包括有导热微粒，导热微粒为石墨烯微粒；其中，内层中的导热微粒为1.8份，外层中导热微粒为1份，中层中导热微粒为5份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1.89∶5∶1。导热微粒的D50粒径为50μm，相变微胶囊的D50粒径为300μm，导热微粒的D50粒径与相变微胶囊的D50粒径比为1∶6。
实施例8
与实施例1的区别在于，内层、中层和外层中还包括有导热微粒，导热微粒为石墨烯微粒；其中，内层中的导热微粒为5份，外层中导热微粒为2份，中层中导热微粒为10份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1.89∶5∶1。导热微粒的D50粒径为50μm，相变微胶囊的D50粒径为300μm，导热微粒的D50粒径与相变微胶囊的D50粒径比为1∶6。
实施例9
与实施例6的区别在于，内层、中层和外层中的聚乙烯包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，内层中低密度聚乙烯的质量占比为A1，中层中低密度聚乙烯的质量占比为A2，所述外层中低密度聚乙烯的质量占比为A3，A1=47%，A2=50%，A3=49%，偏差P=4%，其中，，，/>。
实施例10
与实施例6的区别在于，内层、中层和外层中的聚乙烯包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，内层中低密度聚乙烯的质量占比为A1，中层中低密度聚乙烯的质量占比为A2，所述外层中低密度聚乙烯的质量占比为A3，A1=45%，A2=50%，A3=45%，偏差P=10%，其中，，，/>。
实施例11
与实施例9的区别在于，内层、中层和外层的厚度d1、d2、d3之比为3∶1∶2。
实施例12
与实施例9的区别在于，中层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为78%，外层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为68%，内层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为64%。
实施例13
与实施例9的区别在于，中层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为76%，外层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为78%，内层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为79%。
实施例14
与实施例12的区别在于，外层还包括有3份的以聚氨酯为芯材，氧化铝为壳材的辅助微胶囊。
实施例15
与实施例12的区别在于，中层中还添加有1份聚丙烯纳米纤维，纤维直径为100nm。
检测方法
将实施例和对比例的管材分别取两根在-5℃和-20℃下以相同的温度和设备进行焊接，焊接后的焊接样品，按照《聚乙烯（PE）管材和管件热熔对接接头拉伸强度和破坏形式的测定》（GB／T19810—2005）要求进行测试。
其中A为-5℃下进行焊接，B为-20℃下进行焊接。
将实施例和对比例的管材分别取两根在-20℃下以相同的温度和设备进行焊接，焊接后的焊接样品，在0.68W/m2和3400nm波长下进行紫外光进行照射1000小时后测定管材的拉伸强度。
实施例中的管材焊接后测试得到的拉伸强度大于对比例，且实施例中实施例9、12、14、15测试得到的拉伸强度相较于其他实施例明显更大。
通过上述测试结果可知，本申请中相变微胶囊的引入有效地应对了低温环境下PE管焊接面的挑战，并提高了焊接性能、耐老化和耐久性。导热微粒的添加提高了焊接过程中的加热效率，通过微粒含量的差异性控制实现了管材焊接过程中温度降低的均匀性，进一步提高了管材的整体性能和焊接质量。
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 (10)
1.一种快接式PE管，其特征在于，沿其径向包括内层、中层和外层；
所述内层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.6份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 5-20份；
所述中层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.3份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 1-4份；
所述外层包括以下重量份数的组分：
聚乙烯 90-100份；
碳酸铬 2-3份；
气相白炭黑 4-5份；
邻苯二甲酸甲酯 1-2份；
硅烷偶联剂 0.1-0.4份；
二月桂酸二丁基锡 0.2-0.3份；
相变微胶囊 5-20份；
其中，所述相变微胶囊的芯材为聚苯乙烯和/或锡，壳材为氧化铝；
所述内层、中层和外层的微胶囊质量占比分别为Wa1、Wa2、Wa3，Wa1∶Wa2∶Wa3为3-5∶1∶2-5。
2.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述内层、中层和外层中还包括有导热微粒，所述导热微粒为石墨烯微粒、石墨微粒、纳米铜或纳米铁；其中，内层中的导热微粒为1-5份，外层中导热微粒为1-3份，中层中导热微粒为1-15份，所述内层、中层和外层的导热微粒质量占比分别为Wb1、Wb2、Wb3，Wb1∶Wb2∶Wb3为1∶3-5∶1-2。
3.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述内层、中层和外层中的聚乙烯包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，所述内层中低密度聚乙烯的质量占比为A1，所述中层中低密度聚乙烯的质量占比为A2，所述外层中低密度聚乙烯的质量占比为A3，A2＞A1且A2＞A3，偏差P＜5%，其中，/>，/>。
4.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述内层、中层和外层的厚度d1、d2、d3之比为2∶1∶1.1-1.3。
5.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述微胶囊的制备方法包括以下步骤：
步骤a：制备氢氧化铝过饱和溶液，向氯化铝溶液中加入氨水；
步骤b：将D50粒径达到0.1～100μm的芯材加入氢氧化铝过饱和溶液中，搅拌48h，形成前驱体颗粒溶液；
步骤c：将前驱体颗粒洗涤过滤干燥后，进行热处理，热处理温度为200℃～300℃，热处理后冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述导热微粒的D50粒径为1～100μm，且所述导热微粒的D50粒径与相变微胶囊的D50粒径比为1∶5～20。
7.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述中层中添加的聚乙烯的XRD结晶度为70～85%，所述中层中添加的聚乙烯的结晶度大于内层和外层的聚乙烯的XRD结晶度结晶度。
8.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述外层还包括有1-20份的以聚氨酯为芯材，氧化铝为壳材的辅助微胶囊。
9.根据权利要求1所述的一种快接式PE管，其特征在于，所述中层中还添加有聚丙烯纳米纤维，纤维直径为1～100nm。
10.一种根据权利要求1-9所述的一种快接式PE管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将用于制备内层的材料、中层的材料和外层的材料分别混合均匀后熔融共挤挤塑机中进行挤出，形成由内到外分别为内层、中层和外层的管材。
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