CN1195168C - 金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管。复合管管壁连续体材料为非交联耐高温聚乙烯，在连续体中包覆有带孔网结构的有孔洞的钢板卷制焊接的或纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接的或螺旋缠绕或编织钢丝形成的筒形金属增强体骨架。耐低温、高温，耐环境应力开裂性能高，热熔性好，使用寿命长。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种金属与塑料的复合塑料管，特别涉及的是金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)塑料复合管。
背景技术：
热塑性塑料与有孔的金属骨架复合的塑料复合管，已有相当多的报道和专利，他们对塑料管的增强作用和对钢管等金属管的防腐作用都作出了重要贡献，特别是塑料与有孔洞的钢板卷制焊接而成的筒形骨架的复合管，塑料与纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接而成的筒形骨架的复合管，塑料与螺旋缠绕或编织钢丝形成的筒形骨架的复合管，已形成相当的产业，技术也不断完善和进步，不管是管道制品还是制造方法和设备，都已形成不少的专利，如专利号00222720.7、01247511.4、99114790.1、99232026.7，但这些管道都主要在防腐及承压能力提高上作了不少的研究，但利用有优异的热性能，及耐环境应力性能，耐热老化性能，耐汽油和芳烃性的塑料来制成上述结构的钢塑复合管或有金属骨架增强的塑料复合管，这方面的研究还很缺乏，在热水输送，较高温度的化学介质输送，以及需要管道抗热老化性能以上述性能的塑料管道系统，目前还主要依靠纯塑料管的生产技术和工程技术，比如交联聚乙烯(PEX)管道的生产和应用，聚丁烯(PB)管的生产和应用，以及正在开发和研究的非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)管道的生产和应用。但这些管由于是纯塑料管，升高使用温度时，对管的承压能力折减系数很大，否则就大量增加管道壁厚，来保证工作压力，这些材料价格都较一般热塑性材料高2至3倍的价格，这样用增加壁厚的方法明显是不经济的。
目前还有另外的办法是采用在热塑性塑料的管壁中增加金属骨架增强体，这样可以在与塑料管壁厚相同的情况下，由于金属骨架的增强作用，使用压力可比同种纯塑料在相同使用条件下减少折减系数5～15％，而且还意外得到了另一个重要的性能，就是比纯塑料管大大降低了线胀系数，这种复合管材纵向收缩率(110℃，1保持小时)小于于0.4％。
由于采用一般的热塑性塑料，尽管还可以采用耐温等级较高的共聚聚丙烯，但是由于有金属骨架增强体在管壁中存在，塑料复合管也因此引入了纯塑料管不常存在的内应力，当采用耐环境应力开裂性较差的热塑性材料来制成该种塑料复合管，并在温度较高和环境较恶劣的工作条件下使用，该复合管的塑料层易出现龟裂和应力开裂，特别是共聚聚丙烯中有较好热性能的无规共聚聚丙烯(PP-R)，由于金属骨架在管壁中引入了内应力，该材料制成的复合管很易开裂。为此要解决耐较高温的使用和有较好的抗环境应力开裂，人们又采用了大家都熟知的有很好耐热性能和耐环境应力的交联聚乙烯来制成有金属骨架的塑料复合管，由于管材不方便连接，于是发明了在金属骨架的内层采用交联聚乙烯，外层采用可热熔连接的热塑性塑料，但仍然因内外层耐温寿命不等同的问题，使这一方案仍不是最好的方案，且内外层的复合也存在一些技术问题有待完善。
在这个时候，具有交联聚乙烯的耐热和耐环境应力开裂性能的非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)这个类别材料应用技术开始成熟，美国陶氏化学有限公司为了开发加工方便、安装便利、热性能与交联聚乙烯等同的非交联耐高温聚乙烯新材料，1991年成功开发出了改进型树脂□DOWLEX※2344E，该系列非交联耐高温管材聚乙烯树脂被德国标准归类为PE-RT系列，目前虽有PE-RT系列的标准，但仅有DOWLEX※2344E通过这一标准，并于2000年在TR-4技术报告和列表中允许使用的高温领域为180F(82.2℃)，DOWLEX※2344E的长期应力寿命曲线50年的使用寿命、使用温度和设计应力都与交联聚乙烯(PEX)等同，DOWLEX※2344E产品达到且超过DIN16833对PE-RT类管道的要求，在110℃，1.9MPa的应力条件下，材料寿命超过8760小时，根据ISO9080的外推依据，材料在70℃下的寿命超过50年。
DOWLEX※2344E与一般的热塑性材料不同，为了提高前述的性能，在生产时是基于选择合适的分子量和结晶度(密度)，以及引入长支链共聚单体来提高晶格间“链段”的数目和密度，从而提高了材料的长期性能。依据这样的原理，DOWLEX※2344E是使用乙烯和辛烯作为共聚单体，适度的分子设计来控制分子量和“链段”分布，从而达到了无需交联情况下的耐高温性能。
发明内容：
本发明的目的是为了提供一种耐低温、高温，耐环境应力开裂性能高，热熔性好，使用寿命长的金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管。
本发明塑料复合管管壁连续体材料为非交联耐高温聚乙烯，在连续体中包覆有带孔网结构的有孔洞的钢板卷制焊接的或纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接的或螺旋缠绕或编织钢丝形成的筒形金属增强体骨架。
上述的筒形金属增强体骨架的金属表面有聚合物粘结剂，金属增强体骨架通过聚合物粘结剂层与连续体牢固复合为一体形成管壁。
上述的在连续体中包覆的有孔网结构的纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接形成的筒形金属增强体骨架中至少有一根纬向缠绕钢丝，纬向钢丝与经向钢丝的焊接点是纬向钢丝和经向钢丝的接触点，可以是纬向钢丝与经向钢丝每个接触点为焊接点，也可以是隔一个接触点或二个接触点或三个接触点为焊接点。
上述的连续体中包覆的有孔网结构的螺旋缠绕的钢丝形成的筒形金属增强体骨架是由至少一根钢丝呈左旋或右旋缠绕而成的至少一层钢丝增强层而形成的。
上述的连续体中包覆的有孔网结构的编织钢丝形成的筒形金属增强体骨架是由至少二根钢丝呈左旋和/或右旋编织而形成的。
目前PE-RT非交联耐高温聚乙烯在管道上的应用已成熟化，2001年陶氏化学公司又成功开发了DOWLEX※2388，今后将有更大的发展，因其比PEX方便加工和安装，该材料生产的管材在欧洲取得长足的发展。若采用PE-RT这种材料来制成有金属骨架增强体的塑料复合管，上述应用中的困难就容易克服，本发明用PE-RT与金属骨架增强体复合的技术方案，特别是在耐温及热强度和耐环境应力开裂性能提高，克服管材骨架容易在塑料管壁中引入应力而造成复合塑料管易开裂的问题上有更好的表现，为此用非交联耐温的塑料复合管道有很好的耐环境应力开裂性能，用这种非交联耐高温聚乙烯材料与金属骨架制造复合管道就能得到比以前所报道过的纯塑料管、铝塑复合管及钢塑复合管都有更好的耐低温、高温、环境应力开裂性能。
本发明耐低温、高温，热熔性好，耐环境应力开裂性能高，使用寿命长。
附图说明：
图1为本发明结构示意图1。
图2为本发明结构示意图2。
图3为本发明结构示意图3。
图4为本发明结构示意图4。
图5为本发明结构示意图5。
图6为本发明结构示意图6。
具体实施方式：
实施例1：
图1给出了本发明实施例1结构示意图。参见图1，非交联耐高温聚乙烯管壁连续体1中有带孔洞的钢板卷制焊接而成的金属增强体骨架2。
实施例2：
图2给出了本发明实施例2结构示意图。参见图2，在非交联耐高温聚乙烯管壁连续体3中有带孔洞的钢板卷制焊接而成的金属增强体骨架4。金属增强体骨架4的金属表面有聚合物粘结剂层5、6，金属增强体骨架4通过聚合物粘结剂层与连续体复合为一体形成管壁。复合管两端分别有粘接树脂封堵形成的管道端面7。
实施例3：
图3给出了本发明实施例3结构示意图。参见图3，在非交联耐高温聚乙烯连续体8中有纬向钢丝9缠绕经向钢丝10焊接形成的有孔网结构的筒形金属增强体骨架11。纬向钢丝与经向钢丝的接触点即为焊接点。
实施例4：
图4给出了本发明实施例4结构示意图。参见图4，在非交联耐高温聚乙烯连续体12中有包括多层由钢丝呈左旋或右旋螺旋缠绕而形成的钢丝增强层13的筒形金属增强体骨架14。
实施例5：
图5给出了本发明实施例5结构示意图。参见图5，在非交联耐高温聚乙烯连续体15中有用钢丝呈左旋和右旋螺旋编织而成的有孔网结构的金属增强体骨架16。
实施例6：
图6给出了本发明实施例6结构示意图。参见图6，非交联耐高温聚乙烯连续体17中有用钢丝螺旋缠绕而形成的一层筒形金属增强体骨架18。
Claims (5)
1、一种金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管，其特征在于复合管管壁连续体材料为非交联耐高温聚乙烯，在连续体中包覆有带孔网结构的有孔洞的钢板卷制焊接的或纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接的或螺旋缠绕或编织钢丝形成的筒形金属增强体骨架。
2、如权利要求1所述的金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管，其特征在于筒形金属增强体骨架的金属表面有聚合物粘结剂层，金属增强体骨架通过聚合物粘结剂层与连续体牢固复合为一体形成管壁。
3、如权利要求1或2所述的金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管，其特征在于在连续体中包覆的有孔网结构的纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接形成的筒形金属增强体骨架中至少有一根纬向缠绕钢丝，纬向钢丝与经向钢丝的焊接点是纬向钢丝和经向钢丝的接触点。
4、如权利要求1或2所述的金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管，其特征在于在连续体中包覆的有孔网结构的螺旋缠绕的钢丝形成的筒形金属增强体骨架是由至少一根钢丝呈左旋或右旋缠绕而成的至少一层钢丝增强层而形成的。
5、如权利要求1或2所述的金属骨架增强的非交联耐高温聚乙烯塑料复合管，其特征在于在连续体中包覆的有孔网结构的编织钢丝形成的筒形金属增强体骨架是由至少二根钢丝呈左旋和/或右旋编织而形成的。
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