CN1239835C - 非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管。包括交联聚乙烯内层和与交联聚乙烯内层复合的非交联耐高温聚乙烯外层。成本低、耐热性及热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、电绝缘性、阻隔性、耐汽油和芳烃性、抗蠕变性能高，热熔性好，使用寿命长，方便加工，利于回收，利于环保。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种塑料复合管，特别涉及的是一种由非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)与交联聚乙烯(PEX)复合而成的复合管道。
背景技术：
交联聚乙烯与不交联聚乙烯比较，特别是制成管道后比较，因聚乙烯经交联，由线形转变为三维网状结构，明显改善了其性能，使交联聚乙烯管道有非常优异的性能，其耐热性及热强度、耐热老化性，耐环境应力开裂性，电绝缘性、阻隔性耐汽油和芳烃性抗蠕变性等都得到较大的提高。因此人们用交联聚乙烯为材料生产各种用途的管道。
但是聚乙烯交联后，不能再熔接不好粘结，或者说与管道连接件熔接连接或粘结连接后，管道管网系统的承压强度与该管道已不等同，所以目前还主要用金属管道连接件来连接交联聚乙烯管道，但寿命又不等同，且经常要维修，也影响了较大径管道的工程应用。
为了发挥交联聚乙烯的优异性能又方便连接且可靠，人们发明了以交联聚乙烯为内层，在其外辟上复合挤出一层热塑性塑料，选择耐温耐压的塑料有聚丁烯(PB)，等规、无规嵌段共聚聚丙烯(PP-R)作外层复合，有了这一层可热熔连接的塑料就克服交联聚乙烯不方便熔接的困难。为了能将上述交联聚乙烯复合管热熔连接或电热熔连接，人们也发明了如专利00220438.X用热塑性塑料制成的热熔接头来连接内层为交联聚乙烯在其端部有一外层为热塑性塑料层的塑料管的技术，以及专利申请号01129001.3的硅烷交联聚乙烯材料制的管道连接件来连接，内层为交联聚乙烯，外层为热塑性塑料的复合管的技术。这两项技术方案，在没有特别说明情况下，我们认为复合管的外层，都建立在一般的热塑性塑料作外层的挤出复合，若选用一般聚乙烯作外层，显然寿命及热强度、热性能都不等同，若选用PB或PP-R存在复合不牢，使用中易分层，使用寿命不等同，不能充分发挥交联聚乙烯的优异性能，我们需要与交联聚乙烯性能等同的且能顺利复合为一体，并有长期热性能的聚合物材料来作复合管的外层，甚至来制作管道连接件，使管件和管材的连接有相同性质和大分子结构的聚合物来相互熔接连接。只有这样的熔接才是可靠并有使用寿命的管道连接。
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口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的长期应力口寿命曲线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DI N16833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。
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。但是该材料的价格较贵，是普通热塑性塑料材料价格的2至3倍，是交联聚乙烯的1.5至2倍，给这种材料的管道的更大范围的推广应用造成了困难。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种成本低、耐热性及热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、电绝缘性、阻隔性、耐汽油和芳烃性、抗蠕变性能高，热熔性好，使用寿命长，方便加工，利于回收，利于环保的非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明管道连接件包括交联聚乙烯内层和与交联聚乙烯内层复合的非交联耐高温聚乙烯外层。
上述的交联聚乙烯内层采用过氧化交联聚乙烯或硅烷交联聚乙烯或可交联硅烷交联聚乙烯制成。
上述的内、外层间有含孔洞的金属骨架增强体，内、外层通过金属骨架增强体的孔洞将金属骨架增强体包覆而复合为一体。
上述的金属骨架增强体为带孔洞的钢板焊接而成或纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接而成，内、外层通过金属骨架增强体上的孔洞和粘结剂层将骨架包覆而复合为一体。
上述的金属骨架增强体包括至少一层在内层外壁编织或呈右旋或左旋缠绕钢丝而形成的钢丝增强层，钢丝表面有粘结剂层，内、外层通过钢丝增强层上的孔洞和钢丝表面的粘结剂层将金属骨架增强体包覆而复合为一体。
本发明充分发挥了交联聚乙烯的性能和利用其较有竞争力的价格，管体材料不全部采用非交联耐高温聚乙烯，而是部分采用交联聚乙烯以降低价格，部分采用PE-RT而方便熔接。本发明的目的之二是采用非交联耐高温聚乙烯来制成管道连接件，可以方便加工和回收利用，利于环保，但采用这种管件来连接交联聚乙烯管材是无法连接的，所以必须用同一种材料即用非交联耐高温聚乙烯来作复合管的外层，才能使该管件能实现可行的管网连接，也即才真正发挥交联聚乙烯管的优异性能和有竞争力的价格。
已有的管件和管材技术方案中，有的为了增加强度，在管壁连续体中加入了钢丝成型或孔网钢板成型的增强金属骨架，使管网系统的承压能力提高，使较高温度下的承压能力折减系数比纯塑料管网减小，实际提高了管网的许用压力，但由于在塑料连续体中加入了金属骨架，且由骨架上的孔洞锁住了塑料，意外的将该复合塑料管的线胀系数降低到接近钢的系数，获得了一个好的有用的性能，但因为钢骨架的引入，同时不同程度的也在管壁中引入了内应力，特别是耐高温的复合管(一般都采用等规或无规嵌段的聚丙烯材料)，使本来耐低温开裂和耐环境应力开裂性能都不太好的聚丙烯材料生产的复合管网的管壁很容易开裂，不能在低温环境下应用。改用耐环境应力开裂性能较好的交联聚乙烯来生产复合管网，又不方便熔接，特别是管件连接件不易与塑料管或外壁复合有热塑性塑料的复合管熔接。为了管网有更好的耐环境应力开裂性能，特别是克服金属骨架引入管壁中产生的内应力，需要有更耐环境应力开裂和克服内应力而不易开裂的塑料材料，而非交联耐高温聚乙烯材料是最适合的材料，至今只见到在纯塑料管和铝塑复合管中应用的报道，还没有用这种料与有孔洞的金属骨架制造复合管的报道，特别是制造能克服上述内应力和环境应力使管材不开裂、承压能力高、耐热性能好的管件和管道组成的管网的报道。为了增加管网的承压能力，我们必须在管壁中增加金属骨架，并且应采取新的方案，使金属骨架有粘剂层并与塑料连续体更好复合为一体，成为真正的复合材料，克服现有管网耐温承压、耐应力开裂能力不够的问题。
加粘结剂的重要作用是使内、外层与骨架增强体成为真正意义的复合材料，共同承担受力，有更好的强度，防止骨架表面与聚合物连续体之间产生可分离的界面，而降低管网承压能力和防水、防腐能力，可以增加管网强度，提高寿命。
本发明成本低、耐热性及热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、电绝缘性、阻隔性、耐汽油和芳烃性、抗蠕变性能高，热熔性好，使用寿命长，方便加工，利于回收，利于环保。
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。
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，交联聚乙烯内层1外周有与之复合的非交联耐高温聚乙烯外层2。
实施例2：
图1给出了本发明实施例2结构示意图。参见图2，交联聚乙烯内层3和非交联聚乙烯外层4间有采用带孔洞的钢板焊接而成的金属骨架增强层5。内、外层通过金属骨架增强层上的孔洞将金属骨架增强体包覆且复合成一体。在复合的两端有粘接树脂封堵形成的端面6。
实施例3：
图3给出了本发明实施例3结构示意图。本实施例3基本与实施例2同。不同处是在金属骨架增强体与内、外层间分别有粘结剂层7、8。
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，在交联聚乙烯内层9与非交联耐高温聚乙烯外层10内采用粘结剂(或粘结剂与聚合物的共混物)包覆的钢丝左旋(或右旋)螺旋缠绕在内层外周形成的金属骨架增强体11且通过其上的粘结剂与内、外层复合为一体。
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，在交联聚乙烯内层12，非交联耐高温聚乙烯外层13与粘结剂(或粘结剂与聚合物的共混物)包覆的钢丝所形成的金属骨架增强体14间分别有粘结剂层15、16。
Claims (5)
1、一种非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管，其特征在于包括交联聚乙烯内层和与交联聚乙烯内层复合的非交联耐高温聚乙烯外层。
2、根据权利要求1所述的非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管，其特征在于交联聚乙烯内层采用过氧化交联聚乙烯或硅烷交联聚乙烯或可交联硅烷交联聚乙烯制成。
3、根据权利要求1或2所述的非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管，其特征在于内、外层间有含孔洞的金属骨架增强体，内、外层通过金属骨架增强体的孔洞将金属骨架增强体包覆而复合为一体。
4、根据权利要求3所述的非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管，其特征在于金属骨架增强体为带孔洞的钢板焊接而成或纬向钢丝缠绕经向钢丝焊接而成，内、外层通过金属骨架增强体上的孔洞和粘结剂层将骨架包覆而复合为一体。
5、根据权利要求3所述的非交联耐高温聚乙烯与交联聚乙烯复合的复合管，其特征在于金属骨架增强体包括至少一层在内层外壁编织或呈右旋或左旋缠绕钢丝而形成的钢丝增强层，钢丝表面有粘结剂层，内、外层通过钢丝增强层上的孔洞和钢丝表面的粘结剂层将金属骨架增强体包覆而复合为一体。
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