CN213393933U - 超高分子多层抗压聚烯烃复合管 - Google Patents
超高分子多层抗压聚烯烃复合管 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管；具有聚乙烯层、改性超高分子抗压层、高强度接枝融合层、经纬合金网抗压层、PISH抗划破层；聚乙烯层位于改性超高分子抗压层的内部，在高强度接枝融合层之间布置经纬合金网抗压层，PISH抗划破层为最外层。本实用新型具有抗高压、抗划破、超耐磨、卫生、无毒和长期抗蠕变等优良性能。超高分子多层抗压聚烯烃复合管应用领域广泛，适用于城市自来水、农村农业饮用水及灌溉用管、化工化学耐腐蚀特殊工艺管、冶金矿山耐磨管等多个领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及聚烯烃复合管领域，具体来讲是一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管。
背景技术
随着国家经济形势的发展，各行各业要求高性能的高压管道越来越迫切，现有结构的复合管在综合性能上已不能满足实际需求。
实用新型内容
因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管；具有抗高压、抗划破、超耐磨、卫生、无毒和长期抗蠕变等优良性能。超高分子多层抗压聚烯烃复合管应用领域广泛，适用于城市自来水、农村农业饮用水及灌溉用管、化工化学耐腐蚀特殊工艺管、冶金矿山耐磨管等多个领域。
本实用新型是这样实现的，构造一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管，其特征在于：具有聚乙烯层、改性超高分子抗压层、高强度接枝融合层、经纬合金网抗压层、PISH抗划破层；聚乙烯层位于改性超高分子抗压层的内部，在高强度接枝融合层之间布置经纬合金网抗压层，PISH抗划破层为最外层。
根据本实用新型所述超高分子多层抗压聚烯烃复合管，其特征在于：PSIH抗划破层（深蓝色）：材料采用聚硅氧烷-超高分子量聚乙烯为主体的改性聚烯烃管道级材料（简称PSI-UHMWPE）；
高强度接枝融合层：材料采用马来酸苷（PE-g-MAH）接枝和专用相容剂改性的高强度粘结剂；
经纬合金网增强层：材料采用高强度镀铬柔性合金丝，经过特殊工艺57°经纬多层网格缠绕；
改性超高分子抗压层：材料采用纳米改性超高分子量（UHMWPE）聚乙烯；
双峰聚乙烯层（白色）：材料采用双峰聚乙烯（HDPE）。
本实用新型具有如下优点：超高分子多层抗压复合管具有抗高压、抗划破、超耐磨、卫生、无毒和长期抗蠕变等优良性能。超高分子多层抗压聚烯烃复合管应用领域广泛，适用于城市自来水、农村农业饮用水及灌溉用管、化工化学耐腐蚀特殊工艺管、冶金矿山耐磨管等多个领域。
附图说明
图1是本实用新型产品结构示意图；
图2应变分析图缠绕角度分析图；
图3为FTIR测试谱图；
图4为接触角表征测试示意图；
图5为粘结剂用量分析示意图；
图6是T型剥离后表面SEM照片示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图6对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型通过改进在此提供一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管，其特征在于：具有聚乙烯层1、改性超高分子抗压层2、高强度接枝融合层3、经纬合金网抗压层4、PISH抗划破层5；聚乙烯层1位于改性超高分子抗压层2的内部，在高强度接枝融合层3之间布置经纬合金网抗压层4，PISH抗划破层5为最外层。
PSIH抗划破层（深蓝色）：材料采用聚硅氧烷-超高分子量聚乙烯为主体的改性聚烯烃管道级材料（简称PSI-UHMWPE）；高强度接枝融合层：材料采用马来酸苷（PE-g-MAH）接枝和专用相容剂改性的高强度粘结剂；经纬合金网增强层：材料采用高强度镀铬柔性合金丝，经过特殊工艺57°经纬多层网格缠绕。
改性超高分子抗压层：材料采用纳米改性超高分子量（UHMWPE）聚乙烯；
双峰聚乙烯层（白色）：材料采用双峰聚乙烯（HDPE）。
产品特性：超高分子多层抗压聚烯烃复合管通过多层高性能材料的复合，具有以下多方面突出优异的性能：
1、承压能力强：超高分子多层抗压聚烯烃复合管通过多层抗压层增强结构设计和复合工艺，大大提高了产品的抗压能力，最高爆破压力可达18Mpa。
浙江大学建筑工程学院结构工程研究所通过Halpin—Tsai模型对超高分子多层抗压聚烯烃复合管承压能力进行了研究。
第一步:试验分析了材料应变性能和最佳缠绕角度。分析图如图2：
通过以上理论分析可看出，缠绕角度57°时，两层复合材料的应变保持了最完美的一致性，使得多层复合材料抗压性能实现了1+1大于2 的效果。
第二步：取5根超高分子多层抗压聚烯烃复合管做内压爆破试验，试验方法参照ASTM D1599。试验管道长度为0．96m，两端采用可拆卸式密封不锈钢夹具。由于PE材料具有粘弹性，加载历程应在较短时间内完成，加载速度控制在0.3MPa／S，试验环境温度控制在23士2℃。试验图如下：
通过试验，使用Halpin—Tsai模型分别对管道爆破值进行了分析如下：
表1 实际爆破值表 Mpa
表2 理论、有限元、实际爆破值 Mpa
通过Halpin—Tsai模型分析，理论值与有限元分析值和实际测试值对比结果吻合度非常高，表明超高分子多层抗压聚烯烃复合管通过57°经纬网络缠绕镀铬柔性合金丝和共挤纳米改性超高分子聚乙烯层后，最高爆破压力值可达18Mpa。
、抗划痕、耐磨性好：
在施工过程中，管材不可避免会滚动、拖曳等，普通塑料管（如PE管、钢丝管）则会造成划伤，磨损，钢丝管甚至会漏出钢丝等，造成管材壁厚变薄，钢丝腐蚀等，进而承受压力变小，管材破裂等现象。
超高分子多层抗压聚烯烃复合管外层采用PSI-UHMWPE管道级材料，完全避免了以上现象。
PSI-UHMWPE管道级材料耐磨及抗划痕能力根据QB/T 2668–2004《超高分子量聚乙烯管材》附录B“砂浆磨损率试验方法”，测试了PSI-UHMWPE管道级材料在不同工况条件下与其他普通材料抗划痕及耐磨性能。
下表为 砂浆耐耗试验结果一
下表为 砂浆耐耗试验结果二
下表为 砂浆耐耗试验结果三
通过以上试验可看出，PSI-UHMWPE管道级材料具有超强耐磨、抗划痕能力，超高分子多层抗压聚烯烃复合管外层采用了PSI-UHMWPE管道级材料，完美融合了材料的优良性能，确保在施工过程中管道外层抗划痕、耐磨能力超强。
3、剥离强度和蠕变性能优异：高强度粘结层采用了我公司与某材料高级研究所共同研发的马来酸苷（PE-g-MAH）接枝改性高强度粘结剂，确保了超高分子多层抗压聚烯烃复合管剥离强度高，抗蠕变能力强。
对马来酸苷（PE-g-MAH）接枝改性高强度粘结剂进行了以下几方面的测试与分析：
图3为FTIR测试，图4为接触角表征测试；通过以上两方面分子，可看出PE分子成功接上马来酸苷（PE-g-MAH）基团，并且具有极强的极性，理论上证明了粘结剂的超强粘结性能。
图5为粘结剂用量分析，图6为T型剥离后表面SEM照片；
从以上两方面分子可看出，使用6份粘结剂时，超高分子多层抗压聚烯烃复合管的剥离强度最优。
结论：通过以上几方面的分析，马来酸苷（PE-g-MAH）接枝改性高强度粘结剂具有极强的粘结性能，确保了超高分子多层抗压聚烯烃复合管剥离强度高、长期抗蠕变性能优良。
4、优良的耐腐蚀性能：超高分子多层抗压聚烯烃复合管内外层材料都超越了普通聚乙烯优良的耐腐蚀性能，耐酸、碱和其他腐蚀性化学介质以及电化学腐蚀能力极强。
5、水力特性优异：超高分子多层抗压聚烯烃复合管内壁当量粗糙度为0．0015—0．015ram之间，而钢管的当量粗糙度一般情况下为0．19nHn(一般三年后，钢管由于腐蚀，结垢，其水力特性变差，内壁当量粗糙度按0．6mm计算)故管内壁光滑不易结垢，输送阻力小，节能效果好，输送能力比钢管等传统管道提高20--30％。
6、抗冲击能力强：具有极好的抗冲击性能和柔韧性，管道弹性变形可达60-80%，延伸率达400%以上。
7、耐候性好：埋地用时，耐候性比普通聚乙烯管更优越，在一40℃的低温下，不会有物性变化，不会发生冻裂。一年四季都可使用，夏季使用不结露，冬季使用外壁不需保温(导热系数为钢的1／200)。
8、连接施工：连接方便、施工快捷、费用低。
物理力学性能
六、管道连接：
1、新型电熔连接：管道内介质第一道密封采用橡胶圈，第二道利用镶嵌在连接处接触面内壁和外壁的电热元件通电后产生的高温，将接触面熔接成整体的电热熔连接方法。单一橡胶圈连接结合电热熔连接工艺，由电热熔将管材管件熔接成整体，克服了单一橡胶圈接口易脱节、沉降苛载低、易轴向位移、抗水推力较差、承压低的不足，外侧结合电热熔也解决了复杂的土壤环境对橡胶圈寿命影响。第一道密封采用橡胶圈克服了普通电热熔易受人为、环境、可承入深度浅、易位移、繁杂施工工序等影响，易造成局部虚熔接。胶圈、电熔两种密封措施相结合，起到较强的性能互补并克服了各自的不足，配合防位移安全区，更是大幅提高了管道系统接口安全。
2、新型内嵌式翻边法兰连接：在管材两端通过特殊工艺嵌入金属法兰，配套防腐法兰片，现场施工无需专用焊接设备，直接通过三元聚丙橡胶密封圈和螺栓连接，密封安全、可靠。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种超高分子多层抗压聚烯烃复合管，其特征在于：具有聚乙烯层（1）、改性超高分子抗压层（2）、高强度接枝融合层（3）、经纬合金网抗压层（4）、PISH抗划破层（5）；聚乙烯层（1）位于改性超高分子抗压层（2）的内部，在高强度接枝融合层（3）之间布置经纬合金网抗压层（4），PISH抗划破层（5）为最外层。
2.根据权利要求1所述超高分子多层抗压聚烯烃复合管，其特征在于：PSIH抗划破层采用聚硅氧烷-超高分子量聚乙烯为主体的改性聚烯烃管道级材料；
高强度接枝融合层采用马来酸苷接枝和相容剂改性的高强度粘结剂；
经纬合金网增强层采用高强度镀铬柔性合金丝；
改性超高分子抗压层采用纳米改性超高分子量聚乙烯；
双峰聚乙烯层采用双峰聚乙烯。
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