CN105542271B - 一种抗刮擦pe复合管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗刮擦PE复合管及其制备方法，属于管材制备技术领域。它包括由普通聚乙烯材料成型的均质聚乙烯管主体，均质聚乙烯管主体表面增加一层交联聚乙烯保护层，其特征在于所述交联聚乙烯保护层厚度为均质聚乙烯管主体壁厚的10～15%。本发明制得的新型抗刮擦PE复合管复合效果好，交联聚乙烯保护层与均质聚乙烯管主体较好地复合成一体，避免了非开挖施工时内管与外管的剥离脱落现象的发生，加工性能优异，工艺难度系数相对较低，生产效率高，而且通过本发明生产工艺得到的产品合格率高，提升了产品质量，外层交联聚乙烯保护层形成空间网状结构，提高管道的整体抗刮擦性能，使用周期长。

Description

一种抗刮擦PE复合管及其制备方法

技术领域

本发明属于管材制备技术领域，具体涉及一种抗刮擦PE复合管及其制备方法，广泛应用于给水、燃气、排污、矿山、化工、电力等非开挖领域。

背景技术

随着非开挖铺设以及无砂铺设的快速发展，PE管道以其优异的柔韧性成为非开挖和无砂铺设管道的首选。然而，施工过程中人为的拖拽引起的刮伤以及周围环境例如石头等尖锐物体顶住管材外表面造成的点载荷，都会形成应力集中区而产生银纹，银纹可进一步增长发展成裂纹而导致管道破坏。因此提高管道外表面的抗刮擦性能非常重要，可避免管道留下划痕而埋下安全隐患。

国内外针对PE管材抗刮擦方面的研究有很多。最为普遍的是超韧PE100-RC材料（己烯-乙烯共聚的双峰分子量分布的聚乙烯）的开发，目前主要的PE100-RC材料包括道达尔石化的XRC20B XSC50 Orange和北欧化工的HS3490-LS-H。济南长虹则有超高分子量超韧增强聚乙烯管道等。这类产品抗刮擦性能提升有限，且产品造价普遍较高，不易大范围推广。另外，在PE管表面复合聚丙烯（PP）防护层，外层PP可一定程度上阻止管道损伤以及内层PE的裂纹。但外层PP低温脆性大，与内层PE有明显分层现象，在非开挖铺设时因拖拽易造成移位、脱落等，而起不到保护层的作用，且其连接时需要剥层熔接，操作不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种耐刮擦、抗蠕变且连接方便的抗刮擦PE复合管及其制备方法，它主要用于给水、燃气、排污、矿山、化工、电力等非开挖铺设领域。

所述的一种抗刮擦PE复合管，包括由普通聚乙烯材料成型的均质聚乙烯管主体，其特征在于均质聚乙烯管主体表面增加一层交联聚乙烯保护层，其特征在于所述交联聚乙烯保护层厚度为均质聚乙烯管主体壁厚的10～15%。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于所述均质聚乙烯管主体的强度为PE100级材料或者PE80级材料。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于所述交联聚乙烯保护层由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯90~100份 硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份

遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5 份 抗氧剂1010 0.1~0.5份

抗氧剂168 0.1~0.5份 线性低密度聚乙烯 2~6份。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于所述交联聚乙烯保护层由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯92~98份 硅酮类外润滑添加剂0.08~0.16份

遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.2~0.4份 抗氧剂1010 0.2~0.4份

抗氧剂168 0.2~0.4份 线性低密度聚乙烯 3-5份。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于所述交联聚乙烯保护层由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯95份 硅酮类外润滑添加剂0.12份

遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.3 份 抗氧剂1010 0.3份

抗氧剂168 0.3份 线性低密度聚乙烯 4份。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于所述遥爪型亲水基团聚合物添加剂为羧甲基纤维素钠。

所述的一种抗刮擦PE复合管，其特征在于硅酮类外润滑添加剂为聚二甲基硅氧烷。

所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于所述生产工艺如下：按配比将交联聚乙烯保护层的材料各组分搅拌均匀后，加入挤出机内采用反应挤出工艺，在均质聚乙烯管主体外层共挤一层轻度交联的交联聚乙烯保护层，形成紧密复合的一体结构，得到抗刮擦PE复合管，交联聚乙烯保护层采用自主交联工艺，该交联聚乙烯外保护层放置6-12天即能达到65%以上的交联度。

所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于反应挤出交联聚乙烯保护层的工艺温度为140~230℃，轻度交联的交联度≤15%。

所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于挤出机反应挤出交联聚乙烯保护层的螺杆转速20rpm~100rpm，熔压控制在15~30MPa。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明得到的一种抗刮擦PE复合管，以交联聚乙烯作为外保护层，由于采用了特殊的交联聚乙烯添加剂遥爪型亲水基团聚合物，能够与聚合物分子链上的硅醇反应，阻止硅醇与硅醇之间发生的交联反应，从而阻止聚合物熔体粘度升高，解决了交联聚乙烯管材生产过程中，特别是大口径（D＞63mm）管材挤出生产过程中的预交联现象，使管材内外壁表面光滑，生产连续性提高；同时由于遥爪型亲水基团聚合物的存在，在静置过程中对空气中水分的吸附，从而加速硅醇的交联，使得交联聚乙烯放置一段时间后即可达到较高的交联度；

2）本发明的交联聚乙烯保护层采用自主交联工艺，即不需要通过热水或者热蒸汽提高外层PEX-b的交联度，直接放置12天可达到65%以上的交联度，省去了高温水浴或蒸汽蒸煮的步骤，使本发明的复合管生产方法相对简洁，便于加工操作，而且反应挤出工艺温度为140~230℃，螺杆转速20rpm~100rpm，熔压控制在15~30MPa，能避免产生杂质；

3）本发明制得的抗刮擦PE复合管复合效果好，交联聚乙烯保护层与均质聚乙烯管主体较好地复合成一体，避免了非开挖施工时内管与外管的剥离脱落现象的发生，加工性能优异，工艺难度系数相对较低，生产效率高，而且通过本发明生产工艺得到的产品合格率高，提升了产品质量，外层交联聚乙烯保护层形成空间网状结构，提高管道的整体抗刮擦性能，使用周期长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A方向的横截面图。

图中：1-均质聚乙烯管主体，2-交联聚乙烯保护层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

如图1和图2所示，本发明的一种抗刮擦PE复合管，包括由普通聚乙烯材料成型的均质聚乙烯管主体1，该均质聚乙烯管主体1表面增加一层交联聚乙烯保护层2，且交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的10～15%，该均质聚乙烯管主体1的强度为PE100级材料或者PE80级材料；所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：交联聚乙烯90~100份、硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份、遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5 份 抗氧剂1010 0.1~0.5份、抗氧剂168 0.1~0.5份、线性低密度聚乙烯 2~6份；

其制备方法如下：按配比将交联聚乙烯保护层2的材料各组分搅拌均匀后，加入挤出机内采用反应挤出工艺，140~230℃温度下在均质聚乙烯管主体1外层共挤一层轻度交联的交联聚乙烯保护层2，轻度交联为交联度≤15%，形成紧密复合的一体结构，所述挤出机反应挤出交联聚乙烯保护层2的螺杆转速20rpm~100rpm，熔压控制在15~30MPa，得到抗刮擦PE复合管，交联聚乙烯保护层2采用自主交联工艺，该交联聚乙烯外保护层放置6-12天即能达到65%以上的交联度。

实施例1：

交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的10%，所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯90份、聚二甲基硅氧烷0.05份、羧甲基纤维素钠 0.1 份 抗氧剂10100.1份、抗氧剂168 0.1份、线性低密度聚乙烯 2份；

其制备方法如下：按配比将交联聚乙烯保护层2的材料各组分搅拌均匀后，加入挤出机内采用反应挤出工艺，140~230℃温度下在均质聚乙烯管主体1外层共挤一层交联度为15%的交联聚乙烯保护层2，形成紧密复合的一体结构，所述挤出机反应挤出交联聚乙烯保护层2的螺杆转速20rpm~100rpm，熔压控制在15~30MPa，得到抗刮擦PE复合管，交联聚乙烯保护层2采用自主交联工艺，该交联聚乙烯外保护层放置6-12天即能达到65%以上的交联度。

实施例2：

交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的15%，所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯100份、聚二甲基硅氧烷0.2份、羧甲基纤维素钠 0.5 份 抗氧剂10100.5份、抗氧剂168 0.1份、线性低密度聚乙烯 6份；

制备方法同实施例1，其轻度交联的交联度为12%。

实施例3：

交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的12%，所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯92份 聚二甲基硅氧烷0.08份

羧甲基纤维素钠 0.4份 抗氧剂1010 0.4份

抗氧剂168 0.2份 线性低密度聚乙烯 5份。

制备方法同实施例1，其轻度交联的交联度为14%。

实施例4：

交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的13%，所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯98份 聚二甲基硅氧烷0.16份

羧甲基纤维素钠 0.2份 抗氧剂1010 0.2份

抗氧剂168 0.4份 线性低密度聚乙烯 3份。

制备方法同实施例1，其轻度交联的交联度为11%。

实施例5：

交联聚乙烯保护层2厚度为均质聚乙烯管主体1壁厚的12%，所述交联聚乙烯保护层2由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯95份 聚二甲基硅氧烷0.12份

羧甲基纤维素钠 0.3 份 抗氧剂1010 0.3份

抗氧剂168 0.3份 线性低密度聚乙烯 4份。

制备方法同实施例1，其轻度交联的交联度为15%。

本发明将实施例制得的新型抗刮擦PE复合管与普通的PE100均质管的交联度、磨耗及抗刮擦性能进行了相应的对比，其结果如表1所示。

表1 本发明的复合管与PE100均质管的性能参数对比表

	交联度/%	磨耗/%	抗刮擦性能
				实施例1	67.3	0.86	+++
实施例2	73.4	0.63	+++
				实施例3	69.6	0.71	+++
实施例4	70.2	0.75	+++
				实施例5	71.4	0.66	+++
PE100均质管	/	1.25	+

从表1中可以看出，其交联度大大高于普通的PE100均质管，磨耗率比普通的PE100均质管小，且其抗刮擦性能远远高于PE100均质管，本发明的PE复合管，不但复合效果好，外表交联聚乙烯保护层易与聚乙烯管体较好地复合成一体，避免了非开挖施工时内管与外管的剥离脱落现象的发生，而且加工性能优异，工艺难度系数相对较低，生产效率高，所生产出的产品合格率高，提升了产品质量，外层交联聚乙烯保护层形成空间网状结构，提高管道的整体抗刮擦性能，使用周期长。

Claims (5)

1.一种抗刮擦PE复合管的制备方法，所述抗刮擦PE复合管包括由普通聚乙烯材料成型的均质聚乙烯管主体（1），均质聚乙烯管主体（1）表面增加一层交联聚乙烯保护层（2），所述交联聚乙烯保护层（2）厚度为均质聚乙烯管主体（1）壁厚的10～15%，所述均质聚乙烯管主体（1）的强度为PE100级材料或者PE80级材料，所述交联聚乙烯保护层（2）由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯90~100份； 硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5 份；抗氧剂1010 0.1~0.5份；抗氧剂168 0.1~0.5份；线性低密度聚乙烯 2~6份；所述遥爪型亲水基团聚合物添加剂为羧甲基纤维素钠；硅酮类外润滑添加剂为聚二甲基硅氧烷；

其特征在于所述生产工艺如下：按配比将交联聚乙烯保护层（2）的材料各组分搅拌均匀后，加入挤出机内采用反应挤出工艺，在均质聚乙烯管主体（1）外层共挤一层轻度交联的交联聚乙烯保护层（2），形成紧密复合的一体结构，得到抗刮擦PE复合管，交联聚乙烯保护层（2）采用自主交联工艺，该交联聚乙烯外保护层放置6-12天即能达到65%以上的交联度。

2.根据权利要求1所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于反应挤出交联聚乙烯保护层（2）的工艺温度为140~230℃，轻度交联的交联度≤15%。

3.根据权利要求1所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于挤出机反应挤出交联聚乙烯保护层（2）的螺杆转速20rpm~100rpm，熔压控制在15~30MPa。

4.根据权利要求1所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于所述交联聚乙烯保护层（2）由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯92~98份 硅酮类外润滑添加剂0.08~0.16份

遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.2~0.4份 抗氧剂1010 0.2~0.4份

抗氧剂168 0.2~0.4份 线性低密度聚乙烯 3-5份。

5.根据权利要求1所述的抗刮擦PE复合管的制备方法，其特征在于所述交联聚乙烯保护层（2）由以下重量份的原料组分制成：

交联聚乙烯95份 硅酮类外润滑添加剂0.12份

遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.3 份 抗氧剂1010 0.3份

抗氧剂168 0.3份 线性低密度聚乙烯 4份。