專利名稱：：超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材及其制造方法。
背景技術(shù)：
：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管材耐磨、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，表面極性低，屬難溶解、難粘接材料，特別適合于輸送具有腐蝕性、粘附性、強(qiáng)磨損性的流體物料。但存在抗拉、抗剪切強(qiáng)度低、抗蠕變能力差的不足，導(dǎo)致其應(yīng)用受限。增韌聚氯乙烯(PVC)材料抗拉、抗沖擊強(qiáng)度高、剛性好，但其耐磨性、抗粘附性、耐溶劑性能遠(yuǎn)不及超高分子量聚乙烯管，難以達(dá)到有關(guān)衛(wèi)生技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其應(yīng)用亦受到限制?，F(xiàn)有技術(shù)中的金屬塑料復(fù)合管材，消耗大量金屬材料，加工過(guò)程需要翻邊、焊接法蘭等制造工藝，管材重，外壁仍然存在腐蝕問(wèn)題；不同高分子材料膠接復(fù)合管材，結(jié)合強(qiáng)度低，且加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種既具有超高分子量聚乙烯管材的耐磨、耐腐蝕、難粘附的特性，又具有增聚氯乙烯材料的強(qiáng)度高、抗蠕變的優(yōu)良性能，管材重量輕、外壁耐腐蝕，內(nèi)管、外壁結(jié)合牢固的理想的超高分子量聚乙烯聚氯乙烯復(fù)合管材。本發(fā)明的目的還在于提供一種本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造工藝簡(jiǎn)單、復(fù)合強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低的制造方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯內(nèi)管和聚氯乙烯外壁復(fù)合而成，其中a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分①粘均分子量^150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100②分子量2000-10000的聚乙烯蠟1-10b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)100抗沖擊改性劑0-15熱穩(wěn)定劑0.5-8潤(rùn)滑劑0.07-1顏料適量。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)巧妙構(gòu)思，將超高分子量聚乙烯內(nèi)管與改性聚氯乙烯外壁復(fù)合在一起，二者取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使本發(fā)明的復(fù)合管材既具有超高分子量聚乙烯管的優(yōu)異特性，如耐磨性、抗粘附性、化學(xué)穩(wěn)定性、低摩擦系數(shù)及衛(wèi)生性，也具有聚氯乙烯管材優(yōu)良的抗沖擊性能、抗蠕變性能、耐老化性，并且抗拉強(qiáng)度高，剛性好的性能特征。管材的耐壓強(qiáng)度明顯提高，增強(qiáng)了其抗蠕變和抗破壞能力，使之特別適合于強(qiáng)腐蝕和高磨損漿料，使用壽命比無(wú)縫鋼管提高幾倍至十幾倍；由于這種管材內(nèi)壁的不粘附性和磨擦系數(shù)小，可降低輸送阻力，可用于長(zhǎng)距離輸送；由于這種管材的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼小100多倍，大大降低了輸送管路的保溫和加熱要求，適合于寒冷地帶和冬季原油及其它物料的輸送；這種管材符合衛(wèi)生性要求，可用于自來(lái)水的上水管；從而完成了本發(fā)明的任務(wù)。本發(fā)明的目的還可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到本發(fā)明的超高分子量聚乙烯聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯內(nèi)管和聚氯乙烯外壁熱熔復(fù)合而成，其中a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分①粘均分子量200-500萬(wàn)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100②分子量2000-10000的聚乙烯蠟3_7b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)100抗沖擊改性劑5-12熱穩(wěn)定劑0.8-7.0潤(rùn)滑劑0.1-0.8顏料適量。是本發(fā)明公開(kāi)的一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案，其中熱熔復(fù)合對(duì)提高內(nèi)管、外壁的結(jié)合強(qiáng)度提供了技術(shù)支持。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之抗沖擊改性劑是從甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯共聚物(ACR)中選擇出來(lái)的一種或二者組合物。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之熱穩(wěn)定劑是鉛鹽系列穩(wěn)定劑或其它常用PVC熱穩(wěn)定劑。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之潤(rùn)滑劑是硬脂酸。為了提高超高分子量聚乙烯的加工性能，超高分子量聚乙烯內(nèi)管原料組分中可不用聚乙烯蠟而加入5-10重量份的液晶高分子材料和5-15重量份的增強(qiáng)劑。所述液晶高分子材料選用LCP-2125、LCP-4008或LCP-4008L等，所述增強(qiáng)劑采用蒙脫土、三氧化二鋁、碳化硅和/或重晶石等粉體。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯內(nèi)管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=i:io-io:i。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯內(nèi)管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=3:io-io:3。是優(yōu)選的技術(shù)方案。下面提供一種本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造方法，其特征在于包括如下步驟a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管的制造①配料準(zhǔn)確稱取粘均分子量^150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100重量份，分子量2000-10000的聚乙烯蠟1-10重量份混勻，備用；②擠出成型將步驟①混合均勻的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蠟混合物送入螺桿擠出機(jī)，經(jīng)管材模具擠出成型，主要操作條件擠出機(jī)料筒溫度8(TC_2001:，模具溫度150°C-220°C，模具冷卻定型段和芯棒的溫度控制在60°C-100°C之間，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為l-20rpm;③定型、牽引、切斷步驟②成型后的超高分子量聚乙烯內(nèi)管，采用塑料加工傳統(tǒng)工藝，定型、牽引、切斷，得到超高分子量聚乙烯內(nèi)管；b.超高分子量聚乙烯內(nèi)管與聚氯乙烯外壁的復(fù)合①配料準(zhǔn)確稱取聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂100重量份、沖擊改性劑5-15重量份、熱穩(wěn)定劑0.5-5.0重量份、潤(rùn)滑劑0.07-1.0重量份，顏料適量，投入高速混料機(jī)中，混合至90°C_1301:，放入冷卻混料機(jī)中，攪拌下冷卻至601:以下，備擠出復(fù)合用；②擠出成型復(fù)合采用雙螺桿擠出機(jī)，采用專用的復(fù)合模具擠出成型，同時(shí)與超高分子量聚乙烯內(nèi)管熱熔復(fù)合在一起，操作條件擠出機(jī)料筒溫度130°C-18(TC，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速10-25rpm;復(fù)合模具溫度控制在140°C_2201:，模具的壓縮比選擇3-10;③牽引、定型、冷卻定型模具通入冷卻水將復(fù)合管冷卻到6(TC以下，采用PVC加工的常用設(shè)備牽引、定型、冷卻。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造方法，其特征在于步驟b②中所述之專用復(fù)合模具，包括中空芯棒l，超高分子量聚乙烯管從中穿過(guò)；芯棒帶有隔熱夾層2，以防止超高分子量聚乙烯內(nèi)管熱變形；外套4長(zhǎng)于芯棒1，并在末端收縮，以使PVC合金材料緊緊包敷在超高分子量聚乙烯內(nèi)管的外壁；采用側(cè)進(jìn)料方式。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造方法，其特征在于適用于超高分子量聚乙烯聚氯乙烯復(fù)合管件的制造。本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材及其制造方法相比現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，并能產(chǎn)生如下技術(shù)效果1.提供了一種既具有超高分子量聚乙烯管材的耐磨、耐腐蝕、難粘附的特性，又具有增韌聚氯乙烯材料的強(qiáng)度高、抗蠕變的優(yōu)良性能，管材重量輕、外壁耐腐蝕，內(nèi)管、外壁結(jié)合牢固的理想的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材。2.提供了一種超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造工藝簡(jiǎn)單、復(fù)合強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低的制造方法。3.避免了單獨(dú)使用超高分子量聚乙烯或單獨(dú)使用聚氯乙烯為主要成分制造的管材性能方面的缺陷，解決了不同材料的塑料管材之間的復(fù)合工藝復(fù)雜和復(fù)合強(qiáng)度低的問(wèn)題。圖1是超高分子量聚乙烯內(nèi)管與改性聚氯乙烯復(fù)合專用模具結(jié)構(gòu)示意圖圖中，1-中空芯棒，2_芯棒隔熱層，3_芯棒過(guò)渡段，4_復(fù)合專用模具外套，5_口模收縮段，6-側(cè)面進(jìn)料口，7-復(fù)合管，8-空氣吹入口。具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1制造外徑110mm、內(nèi)徑96mm的超高分子量聚乙烯改性聚氯乙烯復(fù)合管其特征在于包括如下步驟a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管的制造①配料準(zhǔn)確稱取粘均分子量250萬(wàn)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)50公斤，分子量3000-5000的聚乙烯蠟2.5公斤混勻，備用；②擠出成型將步驟①混合均勻的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蠟混合物送入螺桿擠出機(jī)，經(jīng)管材模具擠出成型，主要操作條件料筒溫度，°C—區(qū)120，二區(qū)160，三區(qū)150，四區(qū)190;模具溫度，°C—區(qū)160，二區(qū)190，三區(qū)210，四區(qū)80;模具冷卻定型段和芯棒的溫度控制在80°C，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為25rpm;③定型、牽弓l、切斷步驟②成型后的超高分子量聚乙烯內(nèi)管，采用塑料加工傳統(tǒng)工藝，定型、牽引、切斷，得到超高分子量聚乙烯內(nèi)管；b.超高分子量聚乙烯內(nèi)管與聚氯乙烯外壁的復(fù)合①配料準(zhǔn)確稱取聚氯乙烯(PVC)S-1000樹(shù)脂100公斤、沖擊改性劑MBS樹(shù)脂(B-56)10公斤、熱穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛0.85公斤、二鹽基硬脂酸鉛0.2公斤，潤(rùn)滑劑硬脂酸0.4公斤，炭黑0.05公斤，投入高速混料機(jī)中，混合逐漸升至12(TC，放入冷卻混料機(jī)中，攪拌下冷卻至6(TC以下，備擠出復(fù)合用；②擠出成型復(fù)合采用雙螺桿擠出機(jī)，采用專用的復(fù)合模具擠出成型，同時(shí)與超高分子量聚乙烯內(nèi)管熱熔復(fù)合在一起，操作條件料筒溫度，°C—區(qū)140，二區(qū)160，三區(qū)180，四區(qū)180;模具溫度t:—區(qū)150，二區(qū)170，三區(qū)180，四區(qū)200;擠出機(jī)轉(zhuǎn)速20rpm;，模具的壓縮比選擇6;③牽引、定型、冷卻定型模具通入冷卻水將復(fù)合管冷卻到6(TC以下，采用PVC加工的常用設(shè)備牽引、定型、冷卻。從復(fù)合模具的中空芯棒1處連續(xù)吹入空氣來(lái)冷卻超高分子量聚乙烯管的內(nèi)壁，以防止內(nèi)管熱變形。牽引機(jī)牽引復(fù)合管進(jìn)入定型模具中，在定型模具通入冷卻水將復(fù)合管冷卻到6(TC以下。PVC合金材料外管經(jīng)過(guò)牽引拉伸和冷卻收縮后，緊緊包敷在超高分子量聚乙管上并與之成為一體，得到超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材。步驟b②中所述之專用復(fù)合模具，包括中空芯棒l，超高分子量聚乙烯管從中穿過(guò)；芯棒帶有隔熱夾層2，以防止超高分子量聚乙烯內(nèi)管熱變形；外套4長(zhǎng)于芯棒1，并在末端收縮(5為口模收縮段)，以使PVC合金材料緊緊包敷在超高分子量聚乙烯內(nèi)管的外壁；采用側(cè)進(jìn)料方式。實(shí)施例2-7按照實(shí)施例1的方法和步驟，采用表1的以原料重量份計(jì)的配方制造本發(fā)明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求一種超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯內(nèi)管和改性聚氯乙烯外壁復(fù)合而成，其中a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分①粘均分子量≥150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯100②分子量2000-10000的聚乙烯蠟1-10b.改性聚氯乙烯外壁包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分聚氯乙烯樹(shù)脂100抗沖擊改性劑0-15熱穩(wěn)定劑0.5-8潤(rùn)滑劑0.07-1顏料適量。2.根據(jù)權(quán)利要求l的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于其中a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分①粘均分子量200-600萬(wàn)的超高分子量聚乙烯100②分子量2000-10000的聚乙烯蠟3-7b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分聚氯乙烯樹(shù)脂100抗沖擊改性劑5-12熱穩(wěn)定劑0.8-7潤(rùn)滑劑0.1-0.8顏料適量。3.根據(jù)權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之抗沖擊改性劑是從甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、丙烯酸酯共聚物中選擇出來(lái)的一種或其任意兩種以上組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之熱穩(wěn)定劑是鉛鹽系列穩(wěn)定劑或其它常用PVC熱穩(wěn)定劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于b中所述之潤(rùn)滑劑是硬脂酸。6.根據(jù)權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于a中所述之超高分子量聚乙烯內(nèi)管的聚乙烯蠟用下述材料代替，以重量份數(shù)計(jì)液晶高分子材料5-10增強(qiáng)劑5-15。7.根據(jù)權(quán)利要求6的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于所述液晶高分子材料選用LCP-2125、LCP-4008或LCP-4008L，所述增強(qiáng)劑采用蒙脫土、三氧化二鋁、碳化硅或重晶石。8.根據(jù)權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯內(nèi)管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=i:io-io:i。9.一種權(quán)利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造方法，其特征在于包括如下步驟a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管的制造①配料準(zhǔn)確稱取粘均分子量^150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯100重量份，分子量2000-10000的聚乙烯蠟1-10重量份混勻，備用；②擠出成型將步驟①混合均勻的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蠟混合物送入螺桿擠出機(jī)，經(jīng)管材模具擠出成型，主要操作條件擠出機(jī)料筒溫度IO(TC_2001:，模具溫度150°C-210"，模具冷卻定型段和芯棒的溫度控制在6(TC-IO(TC之間，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為10-30rpm;③定型、牽引、切斷步驟②成型后的超高分子量聚乙烯內(nèi)管，采用塑料加工傳統(tǒng)工藝，定型、牽引、切斷，得到超高分子量聚乙烯內(nèi)管；b.超高分子量聚乙烯內(nèi)管與聚氯乙烯外壁的復(fù)合①配料準(zhǔn)確稱取聚氯乙烯樹(shù)脂100重量份、沖擊改性劑5-15重量份、熱穩(wěn)定劑0.5-8.0重量份、潤(rùn)滑劑0.07-1.0重量份，顏料適量，投入高速混料機(jī)中，混合至90°C_130°C，放入冷卻混料機(jī)中，攪拌下冷卻至6(TC以下，備擠出復(fù)合用；②擠出成型復(fù)合采用雙螺桿擠出機(jī)，采用專用的復(fù)合模具擠出成型，同時(shí)與超高分子量聚乙烯內(nèi)管熱熔復(fù)合在一起，操作條件擠出機(jī)料筒溫度130°C-18(TC，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速10-25rpm;復(fù)合模具溫度控制在140°C_2201:，模具的壓縮比選擇3-10;③牽引、定型、冷卻定型模具通入冷卻水將復(fù)合管冷卻到8(TC以下，采用PVC加工的常用設(shè)備牽引、定型、冷卻。10.根據(jù)權(quán)利要求9的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材的制造方法，其特征在于步驟b②中所述之專用復(fù)合模具，包括中空芯棒(l)，超高分子量聚乙烯管從中穿過(guò)，芯棒帶有隔熱夾層(2)，外套(4)長(zhǎng)于芯棒(l)，并在末端收縮，采用側(cè)進(jìn)料方式。全文摘要本發(fā)明是一種超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材及其制造方法。由超高分子量聚乙烯內(nèi)管和聚氯乙烯外壁復(fù)合而成，其中a.超高分子量聚乙烯內(nèi)管包括如下以重量份數(shù)計(jì)的原料組分①粘均分子量≥150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯100，②分子量2000-10000的聚乙烯蠟1-10，b.聚氯乙烯外壁包括聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)100，抗沖擊改性劑5-15，熱穩(wěn)定劑0.5-8，潤(rùn)滑劑0.07-1，顏料適量。本發(fā)明提供了一種耐磨、耐腐蝕、強(qiáng)度高、抗蠕變，內(nèi)管、外壁結(jié)合牢固的理想的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯復(fù)合管材及其復(fù)合牢固，生產(chǎn)成本低的制造方法。適合于腐蝕性、粘附性、強(qiáng)磨損性物料的輸送。文檔編號(hào)F16L11/04GK101696754SQ20091001937公開(kāi)日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年10月23日優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日發(fā)明者于元章,王慶昭,高步良申請(qǐng)人:山東齊魯科力化工研究院有限公司;