耐熱增強聚乙烯管材及其製備方法
2023-06-25 18:10:51 1
專利名稱：：耐熱增強聚乙烯管材及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種非交聯管材及其製備方法，屬高分子組合物
技術領域：
。技術背景近年來我國塑管行業在各行各業的應用發展迅速，它以節能、節約空間和更高的舒適度等明顯的優點為塑管行業的興起起了推動作用，尤其在地板採暖的推廣應用中塑料管材的應用發展迅猛，地板採暖的管材使用量和自來水的管材使用量相近。目前我國地板採暖管材以PEX(交聯聚乙烯)管為主，PP-R(無規共聚聚丙烯)、PP-B(抗衝擊聚丙烯)和PB(聚丁烯-1)等管材。這些管材在使用過程中存在不少缺點交聯聚乙烯管交聯聚乙烯管材(PEX)主要可以分為三種過氧化物交聯聚乙烯管材(PEX-a)，矽垸交聯聚乙烯管材(PEX-b)和輻射交聯聚乙烯管材(PEX-c)。由於交聯聚乙烯管材生產時需要交聯，生產工藝相對複雜，對廠家工藝控制水平要求較高，質量受工藝的影響比較大。交聯聚乙烯管材的耐熱耐壓性能不是靠材料本身而是靠交聯來保證，所以一旦交聯度出現問題，其使用性能將嚴重下降。另外交聯聚乙烯管材由熱塑性管材變成了熱固性管材，一些廢棄的管材(包括工廠中不合格的管材或者施工中產生的小管段等)無法回收，使交聯聚乙烯管材給環保帶來了一定的負面影響。無規共聚聚丙烯管(PP-R)韌性較差，在地板採暖領域沒有性能優勢，所以在地板採暖領域的應用正在下降。抗衝擊聚丙烯管(PP-B)耐溫耐壓性比無規共聚聚丙烯管差，所以同樣的使用條件下管材的壁厚要大。根據國標GB/T18742《冷熱水用聚丙烯管道系統》，在地板採暖(使用級別4)的設計壓力為0.4MPa和0.6MPa時，選用的抗衝擊聚丙烯管系列分別是S4(等級)和S3.2(等級)，而無規共聚聚丙烯都是S5(等級)。對於口徑為20mm的管材而言，抗衝擊聚丙烯要分別用2.3mm和2.8mm的壁厚，而無規共聚聚丙烯只需要2.0ram的壁厚，可見要保證同樣的耐壓性，使用抗衝擊聚丙烯管的壁厚要厚很多。加之抗衝擊聚丙烯本身的柔軟性就差，在壁厚大的情況下更難以安裝，所以不適合於地板採暖。從性能上看聚丁烯管本身也有一些缺點，施工上的疏忽容易造成管材的破裂。聚丁烯管的透氧率比較高，用於熱水管時容易造成系統的腐蝕，不適合於採暖系統。最重要的是聚丁烯的價格昂貴，用戶難以承受。
發明內容針對上述不足，本發明的目的，是提供一種改進的耐熱增強聚乙烯管材及其製備方法。本發明耐熱聚乙烯管材(PE-RT),是一種可以用於熱水管的非交聯的聚乙烯，為突出了其非交聯的特性，也叫它"耐高溫非交聯聚乙烯"。它是一種採用特殊的分子設計和合成工藝生產的一種中密度聚乙烯，它採用乙烯和辛烯共聚的方法，通過控制側鏈的數量和分布得到獨特的分子結構，來提高聚乙烯(PE)的耐熱性。由於辛烯短支鏈的存在使聚乙烯(PE)的大分子不能結晶在一個片狀晶體中，而是貫穿在幾個晶體中，形成了晶體之間的聯結，它保留了聚乙烯(PE)的良好的柔韌性，高熱傳導性和惰性，同時使之耐壓性更好。耐熱聚乙烯管材(PE-RT)其熱強度、抗應力開裂性、抗蠕變能力均不低於交聯聚乙烯管材(PEX)，完全是熱塑性的，不僅廢料可以回收利用，管材也可很容易的進行焊接連接。耐熱聚乙烯管材(PE-RT)是目前地板採暖中最理想的管材。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。一種用於耐熱增強聚乙烯管材及其製備方法，其特徵為超低密度聚乙烯(耐高溫非交聯聚乙烯)、納米二氧化矽(Si02)、抗氧劑，其各成分的百分比為超低密度聚乙烯(耐高溫非交聯聚乙烯)100份(100公斤)、納米二氧化矽(Si02)20份(20至30公斤)抗氧劑O.l份(0.1公斤)。超低密度聚乙烯(耐高溫非交聯聚乙烯)、納米二氧化矽(Sio2)、抗氧劑是市面現有的材料。耐熱增強聚乙烯管材的製備方法包括以下步驟1、取上述按比例原料在常溫下放入混合機內，進行混合，然後在(100°C—12(TC)溫度下烘乾(水分含量低於5%)，2、將烘乾的料送進料鬥是由自動吸料機來完成的，料內有料位開關，當原料低於其下限時，將料吸進料鬥內。3、在一定的擠出工藝溫度在210攝氏度至250攝氏度下經擠出機擠出進入到模具後，由於模具本身的設計，將料形成管狀，再到真空定徑箱。4、然後真空定徑冷卻一冷卻水槽冷卻定型(管子經過定徑套到真空定徑箱，由於內部是真空，將管子成形)5、經過牽引一切割即成成品。本發明耐熱增強聚乙烯管材的優點是:耐熱增強聚乙烯管材有長期耐溫耐壓能力比較其他管材有較好的柔軟性耐熱增強聚乙烯管材特別是在冬季施工，不需要特殊的工具或者加熱即可彎曲，施工成本低，而且彎曲部位產生的內應力要比較低，對管材的使用壽命影響小。同時因為管材柔軟容易固定，對固定管材用的鐵絲網的要求比較低，可以節約成本。耐低溫衝擊性都比較好耐熱增強聚乙烯管材耐低溫衝擊性好的管材冬季施工時管材不易受到衝擊而破裂，增加了施工安排的靈活性。從導熱性來看，從各種管材熱傳導係數來看耐熱增強聚乙烯管材是比較適合地板採暖的使用的。熱塑性良好耐熱增強聚乙烯管材能夠熱熔連接，很容易補救，熱塑性加工工藝簡單，加工中對管材質量的影響因素少，產品質量的可靠性比較高，而且其接頭的耐久性能同管材一樣。而交聯聚乙烯解決的唯一途徑是用金屬接頭連接，這樣在砼內便埋下了隱患，收縮、腐蝕要不了多少年就會出現滲水。所以採用可熱熔的管材做地板採暖是有一定的優勢的，採用非交聯的材料更有現實的意義。耐熱增強聚乙烯管材熱塑性原料在生產或使用過程中產生的可以回收，不汙染環境，比交聯聚乙烯具有較高的環保性。具體實施方式下面結合實施例進一步描寫和理解本發明，但未限於所舉的實施例實施例超低密度聚乙烯(耐高溫非交聯聚乙烯)100份，納米二氧化矽SiO220份，抗氧劑0.1份。1、工藝流程原材料烘乾(將原材料送進乾燥機，乾燥機通過風車送風，吹向加熱筒內之電熱管，再由溫控器控制此送風溫度並均勻流通乾燥桶之內，達到將桶內原烘乾之目的)一上料(將烘乾的料送進料鬥是由自動吸料機來完成，料內有料位開關，當原材料低於其下限時，將料吸進料鬥內)一65/33單擠(將料筒和模具升溫，然後啟動主機，將原材料擠出到模具)一模具(當料擠到模具後，由於模具本身的設計，將料形成管狀，再到真空定徑箱)一真空定徑(1)(管子經過定徑套到真空定徑箱，由於內部是真空，將管子成形)一真空定徑冷卻(2)(將成形的管子再次真空定形)一冷卻水槽(1)(將再次真空定形的管子進行冷卻)一冷卻水槽(2)(再次進行冷卻，以免管子變形)一牽引(將成形的管子在穩速的情況下拉出)一噴墨列印(將管子上噴上要求的字體，這是噴碼機自有的功能)一收巻(將成形的管子，經過巻揚機的旋轉，將其盤成巻)一成品包裝(將盤成巻的管子包裝起來，貼上標籤，就成成品)2、生產線特點1)螺杆、料筒採用國外先進的結構，按PE-RT原料特性設計的混煉段及長徑比、產量高、塑化效果好。2)拖動系統採用ABB全數字直流調速系統。3)溫控表採用日本RRC牌，具有PID功能，溫控精度達土rC。4)採用特殊真空定徑冷卻方式，保證管材質量和生產速度。5)生產線中配套有在線檢測設備及噴墨印表機，較好的控制管材外徑及壁厚。6)牽引直徑範圍①20—O63mm，任意調節。7)生產線採用了先進的自動化控制系統，使主機、牽引機更穩定。實施例生產的耐高溫非交聯聚乙烯管材經過各項指標測試，主要技術指標見表1。表1tableseeoriginaldocumentpage6耐高溫非交聯聚乙烯管材的相關技術參數，見表2。tableseeoriginaldocumentpage7經過上面的分析，可以認為PE-RT是最適合於地板採暖的管材品種之一，具有著得天獨厚的優勢，更主要的還在於其熱強度、抗應力開裂性、抗蠕變能力均不低於PEX管，完全是熱塑性的，不僅廢料可以回收利用，管材也可很容易的進行焊接連接，又是交聯聚乙烯管材PEX管所不可以比擬的。本發明耐熱增強聚乙烯管材由乙烯和辛烯的單體經催化共聚而成。所特有的乙烯主鏈和辛烯短支鏈結構，使之同時具有乙烯優異的韌性、耐應力開裂、耐低溫、耐衝擊、傑出的長期耐水壓性能和辛烯的耐熱蠕變性能。由於它在生產加工過程中無需交聯，生產工藝簡單、容易控制，管材質量穩定可靠，所以廣泛應用於住宅熱水系統；工廠化學物質輸送和排放管；淨水、純水管道；熱水循環系統；壓縮空氣用管；飲料生產輸送系統;其他工業、農業用管等。權利要求1、一種用於耐熱增強聚乙烯管材，其特徵在於採用的成分包括超低密度聚乙烯即耐高溫非交聯聚乙烯、納米二氧化矽SiO2、常規抗氧劑；其各成分的重量份為超低密度聚乙烯即耐高溫非交聯聚乙烯100份，一個實施例即為100公斤、納米二氧化矽SiO220份，一個實施例即為20至30公斤，抗氧劑0.1份，一個實施例即為0.1公斤；所述的超低密度聚乙烯即耐高溫非交聯聚乙烯，納米二氧化矽SiO2、抗氧劑均為市面現有化工材料，它的拉伸屈服強度15MPa，拉伸斷裂強度40MPa，斷裂伸長率700％，彎曲模量550MPa。2、按權利要求1所述的耐熱增強聚乙烯管材的製備方法，其特徵在於將按照上述重量份配製的超低密度聚乙烯即耐高溫非交聯聚乙烯、納米二氧化矽Si02、抗氧劑，按順序進行以下處理原材料烘乾、上料、65/33單擠、上模具、真空定徑、真空定徑冷卻、冷卻水槽、牽引、噴墨列印、收巻、成品包裝。3、按權利要求2中所述的耐熱增強聚乙烯管材的製備方法，其特徵在於其中所使用的設備包括螺杆和料筒，是按國外先進的PE-RT原料特性設計的混煉段及長徑比，以保證高產量及良好的塑化效果；拖動系統設備採用ABB全數字直流調速系統；釆用真空定徑冷卻方式，以保證管材質量和生產速度；牽引直徑範圍①20—O63mm，可任意調節；生產線採用先進的自動化控制系統，使主機、牽引機更穩定。全文摘要本發明涉及一種用於耐熱增強聚乙烯管材及其製備方法，採用超低密度聚乙烯、納米二氧化矽(SiO2)、抗氧劑等，其重量份為超低密度聚乙烯(耐高溫非交聯聚乙烯)100份(100公斤)、納米二氧化矽(SiO2)20份(20至30公斤)抗氧劑0.1份(0.1公斤)。上述原材料經過烘乾、上料、65/33單擠、加模具、真空定徑、真空定徑冷卻、水槽冷卻、牽引、噴墨列印、收卷，至成品包裝。螺杆、料筒按PE-RT原料特性設計的混煉段及長徑比、產量高、塑化效果好；拖動系統採用ABB全數字直流調速系統，保證了管材質量和生產速度；牽引直徑範圍Ф20-Ф63mm，任意調節；生產線採用了先進的自動化控制系統，使主機、牽引機更穩定。文檔編號C08L23/00GK101148524SQ200710188149公開日2008年3月26日申請日期2007年11月13日優先權日2007年11月13日發明者盧志方,戴恩晞,文林,林欽俊申請人:戴恩晞;林文;林欽俊;盧志方