CN107057154A - 耐磨聚乙烯复合管材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨聚乙烯复合管材，属于高分子材料加工技术领域。所述的耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：HDPE 100份，经偶联剂处理的二硫化钼6～12份，纳米陶瓷粉末1～5份，超细炭黑1～5份，聚四氟乙烯2～7份，硬脂酸钙0.5～1.0份。本发明通过向HDPE中加入耐磨改性剂，在不影响管材其他性能的前提下，提高了HDPE管材的耐磨性，改善了HDPE的流动性能，使其更易成型加工，生产出的管材表面也更加光亮平滑，更适用于输送固‑液混合物，同时能够避免在装卸、运输和安装过程中造成的划伤，尤其是小口径管材，有效地保障管道系统的安全和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨聚乙烯复合管材，属于高分子材料加工技术领域。
背景技术
同传统管材相比，聚乙烯(PE)管道系统具有连接可靠、低温抗冲击性好、抗应力开裂性好、耐化学腐蚀性、耐老化、可挠性好、水流阻力小等优点，广泛应用于市政给排水管道、燃气管道及特殊流体输送管道等领域，但是PE表面容易磨损，在装卸、运输、施工过程中容易造成划伤，在敷设后由于地表运动也会对管材有所磨损，导致壁厚变薄，管材长期受力不均从而导致磨损处发生爆管，有必要对其耐磨性进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨聚乙烯复合管材，解决了传统聚乙烯管材存在的易磨损、易划伤的问题，具有耐摩擦、抗冲击、表面光滑的特点，有效保障了管道系统的安全和使用寿命。
本发明所述的耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：
其中：
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH570，经偶联剂处理的二硫化钼属于本领域技术人员的常规操作过程。
所述的耐磨聚乙烯复合管材的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：
将HDPE、二硫化钼、纳米陶瓷粉末、超细炭黑、聚四氟乙烯和硬脂酸钙通过高速混合机进行搅混，并通过摩擦生热除去其中所含的水分，得到均匀分散的混合物料；
(2)挤出机挤出：
混合物料由料斗喂入挤出机，经压缩、熔融和均化，在外加热和螺杆剪切作用下，由粉状固体逐步变化为高粘弹性体，并连续经机头挤出；其中，挤出机料筒的加热温度为1区：100℃，2-6区：200℃；
(3)模具真空成型：
高粘弹性体通过过滤板由旋转运动变为直线运动进入管材模具，经过分流筋后逐步在成型段融合为管状型胚；其中，1-5区的模具温度为200℃，口模为210℃。
(4)冷却定型：
管状型胚进入冷却定径装置，其温度逐渐下降，直至降到室温为止，管胚在始终保证外部形状的情况下固定定型；
(5)牵引切割：
已成型的管材在牵引装置的作用下均匀地向前移动，通过旋转飞刀式切割机来完成管材的定长切断，并使断面平整。
本发明的关键技术在于对高密度聚乙烯(HDPE)进行改性研究，以期提高HDPE管材的耐磨性和可加工性能：
(1)耐磨改性研究
本发明通过向HDPE中添加经过偶联剂处理的二硫化钼、超细炭黑、纳米陶瓷粉末、聚四氟乙烯等无机填料(耐磨改性剂)，降低了管材的摩擦系数，提高了耐磨性，起到减磨、耐磨的作用，还能改善HDPE的蠕变性、弯曲强度、刚度、硬度、热挠曲、热变形温度和尺寸稳定性等，使HDPE的综合性能得到提高；
(2)加工性能改性研究
为了防止加入改性剂后HDPE的性能下降，可以加入适量成核剂，如硅灰石、苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等的方法来有效防止HDPE机械强度的下降，确保共混后材料的加工流动性增加，且不降低材料的拉伸强度、挠曲弹性、冲击强度以及耐摩擦等性能。
本发明的有益效果如下：
本发明通过向HDPE中加入耐磨改性剂，在不影响管材其他性能的前提下，提高了HDPE管材的耐磨性，改善了HDPE的流动性能，使其更易成型加工，生产出的管材表面也更加光亮平滑，更适用于输送固-液混合物，同时能够避免在装卸、运输和安装过程中造成的划伤，尤其是小口径管材，有效地保障管道系统的安全和使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
耐磨性测试方法：取1m长的盛有一定量研磨砂-水混合物的管段，两端用专用夹具固定，然后以2Hz的频率震动，经过100h，将质量的减少作为耐磨性评价指标。
其中，m1为磨损前试样的质量，m2为磨损后试验的质量。
实施例1
耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：
制备方法包括以下步骤：
(1)混料：
将HDPE、二硫化钼、纳米陶瓷粉末、超细炭黑、聚四氟乙烯和硬脂酸钙通过高速混合机进行搅混，并通过摩擦生热除去其中所含的水分，得到均匀分散的混合物料；
(2)挤出机挤出：
混合物料由料斗喂入挤出机，经压缩、熔融和均化，在外加热和螺杆剪切作用下，由粉状固体逐步变化为高粘弹性体，并连续经机头挤出；
(3)模具真空成型：
高粘弹性体通过过滤板由旋转运动变为直线运动进入管材模具，经过分流筋后逐步在成型段融合为管状型胚；
(4)冷却定型：
管状型胚进入冷却定径装置，其温度逐渐下降，直至降到室温为止，管胚在始终保证外部形状的情况下固定定型；
(5)牵引切割：
已成型的管材在牵引装置的作用下均匀地向前移动，通过旋转飞刀式切割机来完成管材的定长切断，并使断面平整。
制备110×10.0的管材作为试样1。
对比例1
耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：
制备方法同实施例1，制备110×10.0的管材作为试样2。
对比例2
耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：
制备方法同实施例1，制备110×10.0的管材作为试样3。
对比例3
耐磨聚乙烯复合管材，由以下重量份数的原料制成：
制备方法同实施例1，制备110×10.0的管材作为试样4。
对试样1-4进行耐磨性测试，结果见表1。
表1耐磨性测试结果
| 项目 | 磨损率/％ |
| 试样1 | 1.0 |
| 试样2 | 1.4 |
| 试样3 | 1.8 |
| 试样4 | 2.5 |
由表1能够看出，本发明能够有效地降低材料的摩擦系数，提高耐磨性，起到减磨、耐磨的作用，并且管材内外表面光滑如镜，由此扩大了聚乙烯管材在固-液混合浆体运输领域的应用，具有重要的应用意义。
Claims (3)
1.一种耐磨聚乙烯复合管材，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
2.根据权利要求1所述的耐磨聚乙烯复合管材，其特征在于：该管材的制备方法包括以下步骤：
(1)混料：
将HDPE、二硫化钼、纳米陶瓷粉末、超细炭黑、聚四氟乙烯和硬脂酸钙通过高速混合机进行搅混，并通过摩擦生热除去其中所含的水分，得到均匀分散的混合物料；
(2)挤出机挤出：
混合物料由料斗喂入挤出机，经压缩、熔融和均化，在外加热和螺杆剪切作用下，由粉状固体逐步变化为高粘弹性体，并连续经机头挤出；
(3)模具真空成型：
高粘弹性体通过过滤板由旋转运动变为直线运动进入管材模具，经过分流筋后逐步在成型段融合为管状型胚；
(4)冷却定型：
管状型胚进入冷却定径装置，其温度逐渐下降，直至降到室温为止，管胚在始终保证外部形状的情况下固定定型；
(5)牵引切割：
已成型的管材在牵引装置的作用下均匀地向前移动，通过旋转飞刀式切割机来完成管材的定长切断，并使断面平整。
3.根据权利要求2所述的耐磨聚乙烯复合管材，其特征在于：挤出机料筒的加热温度为1区：100℃，2-6区：200℃；1-5区的模具温度为200℃，口模为210℃。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |