本发明属于市政设备生产技术领域，具体涉及一种高强度复合管及其生产方法。
背景技术：
目前自来水管一般选用镀锌管或者pvc管，另外在一些大的市政工程中也有使用玻璃钢管道的。
镀锌管特点是抗冲击性能较好，对安装地点没有特殊要求。安装方法有法兰连接、焊接、螺纹连接等。缺点是环境耐腐蚀性相对较差，如果是焊接的话在接口出容易腐蚀穿孔。pvc管特点是耐环境腐蚀性较好，美观。安装方法有pvc胶水黏结、法兰连接、塑料焊接等。缺点是长时间室外使用会变色，抗冲击性能较差，管道补漏比较麻烦。玻璃钢管道特点是耐腐蚀性强，而且可以根据不同的使用环境选择不用的材料，适合于埋地大型管道使用。连接方式有法兰连接、包缠对接、o型密封圈撑插连接。缺点是抗冲击性能较差，美观性较差，连接比较麻烦(一般需要专业工人来连接)，管道的支撑结构及埋地保护措施比较麻烦。至于铸铁管，由于它的抗冲击性能、耐腐蚀性能、美观性都比较差，而且在连接方式不是很理想，因此使用的越来越少，目前只在建筑物落水管上偶而使用，在自来水方面基本上已经不用了。
为了解决上述常见管材的弊端，现如今越来越多厂家开始研发复合管材用于自来水管道的使用。这种管材具有强度高，耐腐蚀，无异味不对水质产生影响的特点。专利申请公开号cn104260256a公开了一种钢衬聚氨酯复合管，该管材具有高强度和长寿命的特点，但是该型管材生产工艺复杂，生产成本较高，且它的物理性质决定了其不适用液态物质尤其是饮用水的管道运输，仅适用于运输气态物质。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种材料成本相对低廉，耐腐蚀性好，物理性能稳定，无毒无害的给水管道，并提供该型管道的生产方法。
一种高强度复合管及其生产工艺，其特征在于，包括如下生产步骤：
(1)制备改性聚乙烯颗粒：按照重量份将260-300份聚乙烯，30-50份聚丙烯，10-20份聚四氟乙烯，10-15份硬脂酸钙，15-20份炭黑，30-45份eva树脂，25-30份硅酸钠粉末和30-45份马来酸酐加入到混合机中搅拌均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，将挤出料加入到造粒机中得到改性聚乙烯颗粒，然后将改性聚乙烯颗粒倒入浓度为5-8％的高锰酸钾溶液中浸泡3-4h，晾干备用。
(2)聚乙烯复合材料粘结剂制备：按照重量份将55-70份高密度聚乙烯，10-25份中密度聚乙烯，10-20份高密度聚乙烯马来酸酐接枝物，5-15份纳米碳酸钙，2-5份乙烯基三甲氧基硅烷和1-3份抗氧化剂加入到混合机中混合均匀，再投入到双螺杆挤出机中反应挤出，最后由造粒机造粒得到聚乙烯复合材料粘结剂颗粒。
(3)铸铁管内壁处理：利用管道内除锈机器人将球墨铸铁管内壁除锈抛光，再通过高压气枪吹扫干净。
(4)粘结剂层形成：将除锈打磨光滑并清扫干净的铸铁管放置到保温离心装置上，升温到250-300℃，向铸铁管内投入粘结剂颗粒，投入质量以能够形成0.01-0.05cm厚度粘结剂层为准，离心转速为1000-1200r/min，离心保温时间为30-40min。
(5)复合管材形成：向上步骤的管道内部投入改性聚乙烯颗粒，投入量以能够形成0.2-0.4cm厚度的质量为准，将离心保温设备内的温度降低到180-230℃，离心转速升高到1300-1500r/min，离心保温时间40-60min，然后在保持离心速度的状态下将复合管材在4-5h内缓慢降温至室温，再关闭保温离心设备，取出管材，将冷却定型后的管材码放入库。
优选的，步骤(1)中挤出机转速为200r/min，温度为200-260℃。
优选的，步骤(2)中挤出机转速为260r/min，温度为250-300℃。
优选的，步骤(2)中所述抗氧化剂是季戊四醇酯或亚磷酸酯中的一种。
采用以上的速度和稳定以及抗氧化剂，可以显著提高复合管内管中pe材料的稳定性，实现更长的使用寿命，保证在使用周期内材料不会发生变性或其他物理化学反应，进而影响运输的自来水的水质。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供了一种高强度复合管及其制造方法，该方法生产的复合管可以广泛应用于市政自来水的管道运输。该型管材通过高温离心的方式加工，使得内外管结构稳固，管壁均匀；相对传统的镀锌管或pvc管，该型管材因为使用铸铁作为外管材料，使得其强度更高，耐磨性和抗压性更好，生产成本也得到降低；另外使用改性聚乙烯作为内层材料，无毒无害，长期的使用的不会对管材造成腐蚀破坏，不会产生有害物质的溶出，更加能够保证运输的饮用水的安全。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
(1)制备改性聚乙烯颗粒：按照重量份将260份聚乙烯，30份聚丙烯，10份聚四氟乙烯，15份硬脂酸钙，15份炭黑，45份eva树脂，30份硅酸钠粉末和45份马来酸酐加入到混合机中搅拌均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机转速为200r/min，温度为200℃，将挤出料加入到造粒机中得到改性聚乙烯颗粒，然后将改性聚乙烯颗粒倒入浓度为5％的高锰酸钾溶液中浸泡3h，晾干备用。
(2)聚乙烯复合材料粘结剂制备：按照重量份将70份高密度聚乙烯，25份中密度聚乙烯，10份高密度聚乙烯马来酸酐接枝物，5份纳米碳酸钙，5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份季戊四醇酯加入到混合机中混合均匀，再投入到双螺杆挤出机中反应挤出，挤出机转速为260r/min，温度为250℃，最后由造粒机造粒得到聚乙烯复合材料粘结剂颗粒。
(3)铸铁管内壁处理：利用管道内除锈机器人将球墨铸铁管内壁除锈抛光，再通过高压气枪吹扫干净。
(4)粘结剂层形成：将除锈打磨光滑并清扫干净的铸铁管放置到保温离心装置上，升温到300℃，向铸铁管内投入粘结剂颗粒，投入质量以能够形成0.02cm厚度粘结剂层为准，离心转速为1000r/min，离心保温时间为30min。
(5)复合管材形成：向上步骤的管道内部投入改性聚乙烯颗粒，投入量以能够形成0.2cm厚度的质量为准，将离心保温设备内的温度降低到180℃，离心转速升高到1300r/min，离心保温时间40-60min，然后在保持离心速度的状态下将复合管材在4h内缓慢降温至室温，再关闭保温离心设备，取出管材，将冷却定型后的管材码放入库。
实施例2
(1)制备改性聚乙烯颗粒：按照重量份将300份聚乙烯，50份聚丙烯，20份聚四氟乙烯，15份硬脂酸钙，20份炭黑，45份eva树脂，30份硅酸钠粉末和45份马来酸酐加入到混合机中搅拌均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机转速为200r/min，温度为240℃，将挤出料加入到造粒机中得到改性聚乙烯颗粒，然后将改性聚乙烯颗粒倒入浓度为8％的高锰酸钾溶液中浸泡4h，晾干备用。
(2)聚乙烯复合材料粘结剂制备：按照重量份将70份高密度聚乙烯，25份中密度聚乙烯，20份高密度聚乙烯马来酸酐接枝物，15份纳米碳酸钙，5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份亚磷酸酯加入到混合机中混合均匀，再投入到双螺杆挤出机中反应挤出，挤出机转速为260r/min，温度为270℃，最后由造粒机造粒得到聚乙烯复合材料粘结剂颗粒。
(3)铸铁管内壁处理：利用管道内除锈机器人将球墨铸铁管内壁除锈抛光，再通过高压气枪吹扫干净。
(4)粘结剂层形成：将除锈打磨光滑并清扫干净的铸铁管放置到保温离心装置上，升温到300℃，向铸铁管内投入粘结剂颗粒，投入质量以能够形成0.05cm厚度粘结剂层为准，离心转速为1200r/min，离心保温时间为40min。
(5)复合管材形成：向上步骤的管道内部投入改性聚乙烯颗粒，投入量以能够形成0.2cm厚度的质量为准，将离心保温设备内的温度降低到200℃，离心转速升高到1400r/min，离心保温时间50min，然后在保持离心速度的状态下将复合管材在5h内缓慢降温至室温，再关闭保温离心设备，取出管材，将冷却定型后的管材码放入库。
实施例3
(1)制备改性聚乙烯颗粒：按照重量份将270份聚乙烯，35份聚丙烯，15份聚四氟乙烯，13份硬脂酸钙，18份炭黑，42份eva树脂，27份硅酸钠粉末和41份马来酸酐加入到混合机中搅拌均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机转速为200r/min，温度为210℃，将挤出料加入到造粒机中得到改性聚乙烯颗粒，然后将改性聚乙烯颗粒倒入浓度为7％的高锰酸钾溶液中浸泡3.5h，晾干备用。
(2)聚乙烯复合材料粘结剂制备：按照重量份将60份高密度聚乙烯，20份中密度聚乙烯，17份高密度聚乙烯马来酸酐接枝物，11份纳米碳酸钙，4份乙烯基三甲氧基硅烷和2份季戊四醇酯加入到混合机中混合均匀，再投入到双螺杆挤出机中反应挤出，挤出机转速为260r/min，温度为240℃，最后由造粒机造粒得到聚乙烯复合材料粘结剂颗粒。
(3)铸铁管内壁处理：利用管道内除锈机器人将球墨铸铁管内壁除锈抛光，再通过高压气枪吹扫干净。
(4)粘结剂层形成：将除锈打磨光滑并清扫干净的铸铁管放置到保温离心装置上，升温到270℃，向铸铁管内投入粘结剂颗粒，投入质量以能够形成0.03cm厚度粘结剂层为准，离心转速为1150r/min，离心保温时间为35min。
(5)复合管材形成：向上步骤的管道内部投入改性聚乙烯颗粒，投入量以能够形成0.3cm厚度的质量为准，将离心保温设备内的温度降低到210℃，离心转速升高到1400r/min，离心保温时间50min，然后在保持离心速度的状态下将复合管材在4.5h内缓慢降温至室温，再关闭保温离心设备，取出管材，将冷却定型后的管材码放入库。
实施例4
(1)制备改性聚乙烯颗粒：按照重量份将290份聚乙烯，35份聚丙烯，17份聚四氟乙烯，11份硬脂酸钙，19份炭黑，33份eva树脂，28份硅酸钠粉末和39份马来酸酐加入到混合机中搅拌均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机转速为200r/min，温度为200℃，将挤出料加入到造粒机中得到改性聚乙烯颗粒，然后将改性聚乙烯颗粒倒入浓度为6％的高锰酸钾溶液中浸泡3.5h，晾干备用。
(2)聚乙烯复合材料粘结剂制备：按照重量份将59份高密度聚乙烯，19份中密度聚乙烯，16份高密度聚乙烯马来酸酐接枝物；10份纳米碳酸钙；5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份亚磷酸酯加入到混合机中混合均匀，再投入到双螺杆挤出机中反应挤出，挤出机转速为260r/min，温度为300℃，最后由造粒机造粒得到聚乙烯复合材料粘结剂颗粒。
(3)铸铁管内壁处理：利用管道内除锈机器人将球墨铸铁管内壁除锈打磨，再通过高压气枪吹扫干净。
(4)粘结剂层形成：将除锈打磨光滑并清扫干净的铸铁管放置到保温离心装置上，升温到280℃，向铸铁管内投入粘结剂颗粒，投入质量以能够形成0.03cm厚度粘结剂层为准，离心转速为1200r/min，离心保温时间为37min。
(5)复合管材形成：向上步骤的管道内部投入改性聚乙烯颗粒，投入量以能够形成0.4cm厚度的质量为准，将离心保温设备内的温度降低到220℃，离心转速升高到1400r/min，离心保温时间40min，然后在保持离心速度的状态下将复合管材在5h内缓慢降温至室温，再关闭保温离心设备，取出管材，将冷却定型后的管材码放入库。
性能测试：
根据生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范gb/t17219-2001国际标准的要求，管材应达到如下表的卫生要求；
表1：浸泡实验基本项目的卫生要求
管材的物理性能应能达到gb/t13663-2000国家标准的性能要求，其国标项目及参考值如下表；
表2：管材物理性能要求
实施例1-4生产得到的管材，经相关测试，得到如下测试结果：
表3：实施例1-4浸泡试验测试结果
表4：实施例1-4物理性能测试结果
由以上测试结果分析得知，本实施例所生产的各型管材，均能够达到国家标准，在大部分指标上能够高于国家标准，完全符合要求，是一种性能优异，制造成本相对低廉的高强度复合管材，可以应用到自来水等饮用水的管道运输中。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。