专利名称：非交联耐高温聚乙烯管道连接件的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种管道连接件，特别涉及的是一种可热熔连接或电热熔连接或螺纹连接的非交联耐高温聚乙烯材料制成的管道连接件。
背景技术：
我们知道采用交联聚乙烯材料制成的管道在热水输送、有较高温度的化学介质输送以及需要管道系统抗热老化性能和耐环境应力开性、耐汽油和芳烃性、阻隔性较高的管道系统中，比一般热塑性塑料，特别是未交联的聚乙烯有更好的上述性能。原因是聚乙烯经交联后，由线型结构转变为三维网状结构，提高了交联聚乙烯的性能，但是纯交联聚乙烯制成的管道到目前为止该管道的连接都还主要是采用金属连接件来连接，因该管道交联后不方便熔接，也不好粘结，或者说熔接或粘接后，管网的承压能力不能达到管材的使用压力，使性能很好的交联聚乙烯管道的应用受到很大的限制，特别是管径大于Φ110以上的管道，更不能采用金属接头用机械夹紧的方式来连接交联聚乙烯管材或者说连接后也不可靠寿命不等同。
为了充分发挥交联聚乙烯管材的性能，人们发明了用交联聚乙烯材料作管的内层，在与管件连接的管材端部复合一层热塑性塑料外层，用热塑性塑料来制作有承插口的管道连接件，用此管件与交联聚乙烯管端部外层的热塑性塑料热熔或电热熔连接，如专利号00220483.x，这种方案在仅能用金属连接件来连接交联聚乙烯管材的应用技术上明显取得了进步。但这里所指的热塑性塑料没有特别说明仅是一般的聚乙烯或耐温能力高一些的聚丙烯或聚丁烯，但聚乙烯的耐热强度以及寿命与交联聚乙烯是不等同的，也存在长期使用的问题，聚丙烯和聚丁烯有较好的耐热性能和热强度，但与交联聚乙烯不好复合和热熔接或复合和热熔接后易分层，与交联聚乙烯的热性能和寿命仍然不等同，长期使用也存在问题。为此在此基础上发明了用硅烷交联聚乙烯或硅烷可交联聚乙烯来制成管道连接件与交联聚乙烯复合管的热塑性外层热熔或电热熔连接，如专利申请号01129001.3，但该方案中的管道连接件只能在未交联情况下与其方案中的内层为交联聚乙烯、外层为热塑性塑料的复合管的外层熔接，或是在管件交联情况下通过有粘结剂的电热丝的复合层与复合管的外层熔接连接。当管件没有承插口时就不能与复合管连接，因该方案中管件的可以熔接的材料在管件内壁，如电热丝的粘结剂层或内层的热塑性塑料或聚合物粘剂层，外壁因是交联聚乙烯无法熔接。当复合管在压力高的环境使用时管材的管壁中复合有金属骨架，为了管件承压力也等同，也采用其管壁中或管壁外壳复合有金属骨架的管件来与复合管连接，但为了让有金属骨架的管件与管材连接后能提高承压能力，这里的连接不是采用管件的承插口方式连接，而是用一个复合有金属骨架的交联聚乙烯材料的二通管件，利用其内壁的可熔接层来将管件外壁和管材外壁热熔连接起来，比如用90°弯头管件与管材连接，管件没有承插口，它们的连接就如同上述方案，这时管材外层为热塑性塑料，而90°弯头由于管件壁是交联聚乙烯，无法用二通管件将它们熔接起来。
再加之交联聚乙烯不能像一般热塑性塑料一样，可以方便回收再利用或再加工，对于当今高度重视环保的情势下，也存在回收和再加工利用的困难。鉴于以上这些存在的问题，人们不断的在开发和研究将交联聚乙烯管道充分应用，而必须解决的管道连接件的材料问题和连接方法问题，特别是方便加工、利用和回收的管道及管道连接件性能等同的又方便熔接的聚合物材料的研究和开发。
美国陶氏化学有限公司为了开发加工方便、安装便利、热性能与交联聚乙烯等同的非交联耐高温聚乙烯新材料，1991年成功开发出了改进型树脂口DOWLEX※2344E，该系列非交联耐高温管材聚乙烯树脂被德国标准归类为PE-RT系列，目前虽有PE-RT系列的标准，但仅有DOWLEX※2344E通过这一标准，并于2000年在TR-4技术报告和列表中允许使用的高温领域为180F(82.2℃)，DOWLEX※2344E的长期应力口寿命曲线50年的使用寿命，使用温度和设计应力都与交联聚乙烯(PEX)等同，DOWLEX※2344E产品达到且超过DIN16833对PE-RT类管道的要求，在110℃，1.9MPa的应力条件下，材料寿命超过8760小时，根据ISO9080的外推依据，材料在70℃下的寿命超过50年。
DOWLEX※2344E与一般的热塑性材料不同，为了提高前述的性能，在生产时是基于选择合适的分子量和结晶度(密度)，以及引入长支链共聚单体来提高晶格间“链段”的数目和密度，从而提高了材料的长期性能。依据这样的原理，DOWLEX※2344E是使用乙烯和辛烯作为共聚单体，适度的分子设计来控制分子量和“链段”分布，从而达到了无需交联情况下的耐高温性能。
目前PE-RT非交联耐高温聚乙烯在管道上的应用已成熟化，2001年陶氏化学公司又成功开发了DOWLEX※2388，今后将有更大的发展，因其比PEX方便加工和安装，该材料生产的管材在欧洲取得长足的发展。但在管道上的应用，目前还主要用在Φ32管径以下的热水输送和地板采暖上，且它们的连接到目前为止仍然是金属连接件及机械夹紧式连接，所心就充分发挥其与交联聚乙烯相同的性能并在较大管径上的工程应用还是空白，主要是因该材料价格较贵，是一般热塑性塑料材料价格的2至3倍，是交联聚乙烯的1.5至2倍，管网全部系统都采用非交联耐高温聚乙烯材料，工程费用太高，缺乏竞争力，专利申请号02133520.6公开了用PE-RT与交联聚乙烯生产复合管，即外层为PE-RT，内层为交联聚乙烯的方便热熔连接的复合管后，管材的价格大幅度降低，交联聚乙烯大管的应用有了热熔连接的技术条件。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种成本低、耐低温开裂、耐环境应力开裂性能高、熔接性能好、使用寿命长的非交联耐高温聚乙烯管道连接件。
本发明的目的是这样来实现的本发明管道连接件由非交联耐高温聚乙烯材料制成，可与外层为非交联耐高温聚乙烯或外层为硅烷可交联聚乙烯管及其复合管热熔或电热熔或螺纹连接。
上述的管道连接件至少一端上有承插口。
上述的承插口内壁分布有被粘结剂或粘结剂与非交联耐高温聚乙烯的共混物包覆的电热丝，管道连接件外壁或端面有电热丝接线柱，由于内壁分布的电热丝表面有粘结剂层，通过粘结剂将电热丝和非交联耐高温聚乙烯牢固复合在一起，使管件和管材在热熔连接面上熔接更可靠，不至于在高压输送入介质时从电热与非交联耐高温聚乙烯的接合面产生泄漏。
上述的管道连接件一端上镶有带螺纹的金属连接件，可以通过带螺纹的金属连接件与其它的接头、管件、管材和金属管连接为管网。
上述的管道连接件的外壁分布有电热丝，电热丝被聚合物粘结剂层包覆或埋入管道连接件外壁中，电热丝在管件外壁，可以方便的通过不含电热丝的或一端含电热丝的二通管件将管件与管材熔接起来形成管网，方便设计和施工以及维修换件。
上述的管道连接件中有有孔洞的钢板或钢丝或铸钢制成的金属骨架，由于非交联高温聚乙烯有很好的耐环境应力开裂性和对管壁中的金属骨架引入的内应力不敏感，二者的复合，可以大大提高熔接后的管网的承压能力并有好的热强度。
上述的管道连接件中有与金属骨架粘接的聚合物层，在管道连接件的聚合物连续体中复合的金属骨架的表面复合有与金属牢固粘结的聚合物层，通过这层粘结聚合物层，艰苦奋斗合物连续体将金属骨架牢固粘结和包覆，使其成为真正意义的复合材料，有更好的热强度和耐压、耐应力开裂性能，连接的管网也有较高的承压能力和使用寿命。埋地使用的管网，在管道连接件的金属骨架表面复合聚合物，可以防止锈蚀和电腐蚀，使管网连接更可靠，寿命更长久，热强度可保持。
上述的管道连接件外壁包覆有金属制成的金属骨架，在外壁包覆金属骨架或金属壳体可以减小管体体积和用料，降低成本，骨架或壳体内的非交联耐高温聚乙烯主要起熔融连接作用，强度由壳体承受，相应可以减小壁厚并节约材料，使管网更可靠，耐热，承压力更强。金属骨架或壳体可以镀层涂漆，增加管网美观和协调。
上述的金属骨架上有孔洞。
上述的金属骨架表面有与之粘结复合的聚合物层。
上述的管道连接件形状为二通或三通或四通或弯头或法兰状。
本发明用非交联耐高温聚乙烯PE-RT来生产管件并与上述复合管连接，就可以用等同材料来扩大交联聚乙烯这种性价比都优异的材料的推广应用，特别是φ32以上较大口径管的应用，使管网的工程费用大大降低。这个方案与专利申请号01129001.3“硅烷交联聚乙烯管道连接的管网”所给出的技术的方案比，管件更方便加工和回收利用，与管材连接更可靠，由于管件有管网中的成本仅占到10～30％，这个方案的实施可以大量在复合管材中使用价格相对比PE-RT便宜的PEX，使管网系统价格降低，性能提高。
已有的管件技术方案中，有的为了增加强度，在管壁连续体中加入了钢丝成型或孔网钢板成型的增强金属骨架，使管网系统的承压能力提高，使较高温度下的承压能力折减系数比纯塑料管网减小，实际提高了管网的许用压力，但由于在塑料连续体中加入了金属骨架，且由骨架上的孔洞锁住了塑料，意外的将该复合塑料管件的线胀系数降低到接近钢的系数，获得了一个好的有用的性能，但因为钢骨架的引入，同时不同程度的也在管壁中引入了内应力，特别是耐高温的复合管件(一般都采用等规或无规嵌段的聚丙烯材料)，使本来耐低温开裂和耐环境应力开裂性能都不太好的聚丙烯材料生产的复合管网的管壁很容易开裂，不能在低温环境下应用。改用耐环境应力开裂性能较好的交联聚乙烯来生产复合管网，又不方便熔接，特别是管件连接件不易与塑料管或外壁复合有热塑性塑料的复合管熔接。为了管网有更好的耐环境应力开裂性能，特别是克服金属骨架引入管壁中产生的内应力，需要有更耐环境应力开裂和克服内应力而不易开裂的塑料材料，而非交联耐高温聚乙烯材料是最适合的材料，至今只见到在纯塑料管和铝塑复合管中应用的报道，还没有用这种料与有孔洞的金属骨架制造复合管件的报道，特别是制造能克服上述内应力和环境应力使管材不开裂、承压能力高、耐热性能好的管件的报道。为了增加管网的承压能力，本发明在管件壁中增加金属骨架，并且应采取新的方案，使金属骨架有粘剂层并与塑料连续体更好复合为一体，成为真正的复合材料，克服现有管网耐温承压、耐应力开裂能力不够的问题。
本发明成本低，耐低温开裂、耐环境应力开裂性能高，熔接性能好，使用寿命长。
图1为本发明结构示意图1。
图2为本发明结构示意图2。
图3为本发明结构示意图3。
图4为图3中电热丝结构示意图。
图5为本发明结构示意图4。
图6为本发明结构示意图5。
图7为本发明结构示意图6。
图8为本发明结构示意图7。
图9为本发明结构示意图8。
图10为本发明结构示意图9图11为本发明管道连接件与复合管材连接示意图。
具体实施例方式实施例1图1给出了本发明管道连接件实施例1图。本实施例管道连接件1为90°弯头，由非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)制成。
实施例2图2给出了本发明管道连接件实施例2图。在非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)制成的90°弯头管道连接件2的两端头有承插口3。
实施例3图3给出了本发明实施例3图。在非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)制成的90°弯头管道连接件4中有有孔金属骨架5，在其两端承插口6内壁分别分布有利用电热熔与管材连接的电热丝7。电热丝7的外周如图4所示包覆有粘结剂与PE-RT的共混物8。在金属骨架的表面有与之粘结的聚合物层9。
实施例4图5给出了本发明实施例4图。在非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)制成的的二通管道连接件10的一端头上有与之成一体的带通孔的法兰11，其内壁分布有电热丝12，在其外周上有正、负极接线柱13、14，电热丝以径向方式引出与正、负极接柱13、14连接。
实施例5图6为本发明实施例5图。由PE-RT制成的三通管道连接件15的一端上嵌有带连接螺纹的金属连接件16。
实施例6图7给出了本发明实施例6图。由PE-RT制的三通管道连接件17连续体中有有孔的钢板骨架18，在对应的二端外壁圆周上分布有电热丝19。
实施例7图8给出了本发明实施例7图。在PE-RT内层20一端上有锥体21，其端面上有密封槽22，另一端承插口23内壁上有电热丝24，电热丝24以径向方式引出与外周上的正、负极接线柱25、26连接。在内层外壁复合有带孔洞的金属骨架27。
实施例8图9给出了本发明实施例8图。
二通管道连接件图。PE-RT内层28内壁上分布有电热丝29，电热丝以径向方式引出与其外壁两端上的正、负接线柱30、31连接。在内层28的外壁凹槽32中嵌有与内层28复合的带孔金属骨架33。
实施例9图10给出了本发明实施例9图。本实施例9基本与实施例8同。不同处是金属骨架34上无孔口。
图11为三通管道连接件35通过二通管道连接件36与复合管材37连接示意图。三通管道连接件35由PE-RT材料制成，其内有有孔的钢板骨架38。二通管道连接件36由PE-RT材料制成，其内壁分布有电热丝39。复合管材37由交联聚乙烯REX内层40、PE-RT外层41、位于二者间的有孔的钢板骨架42复合而成。连接时，将三通管道连接件和复合管材的连接端分别伸入二通管道连接件中，通过电热丝将三者电热熔连接为一体。
权利要求
1.非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件由非交联耐高温聚乙烯材料制成。
2.根据权利要求1所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件至少一端上有承插口。
3.根据权利要求2所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于承插口内壁分布有被粘结剂或粘结剂与非交联耐高温聚乙烯的共混物包覆的电热丝，管道连接件外壁或端面有电热丝接线柱。
4.根据权利要求1所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件一端上镶有带螺纹的金属连接件。
5.根据权利要求1所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件的外壁分布有电热丝，电热丝被聚合物粘结剂层包覆或埋入管道连接件外壁中。
6.根据权利要求1～5之所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件中有有孔洞的钢板或钢丝或铸钢制成的金属骨架。
7.根据权利要求6所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件中有与金属骨架粘接的聚合物层。
8.根据权利要求1～5之一所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件外壁包覆有金属制成的金属骨架。
9.根据权利要求8所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于金属骨架上有孔洞。
10.根据权利要求8所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于金属骨架表面有与之粘结复合的聚合物层。
11.根据权利要求1～5之一所述的非交联耐高温聚乙烯管道连接件，其特征在于管道连接件形状为二通或三通或四通或弯头或法兰状。
全文摘要
本发明提供了一种非交联聚乙烯耐高温管道连接件。管道连接件由非交联耐高温聚乙烯材料制成。管道连接件至少一端上有承插口。承插口内壁分布有被粘结剂或粘结剂与非交联耐高温聚乙烯的共混物包覆的电热丝，管道连接件外壁或端面有电热丝接线柱。成本低，耐低温开裂、耐环境应力开裂性能高，熔接性能好，使用寿命长。
文档编号F16L47/03GK1403733SQ02133609
公开日2003年3月19日 申请日期2002年8月15日 优先权日2002年8月15日
发明者甘国工 申请人:甘国工