专利名称：：超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材及其制造方法
技术领域：
：本发明是一种超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材及其制造方法。
背景技术：
：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管材耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好，表面极性低，属难溶解、难粘接材料，特别适合于输送具有腐蚀性、粘附性、强磨损性的流体物料。但存在抗拉、抗剪切强度低、抗蠕变能力差的不足，导致其应用受限。增韧聚氯乙烯(PVC)材料抗拉、抗冲击强度高、刚性好，但其耐磨性、抗粘附性、耐溶剂性能远不及超高分子量聚乙烯管，难以达到有关卫生技术标准。其应用亦受到限制。现有技术中的金属塑料复合管材，消耗大量金属材料，加工过程需要翻边、焊接法兰等制造工艺，管材重，外壁仍然存在腐蚀问题；不同高分子材料胶接复合管材，结合强度低，且加工工艺复杂，生产成本高。
发明内容本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种既具有超高分子量聚乙烯管材的耐磨、耐腐蚀、难粘附的特性，又具有增聚氯乙烯材料的强度高、抗蠕变的优良性能，管材重量轻、外壁耐腐蚀，内管、外壁结合牢固的理想的超高分子量聚乙烯聚氯乙烯复合管材。本发明的目的还在于提供一种本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造工艺简单、复合强度高，生产成本低的制造方法。本发明的目的可以通过如下措施来达到本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯内管和聚氯乙烯外壁复合而成，其中a.超高分子量聚乙烯内管包括如下以重量份数计的原料组分①粘均分子量^150万的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100②分子量2000-10000的聚乙烯蜡1-10b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份数计的原料组分聚氯乙烯树脂(PVC)100抗冲击改性剂0-15热稳定剂0.5-8润滑剂0.07-1颜料适量。本发明的发明人经巧妙构思，将超高分子量聚乙烯内管与改性聚氯乙烯外壁复合在一起，二者取长补短、优势互补，使本发明的复合管材既具有超高分子量聚乙烯管的优异特性，如耐磨性、抗粘附性、化学稳定性、低摩擦系数及卫生性，也具有聚氯乙烯管材优良的抗冲击性能、抗蠕变性能、耐老化性，并且抗拉强度高，刚性好的性能特征。管材的耐压强度明显提高，增强了其抗蠕变和抗破坏能力，使之特别适合于强腐蚀和高磨损浆料，使用寿命比无缝钢管提高几倍至十几倍；由于这种管材内壁的不粘附性和磨擦系数小，可降低输送阻力，可用于长距离输送；由于这种管材的导热系数比钢小100多倍，大大降低了输送管路的保温和加热要求，适合于寒冷地带和冬季原油及其它物料的输送；这种管材符合卫生性要求，可用于自来水的上水管；从而完成了本发明的任务。本发明的目的还可以通过如下措施来达到本发明的超高分子量聚乙烯聚氯乙烯复合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯内管和聚氯乙烯外壁热熔复合而成，其中a.超高分子量聚乙烯内管包括如下以重量份数计的原料组分①粘均分子量200-500万的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100②分子量2000-10000的聚乙烯蜡3_7b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份数计的原料组分聚氯乙烯树脂(PVC)100抗冲击改性剂5-12热稳定剂0.8-7.0润滑剂0.1-0.8颜料适量。是本发明公开的一个优选的技术方案，其中热熔复合对提高内管、外壁的结合强度提供了技术支持。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之抗冲击改性剂是从甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯共聚物(ACR)中选择出来的一种或二者组合物。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之热稳定剂是铅盐系列稳定剂或其它常用PVC热稳定剂。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之润滑剂是硬脂酸。为了提高超高分子量聚乙烯的加工性能，超高分子量聚乙烯内管原料组分中可不用聚乙烯蜡而加入5-10重量份的液晶高分子材料和5-15重量份的增强剂。所述液晶高分子材料选用LCP-2125、LCP-4008或LCP-4008L等，所述增强剂采用蒙脱土、三氧化二铝、碳化硅和/或重晶石等粉体。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯内管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=i:io-io:i。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯内管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=3:io-io:3。是优选的技术方案。下面提供一种本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造方法，其特征在于包括如下步骤a.超高分子量聚乙烯内管的制造①配料准确称取粘均分子量^150万的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)100重量份，分子量2000-10000的聚乙烯蜡1-10重量份混匀，备用；②挤出成型将步骤①混合均匀的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蜡混合物送入螺杆挤出机，经管材模具挤出成型，主要操作条件挤出机料筒温度8(TC_2001:，模具温度150°C-220°C，模具冷却定型段和芯棒的温度控制在60°C-100°C之间，挤出螺杆转速为l-20rpm;③定型、牵引、切断步骤②成型后的超高分子量聚乙烯内管，采用塑料加工传统工艺，定型、牵引、切断，得到超高分子量聚乙烯内管；b.超高分子量聚乙烯内管与聚氯乙烯外壁的复合①配料准确称取聚氯乙烯(PVC)树脂100重量份、冲击改性剂5-15重量份、热稳定剂0.5-5.0重量份、润滑剂0.07-1.0重量份，颜料适量，投入高速混料机中，混合至90°C_1301:，放入冷却混料机中，搅拌下冷却至601:以下，备挤出复合用；②挤出成型复合采用双螺杆挤出机，采用专用的复合模具挤出成型，同时与超高分子量聚乙烯内管热熔复合在一起，操作条件挤出机料筒温度130°C-18(TC，挤出机转速10-25rpm;复合模具温度控制在140°C_2201:，模具的压縮比选择3-10;③牵引、定型、冷却定型模具通入冷却水将复合管冷却到6(TC以下，采用PVC加工的常用设备牵引、定型、冷却。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造方法，其特征在于步骤b②中所述之专用复合模具，包括中空芯棒l，超高分子量聚乙烯管从中穿过；芯棒带有隔热夹层2，以防止超高分子量聚乙烯内管热变形；外套4长于芯棒1，并在末端收縮，以使PVC合金材料紧紧包敷在超高分子量聚乙烯内管的外壁；采用侧进料方式。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造方法，其特征在于适用于超高分子量聚乙烯聚氯乙烯复合管件的制造。本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材及其制造方法相比现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，并能产生如下技术效果1.提供了一种既具有超高分子量聚乙烯管材的耐磨、耐腐蚀、难粘附的特性，又具有增韧聚氯乙烯材料的强度高、抗蠕变的优良性能，管材重量轻、外壁耐腐蚀，内管、外壁结合牢固的理想的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材。2.提供了一种超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造工艺简单、复合强度高，生产成本低的制造方法。3.避免了单独使用超高分子量聚乙烯或单独使用聚氯乙烯为主要成分制造的管材性能方面的缺陷，解决了不同材料的塑料管材之间的复合工艺复杂和复合强度低的问题。图1是超高分子量聚乙烯内管与改性聚氯乙烯复合专用模具结构示意图图中，1-中空芯棒，2_芯棒隔热层，3_芯棒过渡段，4_复合专用模具外套，5_口模收縮段，6-侧面进料口，7-复合管，8-空气吹入口。具体实施例方式本发明下面将结合实施例作进一步详述实施例1制造外径110mm、内径96mm的超高分子量聚乙烯改性聚氯乙烯复合管其特征在于包括如下步骤a.超高分子量聚乙烯内管的制造①配料准确称取粘均分子量250万的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)50公斤，分子量3000-5000的聚乙烯蜡2.5公斤混匀，备用；②挤出成型将步骤①混合均匀的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蜡混合物送入螺杆挤出机，经管材模具挤出成型，主要操作条件料筒温度，°C—区120，二区160，三区150，四区190;模具温度，°C—区160，二区190，三区210，四区80;模具冷却定型段和芯棒的温度控制在80°C，挤出螺杆转速为25rpm;③定型、牵弓l、切断步骤②成型后的超高分子量聚乙烯内管，采用塑料加工传统工艺，定型、牵引、切断，得到超高分子量聚乙烯内管；b.超高分子量聚乙烯内管与聚氯乙烯外壁的复合①配料准确称取聚氯乙烯(PVC)S-1000树脂100公斤、冲击改性剂MBS树脂(B-56)10公斤、热稳定剂三盐基硫酸铅0.85公斤、二盐基硬脂酸铅0.2公斤，润滑剂硬脂酸0.4公斤，炭黑0.05公斤，投入高速混料机中，混合逐渐升至12(TC，放入冷却混料机中，搅拌下冷却至6(TC以下，备挤出复合用；②挤出成型复合采用双螺杆挤出机，采用专用的复合模具挤出成型，同时与超高分子量聚乙烯内管热熔复合在一起，操作条件料筒温度，°C—区140，二区160，三区180，四区180;模具温度t:—区150，二区170，三区180，四区200;挤出机转速20rpm;，模具的压縮比选择6;③牵引、定型、冷却定型模具通入冷却水将复合管冷却到6(TC以下，采用PVC加工的常用设备牵引、定型、冷却。从复合模具的中空芯棒1处连续吹入空气来冷却超高分子量聚乙烯管的内壁，以防止内管热变形。牵引机牵引复合管进入定型模具中，在定型模具通入冷却水将复合管冷却到6(TC以下。PVC合金材料外管经过牵引拉伸和冷却收縮后，紧紧包敷在超高分子量聚乙管上并与之成为一体，得到超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材。步骤b②中所述之专用复合模具，包括中空芯棒l，超高分子量聚乙烯管从中穿过；芯棒带有隔热夹层2，以防止超高分子量聚乙烯内管热变形；外套4长于芯棒1，并在末端收縮(5为口模收縮段)，以使PVC合金材料紧紧包敷在超高分子量聚乙烯内管的外壁；采用侧进料方式。实施例2-7按照实施例1的方法和步骤，采用表1的以原料重量份计的配方制造本发明的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求一种超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于由超高分子量聚乙烯内管和改性聚氯乙烯外壁复合而成，其中a.超高分子量聚乙烯内管包括如下以重量份数计的原料组分①粘均分子量≥150万的超高分子量聚乙烯100②分子量2000-10000的聚乙烯蜡1-10b.改性聚氯乙烯外壁包括如下以重量份数计的原料组分聚氯乙烯树脂100抗冲击改性剂0-15热稳定剂0.5-8润滑剂0.07-1颜料适量。2.根据权利要求l的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于其中a.超高分子量聚乙烯内管包括如下以重量份数计的原料组分①粘均分子量200-600万的超高分子量聚乙烯100②分子量2000-10000的聚乙烯蜡3-7b.聚氯乙烯外壁包括如下以重量份数计的原料组分聚氯乙烯树脂100抗冲击改性剂5-12热稳定剂0.8-7润滑剂0.1-0.8颜料适量。3.根据权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之抗冲击改性剂是从甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、丙烯酸酯共聚物中选择出来的一种或其任意两种以上组合。4.根据权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之热稳定剂是铅盐系列稳定剂或其它常用PVC热稳定剂。5.根据权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于b中所述之润滑剂是硬脂酸。6.根据权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于a中所述之超高分子量聚乙烯内管的聚乙烯蜡用下述材料代替，以重量份数计液晶高分子材料5-10增强剂5-15。7.根据权利要求6的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于所述液晶高分子材料选用LCP-2125、LCP-4008或LCP-4008L，所述增强剂采用蒙脱土、三氧化二铝、碳化硅或重晶石。8.根据权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材，其特征在于所述之超高分子量聚乙烯内管的厚度聚氯乙烯外壁的厚度=i:io-io:i。9.一种权利要求1的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造方法，其特征在于包括如下步骤a.超高分子量聚乙烯内管的制造①配料准确称取粘均分子量^150万的超高分子量聚乙烯100重量份，分子量2000-10000的聚乙烯蜡1-10重量份混匀，备用；②挤出成型将步骤①混合均匀的原料超高分子量聚乙烯和聚乙烯蜡混合物送入螺杆挤出机，经管材模具挤出成型，主要操作条件挤出机料筒温度IO(TC_2001:，模具温度150°C-210"，模具冷却定型段和芯棒的温度控制在6(TC-IO(TC之间，挤出螺杆转速为10-30rpm;③定型、牵引、切断步骤②成型后的超高分子量聚乙烯内管，采用塑料加工传统工艺，定型、牵引、切断，得到超高分子量聚乙烯内管；b.超高分子量聚乙烯内管与聚氯乙烯外壁的复合①配料准确称取聚氯乙烯树脂100重量份、冲击改性剂5-15重量份、热稳定剂0.5-8.0重量份、润滑剂0.07-1.0重量份，颜料适量，投入高速混料机中，混合至90°C_130°C，放入冷却混料机中，搅拌下冷却至6(TC以下，备挤出复合用；②挤出成型复合采用双螺杆挤出机，采用专用的复合模具挤出成型，同时与超高分子量聚乙烯内管热熔复合在一起，操作条件挤出机料筒温度130°C-18(TC，挤出机转速10-25rpm;复合模具温度控制在140°C_2201:，模具的压縮比选择3-10;③牵引、定型、冷却定型模具通入冷却水将复合管冷却到8(TC以下，采用PVC加工的常用设备牵引、定型、冷却。10.根据权利要求9的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材的制造方法，其特征在于步骤b②中所述之专用复合模具，包括中空芯棒(l)，超高分子量聚乙烯管从中穿过，芯棒带有隔热夹层(2)，外套(4)长于芯棒(l)，并在末端收縮，采用侧进料方式。全文摘要本发明是一种超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材及其制造方法。由超高分子量聚乙烯内管和聚氯乙烯外壁复合而成，其中a.超高分子量聚乙烯内管包括如下以重量份数计的原料组分①粘均分子量≥150万的超高分子量聚乙烯100，②分子量2000-10000的聚乙烯蜡1-10，b.聚氯乙烯外壁包括聚氯乙烯树脂(PVC)100，抗冲击改性剂5-15，热稳定剂0.5-8，润滑剂0.07-1，颜料适量。本发明提供了一种耐磨、耐腐蚀、强度高、抗蠕变，内管、外壁结合牢固的理想的超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合管材及其复合牢固，生产成本低的制造方法。适合于腐蚀性、粘附性、强磨损性物料的输送。文档编号F16L11/04GK101696754SQ20091001937公开日2010年4月21日申请日期2009年10月23日优先权日2009年10月23日发明者于元章,王庆昭,高步良申请人:山东齐鲁科力化工研究院有限公司;