一种内壁耐磨的双壁波纹管及其制备方法与流程

本发明属于管材制备技术领域，具体涉及一种广泛应用于排水、排污管网建设等领域的内壁耐磨的双壁波纹管及其制备方法。

背景技术：

随着我国城镇化建设步伐的加快，地下管网系统的建设规模日益扩大，双壁波纹管凭借其耐腐蚀、重量轻、安装方便、综合工程造价低等显著优势，在排水、排污管网工程中得到了快速发展。然而，在实际应用中，由于管道输送的流体中往往存在有各种泥沙，对内壁产生不同程度的冲击和切削等作用，容易造成管壁的磨损。双壁波纹管的内壁一般为普通的hdpe、pp或pvc等材质，其耐磨性能有限，同时双壁波纹管其内壁壁厚较薄，因此，介质中泥沙的磨损作用严重影响了其使用寿命。

管材内壁的磨损很大程度上与材料耐磨性能有关，为了提高双壁波纹管的耐磨性，采用超高分子量聚乙烯（uhmwpe）作为内壁材料是惯用选择。虽然uhmwpe的耐磨性能优越，但其分子量一般为100万以上，流动性极差，无法用挤出加工方法进行加工，很难与外壁聚乙烯或其他材料复合形成双壁熔接。因此，开发一种内壁耐磨的双壁波纹管具有重要的实际应用价值。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种内壁耐磨的双壁波纹管及其制备方法，它主要用于排水、排污管网建设等领域。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，包括光滑的管材内壁基体和贴合设置在管材内壁基体外表面的聚乙烯波纹管层，其特征在于管材内壁基体的材料包括以下重量份数的原料：

pe50~80份，poe50~80份，uhmwpe10~50份，硅烷1~10份，引发剂0.1~0.5份，胺催化剂0.1~0.5份，填料10~50份，润滑剂2~10份。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于管材内壁基体的材料由以下重量份数的原料组成：

pe60~70份，poe60~70份，uhmwpe20~40份，硅烷2~7份，引发剂0.2~0.4份，胺催化剂0.1~0.4份，填料15~40份，润滑剂3~8份。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于pe选自lldpe、ldpe、hdpe中的一种或几种混合物。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于uhmwpe的分子量为100~800万。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于硅烷选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲乙氧基硅烷的一种或者几种混合物。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁脂一种或几种混合物，优选为过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于胺催化剂为乙胺或丙胺；填料选自滑石粉、碳酸钙或硅灰石，填料粒径≤10μm；润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌或聚乙烯蜡中的一种。

所述的一种内壁耐磨的双壁波纹管，其特征在于聚乙烯波纹管层的材料为pe100级或pe80级材料。

所述的内壁耐磨的双壁波纹管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）按投料量将引发剂、胺催化剂溶于二甲苯溶剂中，配置成总浓度为8-12％的引发剂溶液，再将配置好的引发剂溶液、uhmwpe、硅烷加入高速混合机中混合20-40min，高速混合机转速为500-800rpm，再加入pe、填料、润滑剂，在低速下混合出料，然后通过单螺杆挤出机熔融塑化直接挤出管材内壁基体，挤出机温度为140~230℃，主机转速控制为物料在挤出机中的停留时间为2-3分钟；

2）将pe100或者pe80级材料通过另一台单螺杆挤出机直接挤出外壁聚乙烯波纹管层，挤出机温度为180~230℃，管材内壁基体和聚乙烯波纹管层通过模具成型相互熔接的内壁耐磨的双壁波纹管。

所述的内壁耐磨的双壁波纹管的制备方法，其特征在于步骤1）中混合出料的速度小于100rpm。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明制得的一种内壁耐磨的双壁波纹管，内壁基体材料中通过硅烷接枝至uhmwpe上，极大地提高uhmwpe材料的流动性和润滑性，克服了传统uhmwpe难加工的弊端，同时，通过工艺控制使材料组分中的pe组分形成轻度交联的微交联体系，使其交联度为5-10%，一方面保证了管材内壁的挤出加工性，另一方面能够通过单螺杆挤出机的挤出加工，并能与外壁较好地熔接粘合成一体，复合效果好，避免了产生剥离开裂现象，本发明生产工艺相对简洁，工艺难度系数相对较低，加工性能好，生产效率高；

2）本发明制得的内壁耐磨的双壁波纹管，管材内壁经10万次砂浆摇摆磨损后，磨损率由原来的5%下降至2%及以下，提高了1倍多；其他各项物理力学性能符合国标要求，提高了内壁耐磨性能，有效增加管材的使用寿命，内壁耐磨型双壁波纹管可广泛用于污水管网、小区排水、雨污分流、工业园废水排放、大型设施排水等。

附图说明

图1是本发明双壁波纹管的结构示意图；

图2是图1中a方向的横截面图。

图中：1-管材内壁基体，2-聚乙烯波纹管层。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于此：

如图1和图2所示，本发明的这种内壁耐磨的双壁波纹管，包括光滑的管材内壁基体1和贴合在管材内壁基体1外表面的聚乙烯波纹管层2，所述光滑的管材内壁基体1的材料包括以下原料组分：50~80重量份的pe，50~80重量份的poe，10~50重量份的uhmwpe，1~10重量份的硅烷，0.1~0.5重量份的引发剂，0.1~0.5重量份的胺催化剂，10~50重量份的填料，2~10重量份的润滑剂；聚乙烯波纹管层2选用材料为pe100级或者pe80级材料。

实施例1：

本实施例中光滑的管材内壁基体1以下重量份数的原料：

lldpe50份，poe50份，uhmwpe10份，乙烯基三乙氧基硅烷4份，过氧化二苯甲酰0.2份，丙胺0.2份，硅灰石35份，硬脂酸钙7份；聚乙烯波纹管层2的材料为pe100级。

所述管材的制备工艺如下：

1）按投料量将引发剂过氧化二苯甲酰、胺催化剂丙胺溶于二甲苯溶剂中，配置成总浓度为8％的引发剂溶液，再将配置好的引发剂溶液、uhmwpe、乙烯基三乙氧基硅烷加入高速混合机中混合40min，高速混合机转速为500rpm，再加入lldpe、填料硅灰石、润滑剂硬脂酸钙，在低速为80rpm下混合出料，然后通过单螺杆挤出机熔融塑化直接挤出管材内壁基体1，挤出机温度为200℃，主机转速控制为物料在挤出机中的停留时间为2分钟；

2）将pe100级材料通过另一台单螺杆挤出机直接挤出外壁聚乙烯波纹管层2，挤出机温度为200℃，管材内壁基体1和聚乙烯波纹管层2通过模具成型相互熔接的内壁耐磨的双壁波纹管。

实施例2：

本实施例中光滑的管材内壁基体1以下重量份数的原料：

ldpe60份，poe60份，uhmwpe30份，乙烯基三甲乙氧基硅烷8份，过氧化二异丙苯0.1份，过氧化叔戊酸叔丁酯0.1份，乙胺0.1份，碳酸钙50份，聚乙烯蜡5份；聚乙烯波纹管层2的材料为pe80级材料；

其制备过程同实施例1，步骤1）中引发剂溶液的总浓度为10％，加入高速混合机中混合30min，高速混合机转速为700rpm，混合出料速度为90rpm挤出机温度为150℃，主机转速控制为物料在挤出机中的停留时间为4分钟；步骤2）中的挤出机温度为180℃。

实施例3：

本实施例中光滑的管材内壁基体1以下重量份数的原料：

ldpe20份、hdpe20份，poe40份，uhmwpe50份，乙烯基三甲氧基硅烷4份，乙烯基三甲乙氧基硅烷4份，过氧化二异丙苯0.3份，丙胺0.3份，滑石粉20份，硬脂酸8份；聚乙烯波纹管层2的材料为pe100级。

其制备过程同实施例1，步骤1）中引发剂溶液的总浓度为12％，加入高速混合机中混合20min，高速混合机转速为600rpm，混合出料速度为95rpm挤出机温度为230℃，主机转速控制为物料在挤出机中的停留时间为2分钟；步骤2）中的挤出机温度为220℃。

实施例4：

本实施例中光滑的管材内壁基体1以下重量份数的原料：

ldpe65份，poe70份，uhmwpe30份，乙烯基三甲氧基硅烷3份，乙烯基三甲乙氧基硅烷3份，过氧化二异丙苯0.3份，丙胺0.2份，滑石粉34份，硬脂酸5份；聚乙烯波纹管层2的材料为pe100级。

其制备过程同实施例1，步骤1）中引发剂溶液的总浓度为12％，加入高速混合机中混合30min，高速混合机转速为700rpm，混合出料速度为95rpm挤出机温度为200℃，主机转速控制为物料在挤出机中的停留时间为2分钟；步骤2）中的挤出机温度为200℃。

本发明实施例1-4所得的双壁波纹管，其性能与普通双壁波纹管进行对比，其结果如表1所示：

表1本发明得到的双壁波纹管与普通双壁波纹管的性能参数表

如表1所示，本发明制得的内壁耐磨的双壁波纹管，管材内壁经10万次砂浆摇摆磨损后，磨损率由原来的5%下降至2%及以下，提高了1倍多；其他各项物理力学性能符合国标要求，提高了内壁耐磨性能，有效增加管材的使用寿命。内壁耐磨型双壁波纹管可广泛用于污水管网、小区排水、雨污分流、工业园废水排放、大型设施排水等。