一种大口径的电热熔式塑料管件的加工工艺的制作方法

本发明涉及塑料管件加工，具体涉及一种大口径的电热熔式塑料管件的加工工艺。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断完善，塑料管在给排水、燃气输送等领域得到了广泛应用。特别是大口径塑料管，因其优异的耐久性、轻便性和成本效益，市场需求持续增长。然而，直径大于200mm的大口径塑料管的加工工艺存在一定的技术瓶颈，如连接强度、生产效率等问题，亟须改进。

2、现有技术中直径大于200mm的大口径塑料管在对接焊接时，往往需要根据塑料管的管径开发设计不同的成型模具，并且传统的电热熔焊接过程中，需要将需要焊接的塑料管与连接管件通过模具加热熔化后，在短时间内快速对接到一起，在对接过程中，塑料管和连接管件的熔化程度、塑料管延伸到连接管件内部的深度、连接管件相对塑料管的水平度等均得不到稳定的技术控制，导致现有的大口径塑料管在焊接之后，连接管件与塑料管的连接部位连接强度与密封性较差，管道在承受内部压力时，连接管件部位容易出现焊接处被破坏渗漏现象，大口径塑料管的焊接工艺有待进一步优化改进。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大口径的电热熔式塑料管件的加工工艺，用于解决现有技术中大口径塑料管件在对接时，塑料管与连接管件之间的连接强度与密封性较差，管道在承受内部压力时，连接管件部位容易出现焊接处被破坏渗漏现象，大口径塑料管件的焊接工艺有待进一步优化改进的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种大口径的电热熔式塑料管件的加工工艺，包括以下步骤：

4、s1、将混合料加入到管材挤出机中，熔融挤出得到内径为254-256mm，厚度为60-70mm的hdpe厚壁管；

5、s2、通过车削将hdpe厚壁管车削成不同设计长度的段状的管件胚；

6、s3、将发热电阻丝嵌入到管件胚的内侧壁上，然后在内壁嵌合有发热电阻丝的管件胚的内壁套设模具，模具的外壁与管件胚之间形成浇注腔室；

7、s4、将高密度聚乙烯粉末、导热添加剂、相容剂、辅助添加剂、催化剂和甲苯加入到反应釜中，反应釜温度升高至75-85℃，搅拌至体系溶清，减压蒸除溶剂，负压脱泡，得到浇注料；

8、s4、将浇注料加入到浇注腔室中，降温成型，在管件胚的内壁形成厚度为3-5mm的熔接层，脱模，得到电热熔管。

9、进一步的，步骤s1中的混合料由高密度聚乙烯、抗氧剂、稳定剂、填料和抗uv剂按重量比100:1.6-2.2:1.2-2:4-5:0.6-0.9组成，所述高密度聚乙烯的型号为hdpe5000s，抗氧剂为抗氧剂1010，稳定剂为硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸铝、硬脂酸钾中的一种或多种，填料由碳酸钙和硅酸钙按重量比1:2组成，抗uv剂为2,6-二叔丁基对甲酚；步骤s4中的高密度聚乙烯粉末、导热添加剂、相容剂、辅助添加剂、催化剂和甲苯的用量比为10g:2g:4g:5g:1g:80ml，所述高密度聚乙烯的型号为hdpe5000s，所述催化剂为过氧化二异丙苯，所述相容剂为eva。

10、进一步的，导热添加剂由以下步骤制备得到：

11、a1、将石墨粉、活化液加入到反应釜中，反应釜温度升高至70-80℃，保温处理40-60min，后处理得到活化石墨；

12、a2、将活化石墨、硫酸铝和缓冲液加入到反应釜中，搅拌至体系溶解，反应釜温度升高至80-90℃，保温反应4-6h，后处理得到改性石墨；

13、a3、将改性石墨放置到管式炉中，设置管式炉的温度为600-700℃，保温处理3-5h，降温、出料，得到复合氧化铝；

14、a4、将复合氧化铝、多巴胺和去离子水加入到反应釜中，向反应釜中加入氨丁三醇，调节体系ph=8.5，室温下搅拌反应20-22h，后处理得到改性氧化铝；

15、a5、将改性氧化铝、甲苯和改性剂加入到氮气保护的无水反应釜中，搅拌，反应釜温度升高至55-65℃，保温反应2-3h，后处理得到导热添加剂。

16、进一步的，步骤a1中活化液由7-8mol/l硫酸和25wt%双氧水按体积比5:1组成，所述石墨粉与活化液的用量比为1g:18ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性后抽干，将滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到活化石墨；步骤a2中缓冲液的制备方法为：将甲酸铵、去离子水加入到反应釜中，搅拌至体系溶清，向反应釜中加入甲酸，调节体系ph=4.5，得到缓冲液，其中，甲酸铵和去离子水的用量比为1g:15ml，所述活化石墨、硫酸铝和缓冲液的用量比为1g:3g:25ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用纯化水和无水乙醇洗涤3次，将滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中，干燥至恒重，使用比重分选机，将未包覆的石墨与改性石墨进行分离，得到改性石墨；步骤a4中复合氧化铝、多巴胺和去离子水的用量比为3g:2g:50ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，抽滤，滤饼用纯化水洗涤3次，将滤饼转移到温度为60-70℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到改性氧化铝；步骤a5中改性氧化铝、甲苯、改性剂的用量比为2g:10ml:1g，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用甲苯淋洗后抽干，将滤饼转移到温度为65-75℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到导热添加剂。

17、进一步的，改性剂的制备方法为：将异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯加入到氮气保护的无水反应釜中，搅拌，向反应釜中加入2,4-庚二烯-1-醇，加入完毕，反应釜温度升高至60-70℃，保温反应3-5h，后处理得到改性剂。

18、进一步的，所述2,4-庚二烯-1-醇和异佛尔酮二异氰酸酯的用量比为1mol:1mol，所述异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯的用量比为1g：5ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度升高至70-80℃，减压蒸除甲苯，得到改性剂。

19、进一步的，辅助添加剂的制备方法为：将乙烯聚合物、n,n-二甲基甲酰胺加入到氮气保护的无水反应釜中搅拌，向反应釜中加入异佛尔酮二异氰酸酯，反应釜温度升高至75-85℃，保温反应2-3h，向反应釜中加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷，保温反应3-5h，后处理得到辅助添加剂。

20、进一步的，所述乙烯聚合物、n,n-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯和羟基封端的聚二甲基硅氧烷的用量比为5g:30ml:1g:4.8g，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度升高至80-90℃，减压蒸除溶剂，得到辅助添加剂。

21、进一步的，所述乙烯聚合物由以下步骤加工得到：

22、b1、将1,2-二羟基乙烯、三乙基氯硅烷、n,n-二甲基甲酰胺、催化剂加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至65-75℃，保温反应12-16h，后处理的到改性乙烯；

23、b2、将改性乙烯、四氢呋喃和催化剂加入到反应釜中，反应釜温度升高至体系微回流，保温反应6-8h，后处理得到乙烯聚合物粗品；

24、b3、将乙烯聚合物粗品加入到透析袋中，然后将透析袋浸没到四氢呋喃溶液中透析，每隔4-6h更换一次四氢呋喃，浸没透析20-22h，后处理得到乙烯聚合物。

25、进一步的，步骤b1中1,2-二羟基乙烯、三乙基氯硅烷的用量比为1mol:2mol，所述1,2-二羟基乙烯、n,n-二甲基甲酰胺、催化剂的用量比为1g:5ml:0.05g，所述催化剂为咪唑，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度升高至85-95℃，减压蒸除溶剂，反应釜温度降低至室温，向反应釜中加入甲苯和纯化水，室温下搅拌30-50min，静置分液，有机相用纯化水洗涤三次后转移到旋转蒸发器中，设置水浴温度为70-80℃，减压蒸除溶剂，得到改性乙烯；步骤b2中改性乙烯、四氢呋喃和催化剂的用量比为3g:10ml:0.1g，所述催化剂为甲醇钠，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜保温体系微回流，减压蒸除溶剂，得到乙烯聚合物粗品；步骤b3中透析袋截留的分子量为1000，所述后处理操作包括：透析完成之后，将透析袋中的溶液转移到旋转蒸发器中，设置水浴温度为50-60℃，减压蒸除溶剂，得到乙烯聚合物。

26、本发明具备下述有益效果：

27、1、本发明的大口径的电热熔式塑料管件，通过向高密度聚乙烯中加入抗氧剂、稳定剂、填料和抗uv剂，控制各组成之间的用量比例，能够有效的提高hdpe厚壁管在高温环境下的热稳定性，再通过在hdpe厚壁管的内壁嵌合发热电阻丝，并通过由浇注料浇注的熔接层对发热电阻丝进行包覆，形成具有熔接层的电热管，在对大口径pe管材进行焊接时，通过对发热电阻丝进行通电，能够对电热熔管和pe管进行加热，使得熔接层、管件胚的内壁和pe管的外壁发生熔化，促进电热熔管与pe管接合，进而避免了高额的成型模具开发费用，简化了大口径pe管的安装工艺，使得大口径pe管安装更加方便。

28、2、本发明的大口径电热熔式塑料管件用的浇注料，通过以氧化铝包覆石墨粉制备成复合氧化铝，通过多巴胺对复合氧化铝进行改性，提高氧化铝的表面活性，再通过改性剂对改性氧化铝进行处理，得到具有2,4-庚二烯链段包覆修饰的导热添加剂，提高导热添加剂在高密度聚乙烯中的分散性；导热添加剂、具有乙烯聚合物和聚二甲基硅氧烷复合链段的辅助添加剂、eva、过氧化二异丙苯与高密度聚乙烯通过溶解混合，促进各组分均匀混合后，得到浇注料，利用导热添加剂的高导热性能与绝缘性能，改善材料内部热传导，使热量更有效地传递，提高熔接层的导热性能的同时，提高熔接层的绝缘性能，避免发热电阻丝发生短路，导致发热电阻丝不能正常工作；具有乙烯聚合物和聚二甲基硅氧烷复合链段的辅助添加剂和eva，能够改善高密度聚乙烯和其他组分之间的相容性、增强界面粘合力等作用，通过改善界面相互作用和增加热传导途径，提高熔接层的导热性能，并且，在过氧化二异丙苯作引发剂的作用下，导热添加剂与辅助添加剂上的烯烃双键断裂形成自由基，促使聚乙烯链之间交联结合，形成更大的聚合物网络结构，提高pe管材与电热熔式塑料管件之间的结合强度和密封性。

29、3、本发明的大口径电热熔式塑料管件用的浇注料，通过硫酸和双氧水组成的活化液对石墨粉进行活化处理，利用双氧水作为氧化剂，在酸性环境中，促进石墨的层结构打开，增加石墨的表面活性和表面粗糙度，提高活化石墨的亲水性能，活化石墨与硫酸铝在甲酸铵/甲酸组成的缓冲液中反应，硫酸铝在缓冲液中水解形成铝离子后与活化石墨的表面活性官能团或水反应，形成铝盐包覆，制备得到具有铝盐包覆的改性石墨，经过管式炉高温氧化煅烧，使得铝盐转换成氧化铝，在石墨的表面形成氧化铝包覆，有效的提高氧化铝的导热性能的同时，氧化铝是一种不良性导体，提高了熔接层的绝缘性能；异佛尔酮二异氰酸酯上的异氰酸酯基与2,4-庚二烯-1-醇的醇羟基反应，制备得到异氰酸酯基封端的改性剂，改性剂与复合氧化铝表面的多巴胺层反应，形成具有大量烯烃双键包覆改性氧化铝的导热添加剂，提高了导热添加剂的反应活性。

30、4、本发明的大口径电热熔式塑料管件用的浇注料，通过以1,2-二羟基乙烯、三乙基氯硅烷为原料，在咪唑做催化剂的条件下，1,2-二羟基乙烯醇羟基上的活性氢与三乙基氯硅烷上的卤素发生取代加成反应，形成三乙基硅氧烷封端的改性乙烯，在甲醇钠的催化下，改性乙烯上的硅氧烷键断开并发生重组，形成具有羟基封端的乙烯聚合物，通过透析袋透析筛选，得到分子量约为1000的乙烯聚合物，乙烯聚合物与异佛尔酮二异氰酸酯发生预缩合反应形成预聚体，通过羟基封端的聚二甲基硅氧烷做扩链剂，制备得到具有乙烯聚合物和聚二甲基硅氧烷复合链段的辅助添加剂，辅助添加剂中的聚二甲基硅氧烷具有较好的导热性能，能够作为导热通道，促进热量的传递，相较于其他添加剂，乙烯聚合物和聚二甲基硅氧烷复合链段在化学性质上可能与hdpe更相近，其与hdpe、eva具有较好的相容性，降低不同材料之间的界面阻力，并且，eva和聚二甲基硅氧烷复合链段在分子层面与hdpe和eva之间存在更多的共混区域，这种共混区域减少了界面的分离和阻力，使得不同材料之间更容易实现较好的相容性，从而提高熔接层的导热性能。