高韧PE100RC燃气管及其制备方法与流程

本发明涉及pe燃气管，尤其涉及一种高韧pe100rc燃气管及其制备方法。

背景技术：

1、pe100rc管材的主材选自高密度聚乙烯(hdpe)，其相比pe80管材具有更好的抗裂纹传递能力、拉伸性能、承压能力和抗冲击性能，但是pe80管材具有更好的柔性，现有的燃气管多采用pe80管材。

2、柔性是燃气管材的重要指标，燃气管道在运行中由于输送气体产生的温度变化往往会产生一定的应力。而具有柔性燃气管的建立可以减轻管道连接处的应力，防止管道龟裂、漏气等意外情况的发生；柔性的燃气管可以使管道连接处具有一定的弯曲和扭转能力，缓解地面沉降对管道连接处造成的应力，防止管道连接处泄气。

3、因此，如何在保证燃气管的柔性情况下，兼具高抗裂纹传递性能、拉伸性能、承压能力和抗冲击性能，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何在保证燃气管的柔性情况下，兼具高康裂纹传递性能、拉伸性能、承压能力和抗冲击性能。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、高韧pe100rc燃气管的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：芳香族聚酰胺在熔融状态下进行紫外线辐照处理5-7h后挤出造粒，得到改性芳香族聚酰胺母粒；

5、s2：挤出内层管坯，所述内层管坯由以下质量份的原料制备而成：hdpe树脂30-40份、mdpe60-70份、聚酰胺-聚烯烃嵌段共聚物15-20份、poe增韧剂12-15份、椰壳纤维6-10份和改性芳香族聚酰胺母粒30-45份；

6、s3：在内层管坯的外侧挤出螺旋状的中间骨架层，所述中间骨架层由以下质量份的原料制备而成：16-18份mdpe、6-7份玻璃纤维、0.5-1份二氧化钛和0.5-1份二氧化钨；

7、s4：在内层管坯和中间骨架层的外侧挤出外层管坯，所述外层管坯由以下质量份的原料制备而成：hdpe树脂30-40份、mdpe60-70份、抗紫外线剂1-2份、poe增韧剂0.5-2份、邻苯二甲酸二辛酯8-12份、环己酮4-6份、古马隆树脂3-9份、三聚氰胺5-9份、氯化石蜡4-8份、甲基丙烯酸3-7份、二氧化钛3-8份、剑麻纤维3-6份、竹纤维3-6份。

8、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法中，所述中间骨架层的螺旋螺距为7-9cm。

9、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法基于挤出设备，所述挤出设备包括：

10、机架；

11、挤出主轴，所述挤出主轴可转动地连接于机架，所述挤出主轴的侧部连接有第一螺旋部；

12、中心模具，所述中心模具连接于机架，所述中心模具为回转体，所述中心模具的轴线与挤出主轴的轴线重合；

13、第一挤出套筒，所述第一挤出套筒连接于机架，所述第一挤出套筒套于挤出主轴的外部，所述第一挤出套筒的前段与挤出主轴之间形成第一挤出腔室，所述第一挤出套筒的后段与中心模具之间形成环形的挤出模腔；

14、旋转套，所述旋转套同轴可转动地连接在第一挤出套筒的外部，所述旋转套的后段延伸至第一挤出套筒的挤出方向的后方，所述旋转套的后段内径与第一挤出套筒的后段直径相同，所述旋转套的后段与中心模具之间形成挤出模腔，所述旋转套内设有环形通道，所述环形通道与旋转套的外圆周面连通；所述环形通道连接有一条连通旋转套后段内壁的挤出通道；所述旋转套的外壁设有第二螺旋部；

15、环形旋转连接部，所述环形旋转连接部与所述旋转套的环形通道部位旋转密封连接，所述环形连接部连接有进料管；

16、驱动机构，所述驱动机构与所述挤出主轴以及旋转套传动连接，用于驱动挤出主轴以及旋转套转动；

17、第二挤出套筒，所述第二挤出套筒连接于机架，所述第二挤出套筒同轴套接于旋转套的外部，所述第二挤出套筒与旋转套之间形成第二挤出腔室；所述第二挤出套筒的后段延伸至旋转套后段的挤出方向的后方，所述第二挤出套筒的后段与中心模具之间形成挤出模腔，所述第二挤出套筒的后段内径大于第一挤出套筒后段的内径；

18、所述制备方法中：

19、s2具体为：内层管坯原料混合均匀，熔融后，投入第一挤出腔室，挤出内层管坯；

20、s3具体为：将中间层骨架原料混合均匀，熔融后，通过进料管通入环形通道，并在压力作用下挤入挤出通道，在内层管坯匀速挤出过程中，控制旋转套持续匀速旋转，使中间层骨架原料呈螺旋状挤出至内层管坯外侧；

21、s4具体为：将外层管坯原料混合均匀，熔融后，投入第二挤出腔室，在旋转套的转动作用下，使第二螺旋部将第二挤出腔室内的原料挤出至内层管坯和中间骨架层的外侧。

22、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法中，挤出设备中，所述驱动机构包括第一驱动电机、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第一转轴、第一皮带轮、第二皮带轮、传动皮带、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮和第二转轴；

23、所述第一驱动电机与所述挤出主轴传动连接，所述第一锥形齿轮同轴套接于挤出主轴，所述第一转轴通过轴承连接于机架，所述第一转轴垂直于挤出主轴，所述第二锥形齿轮同轴连接于第一转轴，所述第二锥形齿轮啮合于第一锥形齿轮，所述第一皮带轮同轴连接于第一转轴；

24、所述第三锥形齿轮同轴套接于旋转套；

25、所述第二转轴通过主轴承连接于机架，所述第二转轴垂直于挤出主轴，所述第四锥形齿轮同轴连接于第二转轴，所述第四锥形齿轮啮合于第三锥形齿轮，所述第二皮带轮同轴连接于第二转轴，所述传动皮带传动连接于第一皮带轮和第二皮带轮。

26、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法中，挤出设备中，所述进料管内设有挤出螺杆，所述挤出螺杆传动连接有第二驱动电机。

27、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法中，所述s1中，紫外线的波长为0.03-0.1μm。

28、进一步，上述高韧pe100rc燃气管的制备方法中，基于挤出设备，所述挤出设备包括：

29、机架；

30、挤出主轴，所述挤出主轴可转动地连接于机架，所述挤出主轴的侧部连接有第一螺旋部；

31、中心模具，所述中心模具连接于机架，所述中心模具为回转体，所述中心模具的轴线与挤出主轴的轴线重合；

32、第一挤出套筒，所述第一挤出套筒连接于机架，所述第一挤出套筒套于挤出主轴的外部，所述第一挤出套筒的前段与挤出主轴之间形成第一挤出腔室，所述第一挤出套筒的后段与中心模具之间形成环形的挤出模腔；

33、旋转套，所述旋转套同轴可转动地连接在第一挤出套筒的外部，所述旋转套的后段延伸至第一挤出套筒的挤出方向的后方，所述旋转套的后段内径与第一挤出套筒的后段直径相同，所述旋转套的后段与中心模具之间形成挤出模腔，所述旋转套内设有环形通道，所述环形通道与旋转套的外圆周面连通；所述环形通道连接有一条连通旋转套后段内壁的挤出通道；所述旋转套的外壁设有第二螺旋部；

34、环形旋转连接部，所述环形旋转连接部与所述旋转套的环形通道部位旋转密封连接，所述环形连接部连接有进料管；

35、驱动机构，所述驱动机构与所述挤出主轴以及旋转套传动连接，用于驱动挤出主轴以及旋转套转动；

36、第二挤出套筒，所述第二挤出套筒连接于机架，所述第二挤出套筒同轴套接于旋转套的外部，所述第二挤出套筒与旋转套之间形成第二挤出腔室；所述第二挤出套筒的后段延伸至旋转套后段的挤出方向的后方，所述第二挤出套筒的后段与中心模具之间形成挤出模腔，所述第二挤出套筒的后段内径大于第一挤出套筒后段的内径；

37、所述驱动机构包括第一驱动电机、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第一转轴、第一皮带轮、第二皮带轮、传动皮带、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮和第二转轴；

38、所述第一驱动电机与所述挤出主轴传动连接，所述第一锥形齿轮同轴套接于挤出主轴，所述第一转轴通过轴承连接于机架，所述第一转轴垂直于挤出主轴，所述第二锥形齿轮同轴连接于第一转轴，所述第二锥形齿轮啮合于第一锥形齿轮，所述第一皮带轮同轴连接于第一转轴；

39、所述第三锥形齿轮同轴套接于旋转套；

40、所述第二转轴通过主轴承连接于机架，所述第二转轴垂直于挤出主轴，所述第四锥形齿轮同轴连接于第二转轴，所述第四锥形齿轮啮合于第三锥形齿轮，所述第二皮带轮同轴连接于第二转轴，所述传动皮带传动连接于第一皮带轮和第二皮带轮；

41、所述进料管内设有挤出螺杆，所述挤出螺杆传动连接有第二驱动电机；

42、所述制备方法包括以下步骤：

43、s1：芳香族聚酰胺在熔融状态下进行紫外线辐照处理5-7h后挤出造粒，得到改性芳香族聚酰胺母粒；

44、s2：内层管坯原料混合均匀，熔融后，投入第一挤出腔室，挤出内层管坯，所述内层管坯由以下质量份的原料制备而成：hdpe树脂30-40份、mdpe60-70份、聚酰胺-聚烯烃嵌段共聚物15-20份、poe增韧剂12-15份、椰壳纤维6-10份和改性芳香族聚酰胺母粒30-45份；内层管坯原料混合均匀，熔融后，投入第一挤出腔室，挤出内层管坯；

45、s3：将中间层骨架原料混合均匀，熔融后，通过进料管通入环形通道，并在压力作用下挤入挤出通道，在内层管坯匀速挤出过程中，控制旋转套持续匀速旋转，使中间层骨架原料呈螺旋状挤出至内层管坯外侧，所述中间骨架层由以下质量份的原料制备而成：16-18份mdpe、6-7份玻璃纤维、0.5-1份二氧化钛和0.5-1份二氧化钨；

46、s4：将外层管坯原料混合均匀，熔融后，投入第二挤出腔室，在旋转套的转动作用下，使第二螺旋部将第二挤出腔室内的原料挤出至内层管坯和中间骨架层的外侧，所述外层管坯由以下质量份的原料制备而成：hdpe树脂30-40份、mdpe60-70份、抗紫外线剂1-2份、poe增韧剂0.5-2份、邻苯二甲酸二辛酯8-12份、环己酮4-6份、古马隆树脂3-9份、三聚氰胺5-9份、氯化石蜡4-8份、甲基丙烯酸3-7份、二氧化钛3-8份、剑麻纤维3-6份、竹纤维3-6份。

47、本发明还保护上述制备方法制得的燃气管。

48、本发明的有益效果在于：在制备的pe燃气管结构上，设计了内层、中间骨架层和外层的结构，中间骨架层的材质包括mdpe和玻璃纤维，并掺入了二氧化钛和二氧化钨，使中间骨架层为管材提供骨架支撑，且具备很好的韧性和耐压性能，由于螺旋结构的中间骨架形似弹簧，其本身不会过多影响管材整体的柔性；内外层材料的主材为hdpe和mdpe按照一定比例混合，进一步增加了管材的柔性，内层材料中加入了紫外辐照改性的芳香族聚酰胺母粒，能够具有很好的防腐蚀性能和阻燃性能，延缓pe管老化，增强管材的强度；外层材料中加入了剑麻纤维和竹纤维，进一步提高了管材的强度和抗腐蚀性。