專利名稱：金屬和聚丙烯復(fù)合的管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯材料的接枝改性，將其由非極性聚合物改性為極性聚合物，涉及金屬和聚丙烯復(fù)合的管道生產(chǎn)技術(shù)，特別涉及有孔洞的作為增強體的金屬筒形骨架與有極性的聚丙烯材料復(fù)合的管道和管件。
背景技術(shù)：
金屬與聚合物復(fù)合的管道包括管材和管件已有許多的技術(shù)及專利報道，在實際工程應(yīng)用中也有大量的產(chǎn)品和工程應(yīng)用，這種復(fù)合管道已成為重要的產(chǎn)業(yè)在不斷發(fā)展和進步。
金屬管道有較高的強度及較低的熱線脹系數(shù)，但其不耐腐蝕，不僅不能輸送腐蝕性流體，即使輸送不腐蝕流體，埋地等應(yīng)用時至少也要作表面防電腐蝕的防護處理。
聚合物管有較好的防腐蝕性能，也方便連接，在飲用水和腐蝕性流體輸送，化工工程應(yīng)用方面，有非常好的使用性能，但在輸送壓力要求較高，輸送流體溫度高于50℃～80℃時純聚合管的承壓能力大大折減，特別是熱線脹系數(shù)是金屬管的十倍以上，純聚合管的應(yīng)用受到限制。
由于上述兩種管各有優(yōu)異的性能，但各又有不可克服的問題存在，因此金屬與聚合物復(fù)合的管道作為一種優(yōu)點結(jié)合，缺點克服的管道有了長足的發(fā)展。這種復(fù)合管多以金屬管或骨架作為增強體，根據(jù)工程需要在其內(nèi)壁和/或外壁復(fù)合聚合物材料。由于在管的內(nèi)外壁復(fù)合聚合物，該聚合物主要承擔防腐功能，所以管與管、管與管件之間的連接還主要依靠金屬管及骨架之間的焊接連接或螺紋連接，靠聚合物之間的熔焊和對接還承受不了系統(tǒng)壓力要求。特別是直徑在φ630以上的管道，基本依靠金屬管之間的焊接連接，φ630以下的管即使焊接了，但內(nèi)壁由于焊接縫無法進入人員，再次復(fù)合聚合物對接頭處防腐，使金屬管與聚合物管在小于φ630以下的復(fù)合管的工程應(yīng)用出現(xiàn)困難。因為若對金屬管和骨架對接焊或螺紋連接，連接處破壞了的聚合物復(fù)合層地方內(nèi)壁無法修復(fù)。因此在此背景情況下，以有孔洞的金屬骨架作為增強體在骨架上復(fù)合聚合物的復(fù)合管道有了充分的發(fā)展。這種管強度主要由金屬增強骨架承受，聚合物連續(xù)體主要承擔防腐和管與管，管與管件之間的熔融連接，但聚合物與金屬管，金屬筒形骨架之間的復(fù)合也存在許多重要的技術(shù)困難和問題。一般防腐性能好，耐化學(xué)藥品性能好，輸送飲用水符合標準的聚合物都屬于非極性聚合物如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，但與其復(fù)合的界面或表面是金屬表面，如鋁板帶、鋼板帶，這些表面是典型的極性表面，二者之間根本不能粘結(jié)和親合，雖然聚合物連續(xù)體將其表面包覆和復(fù)合，但界面實際是分離的，為此人們在生產(chǎn)和應(yīng)用這種復(fù)合管道時，在二者界面的粘結(jié)、親合，實現(xiàn)真正意義上的復(fù)合上采用了很多辦法。因為不解決二者界面的親合性，不能使二者界面真正粘合、牢固復(fù)合為一體，實際上我們并沒有真正獲得二者優(yōu)異性能共同發(fā)揮的復(fù)合材料。
已知和公開的非極性聚合物(如PE或PP)與極性的鋼金屬表面和鋁金屬表面的牢固粘結(jié)、復(fù)合在一起，到目前為止還主要是依靠在二者界面之間，增加一層粘結(jié)劑層或涂覆一層能使二者親合和牢固復(fù)合在一起的過渡層。具體的技術(shù)方案有許多種。一種是在界面之間使用有極性基團的但又能與非極性聚合物融合和粘結(jié)為一體的粘結(jié)劑，比如市售的二元共聚的乙烯—丙烯酸乙酯共聚物、乙烯—丙烯酸共聚物，和三元共聚的乙烯—醋酸乙烯—乙烯醇共聚物等等，另一種是在金屬表面預(yù)先涂覆一層過渡層比如環(huán)氧樹脂，在其之上再復(fù)合一層乙烯—醋酸乙烯共聚物，再與非極性的聚合物復(fù)合。
這些粘結(jié)劑層或涂覆的過渡層都能較好將極性金屬表面和非極性的聚合物牢固的復(fù)合在一起。但由于需要專門的擠出涂覆設(shè)備來涂覆這層粘結(jié)劑層，在復(fù)合管的生產(chǎn)線上需要多增加至少兩臺分別在金屬管或骨架內(nèi)外表面擠出涂覆的設(shè)備，使投資增加，生產(chǎn)成本增高，工藝不易控制，特別對于直徑較小比如φ200管的生產(chǎn)線，是較困難的。為了使粘結(jié)劑能有效的涂覆在金屬骨架表面，并充分濕潤金屬極性表面，一般這些粘結(jié)劑的加工熔點都較低，融熔指數(shù)較高，在界面上雖然能容易的將二者界面粘結(jié)復(fù)合，但當復(fù)合管在較高使用溫度時，這層粘結(jié)劑層又會在界面上產(chǎn)生因熔點低耐溫能力不夠的滑移，破壞了作為二者結(jié)合起來承擔承壓和防腐及連接牢固的優(yōu)異功能，使非極性的復(fù)合的聚合物層與金屬表面的復(fù)合也相應(yīng)發(fā)生滑移，破壞了作為二者結(jié)合起來承擔承壓和防腐及連接牢固的優(yōu)異功能，降低了復(fù)合管的耐溫工程應(yīng)用溫度，實際降低了管的工程性能。加之這種粘結(jié)劑層復(fù)合技術(shù)在有孔洞的金屬骨架表面的應(yīng)用，會使通過孔洞包覆骨架的聚合物連續(xù)體因粘結(jié)劑層的不耐溫熔融和滑移，大大降低復(fù)合管的耐溫工程性能，嚴重時甚至?xí)狗菢O性聚合物連續(xù)體通過骨架的孔洞在骨架的內(nèi)外層之間滑移，破壞了二者結(jié)合起來承擔壓力和防腐及連結(jié)牢固的優(yōu)異性能，而大大降低該復(fù)合管輸送熱水介質(zhì)和腐蝕介質(zhì)的承壓能力。因此即要通過有孔洞的金屬增強體骨架來生產(chǎn)與聚合物復(fù)合的管道，以便解決前述的方便φ630以下管徑的復(fù)合管，利用聚合物連續(xù)體來實現(xiàn)管與管，管與管件之間的熔融連接，同時又利用骨架的孔洞將包覆的連續(xù)體高于金屬材料十倍的熱線脹的膨脹鎖住，使連續(xù)體及復(fù)合管有類式金屬和及金屬骨架的線脹率而充分發(fā)揮有孔洞的金屬骨架與聚合物復(fù)合的復(fù)合管的優(yōu)異性能，又要使聚合物連續(xù)體與金屬極性表面牢固粘結(jié)和復(fù)合，防止二者界面和斷面有流體介質(zhì)因界面的未牢固復(fù)合而滲透入結(jié)合界面，使管道防腐和防漏連接功能失效，對于在二者界面用更好、成本更低，復(fù)合更可靠，生產(chǎn)更方便、對于復(fù)合管功能又能充分發(fā)揮的界面牢固粘結(jié)和復(fù)合的新的技術(shù)方案，成了業(yè)界追求的重點。為此筆者曾經(jīng)申請了不少專利和作了許多方案設(shè)計，但都沒能跳出前述的那幾種基本方案，更沒有方案，市面業(yè)界也沒有方案涉及利用聚合物連續(xù)體可以采用改性接枝極性基團使非極性聚合物直接具有極性并能直接包覆和牢固粘結(jié)復(fù)合極性的金屬骨架，特別是有孔洞的金屬骨架的技術(shù)方案，這樣一來，即使二者界面牢固粘結(jié)和復(fù)合為一體，又使有孔洞的金屬骨架與聚合物連續(xù)體通過孔洞連為一體，即防止聚合物連續(xù)體產(chǎn)生聚合物的高于金屬骨架十倍的線脹或熱膨脹，又能因其牢固復(fù)合為一體，可以通過管或管件外壁的熱熔或電熟熔將其骨架孔洞的內(nèi)外層聚合物融熔連接起來呈管網(wǎng)，實現(xiàn)可靠的管網(wǎng)熔融連接，解決了金屬與聚合物復(fù)合的管道不能充分發(fā)揮其優(yōu)異性能，不能方便連接，二者界面不易牢固粘結(jié)復(fù)合為一體或復(fù)合為一體必須涉及粘結(jié)劑層或涂覆過渡層的投資大，成本高的技術(shù)難題。
本申請人申請的申請?zhí)?00510020523，于2005年9月公開的鋼塑復(fù)合管生產(chǎn)方法及裝置在說明書中曾公開了采用馬來酸酐或丙烯酸酯接枝的聚合物作包覆金屬骨架的聚合物連續(xù)體，以及采用更經(jīng)濟的用上述接枝聚合物15～30％的重量比與沒接枝的聚乙烯或聚丙烯共混改性來作為連續(xù)體的技術(shù)方案，但業(yè)內(nèi)專業(yè)人士都知道僅用共混比例來實現(xiàn)牢固的粘結(jié)和復(fù)合是公開不充分的，因不同聚合物材料與不同的含極性基團的不飽和羧酸的接枝率是很大差別的，可以在0.3～6％范圍產(chǎn)生接枝率，與金屬如鋼和鋁的極性表面要實現(xiàn)真正的牢固粘結(jié)和復(fù)合，在表面有一定處理條件下，上述聚合物和不飽和羧酸的接枝率至少要達到0.12％以上的接枝率，若簡單的用15～30％的重量比來共混，技術(shù)方案實現(xiàn)不了目的。這都是本申請人通過大量的配方和生產(chǎn)及粘結(jié)試驗總結(jié)出來的，因只有通過大量試驗才能建立可行的，但與原來公開方案比有明顯成本承受能力的新的細微的技術(shù)方案，為此本申請人在已公開的方案上作了更明確和更準確的改進方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種能解決金屬與聚丙烯復(fù)合二者界面不易牢固復(fù)合為一體的技術(shù)難題，能可靠、方便連接的金屬復(fù)合塑料管道。
本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的本發(fā)明金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中有具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架，經(jīng)過接枝改性的具有極性基團的聚丙烯連續(xù)體通過筒形金屬骨架上的孔洞在骨架的內(nèi)、外與骨架表面牢固復(fù)合和包覆，接枝改性的聚丙烯的接枝率0.12％～3％(也即測量其凝膠率0.12％～3％)，有極性基團的聚丙烯連續(xù)體是具有羧基或羥基或羰基或酸酐基極性基團的聚丙烯，其紅外光譜圖有典型的上述極性基團的特征吸收峰。在筒形金屬骨架與聚丙烯連續(xù)體復(fù)合界面沒有粘結(jié)劑材料層或涂覆層，僅靠該聚丙烯連續(xù)體即可與骨架表面牢固粘結(jié)復(fù)合并承受20℃水溫，0.6Mpa以上壓力的水壓不滲透連續(xù)體與骨架復(fù)合的界面(斷面)的受壓試驗，接枝改性的聚丙烯測量其接枝率≥0.12％。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由馬來酸酐(MAH)與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的或有極性的聚丙烯。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、馬來酰亞胺(BMI)中的一種與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的聚丙烯。用馬來酸酐(MAH)與聚丙烯接枝，可以得到耐溫性能和熱壽命良好的有極性的聚丙烯，管的復(fù)合界面(斷面)在80℃溫度，0.8Mpa使用條件下，能經(jīng)受長達1000h以上運行不滲透、不裂開的試驗。該方案與不接枝改性的非極性聚丙烯與鋼骨架的復(fù)合管道比，至少提高了5％的熱水承壓能力試驗。由于其能與增強體牢固粘結(jié)和復(fù)合，實際受熱狀況下的環(huán)應(yīng)力承擔已經(jīng)由復(fù)合良好的增強體在分擔，因此，管在長期熱負荷狀況下運行有良好的承壓性能。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由苯乙烯(St)和馬來酸酐(MAH)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)中的一種與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的聚丙烯。用馬來酸酐(MAH)或其它上述不飽和羧酸在有苯乙烯(St)參加接枝和改性，使聚丙烯成為接枝率高達2-3％的有極性基團的連續(xù)體，已有成熟公開的配方和工藝，接枝料也有市售商品可供。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由苯乙烯(St)和馬來酸酐(MAH)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)中的一種與無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)。用馬來酸酐(MAH)或其它上述不飽和羧酸在有苯乙烯(St)參加接枝和改性，使無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)成為接枝率高達2-3％的有極性基團的連續(xù)體。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由馬來酸酐(MAH)與聚丙烯材料，采用固相力化學(xué)接枝法利用磨盤形化學(xué)反應(yīng)器接枝改性為具有極性基團的聚丙烯，采用此方法接枝不僅可用馬來酸酐(MAH)，其它不飽和羧酸也可以，此方法已有公開文獻報道，可節(jié)約引發(fā)劑，技術(shù)成熟，可以提高衛(wèi)生性能指標。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，聚丙烯連續(xù)體是由接枝改性的具有極性基團的聚丙烯與沒有改性的非極性的聚丙烯共混制成的，其共混物連續(xù)體接枝率大于0.2％，接枝改性有極性基團的聚丙烯，其接枝率一般在0.5％～0.8％甚至高達2-3％(有苯乙單體參與反應(yīng))，若有孔洞鋼帶金屬骨架表面經(jīng)過清潔和毛化處理，一般羧基或羥基或羰基或酸酐基極性基團的接枝率達到0.12％以上連續(xù)體就可以有效粘結(jié)牢固并復(fù)合好骨架表面，因此有極性的聚丙烯和非極性的聚丙烯的混合比例，完全可以根據(jù)金屬骨架表面的粘結(jié)性能在一定比例中調(diào)整。若有極性聚丙烯接枝率達0.72％，混合比例非極性聚丙烯可以為70～80％，有極性聚丙烯為大于20％，就能將經(jīng)清潔的筒形金屬骨架粘結(jié)和包覆牢固，并能承受對復(fù)合界面(斷面)20℃水溫，0.6Mpa水壓的防滲透、撕裂、撕開復(fù)合界面的承壓試驗。與申請?zhí)?00510020523中公開的加入比例15～30％重量比的一方案比較，原方案批露不充分，因極性聚合物加入的比例與其極性基團的接枝率有最直接的關(guān)系，若接枝率低于0.4％，即使共混比例達到.30％，也不能使共混后的材料的極性基團的接枝達到0.12％以上，實際是不能與金屬極性表面牢固粘結(jié)和復(fù)合并承擔一定壓力的水對界面的壓力滲透的試驗。這一方案可以比全部使用接枝料節(jié)約成本，使該種由極性聚丙烯包覆骨架形成管壁的管道具有市場竟爭能力得以大量應(yīng)用。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)連續(xù)體是由接枝改性的具有極性基團的聚丙烯、具有極性基團的粘結(jié)劑聚合物中的一種與沒有改性的非極性的無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)共混制成，其共混物連續(xù)體接枝率至少大于0.12％。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是緯向鋼絲纏繞經(jīng)向鋼絲交叉點經(jīng)焊接而成。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是有孔洞的鋼帶或鋼板或鋁帶經(jīng)縱向卷曲或螺旋卷繞而成。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是有孔洞的鋼帶或鋁帶或鋼板經(jīng)縱向卷曲或螺旋卷繞經(jīng)焊接而成。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是至少一根左螺旋的鋼絲和至少一根右螺旋的鋼絲交叉纏繞而成。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是由至少一根左螺旋的鋼絲或至少一根右螺旋的鋼絲經(jīng)螺旋纏繞而成。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形鋼骨架的表面有防止金屬氧化和侵蝕的電鍍層或用真空物理鍍膜方法(PVD)鍍的金屬防腐層。為了使管道的防腐能力提高，壽命更長，對金屬骨架的表面鍍銅或鍍錫或鍍鉻，以使骨架增強功能長期保持。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，復(fù)合管道的管壁中在有極性基團的聚丙烯連續(xù)體牢固粘結(jié)復(fù)合筒形鋼骨架形成的管壁外層和/或內(nèi)層還復(fù)合了一層非極性的聚丙烯層。在起到牢固粘結(jié)和復(fù)合金屬骨架的有極性的聚丙烯的連續(xù)體外層和/或內(nèi)層表面再擠出復(fù)合一層非極性的聚丙烯層，可以降低有極性的聚丙烯的用量而節(jié)約成本，特別是管壁較厚的產(chǎn)品，有非常明顯的降低成本和提高性能的作用?？梢詫⑵浣又Ψ磻?yīng)的殘余物實行更好的阻隔和屏蔽，進一步提高其衛(wèi)生性能和增加連接性能。
上述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，管件是二通或三通或四通或是90°彎頭或45°彎頭以及變徑有大小頭的管件。
本發(fā)明金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，既能制作管材，又能制作管件，采用經(jīng)過接枝改性的具有羧基或羥基或羰基極性基團的聚丙烯連續(xù)體將骨架的表面牢固粘結(jié)和包覆，解決了金屬與聚丙烯復(fù)合的管道不能充分發(fā)揮其優(yōu)異性能，不能方便連接，二者界面不易牢固粘結(jié)復(fù)合為一體或復(fù)合為一體必須涉及粘結(jié)劑層或涂覆過渡層的投資大、成本高的技術(shù)難題，管網(wǎng)性能更可靠。


圖1為有三通管道連接件的本發(fā)明管道連接示意圖。
圖2為有三通管道連接件的本發(fā)明管道連接另一示意圖。
具體實施例方式實施例1圖1給出了本發(fā)明實施例1圖。參見圖1，三通管件1中有有孔洞的鋼板卷制焊接的筒形骨架2，有極性基團的聚丙烯連續(xù)體3穿過筒形管架2上的孔洞與筒形骨架的內(nèi)、外表面牢固粘接并將其包覆形成管壁。管材4中有有孔洞的鋼板金屬筒形骨架5，有極性基團的聚丙烯連續(xù)體6穿過筒形骨架5與其內(nèi)、外表面牢固粘接且將之包覆形成管壁。管材7中有由緯向鋼絲8繞徑向鋼絲9并經(jīng)焊接而形成的金屬筒形骨架10，有極性基團的聚丙烯連續(xù)體11穿過金屬筒形骨架10上的孔洞與其內(nèi)、外表面牢固粘接且將之包覆形成管壁。管材4、7分別位于管件1兩端且一端分別伸入管件的承插口中與其連接為一體組成管網(wǎng)φ160mm，材料是聚丙烯(PPR)，對該管網(wǎng)用80℃，1.6Mpa壓力試壓，管材4和管件1的端頭都切斷裸露金屬骨架與連續(xù)體復(fù)合的界面(斷面)，經(jīng)過165h連續(xù)試壓不滲透、不減壓、該復(fù)合管不僅抗腐蝕能力強，承壓能力高，還全部指標達飲用水管衛(wèi)生標準。
有極性基團的聚丙烯按以下配方，采用擠出機擠出造粒，聚丙烯接枝率為0.5％～0.8％的配方為已知公開文獻，以下均按質(zhì)量份計重，聚丙烯(PPB)100份，馬來酸酐(MAH)2～5份，過氧化物接枝引發(fā)劑(DCP)0.1～0.2份。
有極性基團的聚丙烯(PPR)，也可按以下配方采用擠出機擠出造粒得到接枝率為2％～3％的聚丙烯，此無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)可以生產(chǎn)熱水管網(wǎng)用復(fù)合管，在80℃，0.8Mpa條件下長期運行。無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)北京燕山石化產(chǎn)100份。馬來酸酐(MAH)2-4份，接枝引發(fā)劑(DCP)0.2-0.3份，苯乙烯(St)1～3份。
有極性基團的聚丙烯接枝率為0.5％～0.7％的材料生產(chǎn)的復(fù)合管，適宜在不高于60℃，1Mpa壓力下運行。北京燕山石化產(chǎn)乙烯和丙烯嵌段共聚聚丙烯(PPB)100份、LDPE 20份、甲基丙烯酸甲酯5份、接枝引發(fā)劑(DCP)0.2～0.5份。
無規(guī)共聚聚丙烯燕山石化產(chǎn)品100份、馬來酸酐(MAH)2-4份、接枝引發(fā)劑(DCP)0份。采用固相力化學(xué)接枝法利用臥式磨盤形力化學(xué)反應(yīng)器，該核心結(jié)構(gòu)為鑲嵌式磨面，磨面內(nèi)部采用循環(huán)水冷卻溫度控制在12～25℃，壓力由螺旋加壓系統(tǒng)控制在17-19KN，磨盤轉(zhuǎn)速控制在20-40轉(zhuǎn)/10分，碾磨次數(shù)16次，可以生產(chǎn)接枝率達0.5-0.8％的有極性聚丙烯，本方法與反應(yīng)擠出法比效率較差，但配方成本較低，聚丙烯連續(xù)體無DCP殘留異味。
將馬來酸酐(MAH)接枝改性的極性聚丙烯(接枝率為2％～3％)的材料取8份，將沒改性的非極性的無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)材料以92份共混經(jīng)擠出復(fù)合生產(chǎn)復(fù)合管，該管連續(xù)體實際接枝率為0.16％～0.24％，但已將有孔洞的緯向鋼絲纏繞經(jīng)向鋼絲并焊接的筒形骨架牢固包覆并粘結(jié)，已使連續(xù)體不能與金屬表面分離和剝離，復(fù)合界面(斷面)能承受20℃水溫2Mpa的水壓的165小時的試壓，能承受1.6Mpa長期管網(wǎng)的正常運行。
金屬筒形骨架是孔隙率占12％～25％?？讖溅?mm～φ6mm，厚度1～3mm的鋼板帶經(jīng)縱向卷曲或螺旋卷曲后焊接而成的，經(jīng)十字擠出機機頭由外向內(nèi)，同時在骨架內(nèi)外層形成包覆的連續(xù)體與金屬骨架牢固粘結(jié)和復(fù)合為一體，經(jīng)冷卻形成復(fù)合管。
金屬筒形骨架是孔隙率占8～15％，孔徑φ3～φ5，厚度為0.2～0.4mm的鋁帶，經(jīng)縱向卷繞或螺旋卷繞已預(yù)先用有極性基團的聚丙烯材料擠出冷卻成型的φ63直徑的芯管，在卷繞的鋁帶外表面再擠出復(fù)合有極性基團的聚丙烯材料將鋁帶包覆，利用此熔融體的熱量將芯管與鋁帶粘結(jié)，同時通過鋁帶上的孔洞將芯管與外層熔融連續(xù)體貫通和包覆形成管壁而成為復(fù)合管道。
實施例2圖2給出了本發(fā)明實施例2圖。本實施例2基本與實施例1同。不同處是管材12中的金屬骨架13是由緯向鋼絲纏繞徑向鋼絲的筒形骨架。
預(yù)先用有極性基團的聚丙烯生產(chǎn)φ200直徑的芯管，在芯管上左旋和右旋交叉纏繞已包覆有極性基團的聚丙烯的鋼絲形成交叉網(wǎng)格，對已纏繞有鋼絲的芯管加熱，同時利用十字擠出機頭擠出有極性的聚丙烯將鋼絲包覆，同時將孔洞擠滿有極性聚丙烯，使其牢固粘結(jié)和包覆交叉鋼絲，同時通過網(wǎng)格的孔洞與內(nèi)層芯管熔融連接形成復(fù)合管道。
螺旋纏繞的鋼絲也可不是左旋和右旋交叉，而只是在芯管上僅左旋或僅是右旋螺旋纏繞，這種方法適宜直徑小于φ160的復(fù)合管的生產(chǎn)。
在金屬筒形骨架外采用十字擠出機頭擠出有極性基團的聚丙烯連續(xù)體，該連續(xù)體通過孔洞進入骨架內(nèi)壁，在骨架內(nèi)外形成連續(xù)體對骨架的粘結(jié)和包覆，本實施例不同之處，在于當有極性基團的聚丙烯連續(xù)體將骨架包覆形成復(fù)合管的管壁，在此管壁上依據(jù)復(fù)合管的需要在其內(nèi)層和/或外層上再復(fù)合擠出一層非極性的聚丙烯，甚至可以擠出只要能和極性聚丙烯熔融粘結(jié)和復(fù)合的其它的聚合物材料，擴大了復(fù)合的材料品種，也即擴大了該種管道與不同性能的管道的連接和組網(wǎng)，可以實現(xiàn)與不同性能的材料的連接，擴大了管網(wǎng)功能和性能的適應(yīng)性。
在管壁上的內(nèi)層和/或外層上復(fù)合擠出一層與有極性基團的聚丙烯能熔融粘結(jié)和復(fù)合的其它的聚合物材料，包括非極性的聚丙烯，對于本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員來說，只要參考在管壁內(nèi)外如何擠出復(fù)合層的機頭和擠出機布局即可完成設(shè)計，方法有許多，在此不再闡述。對于管件在其壁內(nèi)外層復(fù)合注塑或擠出另外的聚合物材料，參考二次注塑法或內(nèi)外壁雙色注塑和擠出的有關(guān)技術(shù)和模具即可完成設(shè)計，在此也不再闡述。
上述的各實施例中有極性基團的聚丙烯連續(xù)體的紅外光譜圖均有典型的上述極性基團的特征吸收峰。
上述各實施例是對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中有具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架，經(jīng)過接枝改性的具有極性基團的聚丙烯連續(xù)體通過筒形金屬骨架的孔洞在骨架的內(nèi)、外將骨架表面牢固粘結(jié)和包覆，接枝改性的聚丙烯接枝率為0.12％～3％，有極性基團的聚丙烯連續(xù)體是具有羧基或羥基或羰基或酸酐基極性基團的聚丙烯連續(xù)體，其紅外光譜圖有典型的上述極性基團的特征吸收峰。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是由馬來酸酐與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的聚丙烯。
3.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酰亞胺中的一種與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是由苯乙烯和馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種與聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過擠出機擠出接枝反應(yīng)改性為具有極性基團的聚丙烯。
5.如權(quán)利要求要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是由苯乙烯和馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種與無規(guī)共聚聚丙烯在過氧化物接枝引發(fā)劑的作用下，經(jīng)過反應(yīng)擠出接枝改性為具有極性基團的聚丙烯。
6.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是至少由馬來酸酐與聚丙烯材料，采用固相力化學(xué)接枝法利用磨盤形化學(xué)反應(yīng)器接枝改性為具有極性基團的聚丙烯。
7.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于聚丙烯連續(xù)體是由接枝改性的具有極性基團的聚丙烯或具有極性基團的粘結(jié)劑聚合物與沒有改性的非極性的聚丙烯共混制成的，其共混物連續(xù)體接枝率至少大于0.12％。
8.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于無規(guī)共聚聚丙烯連續(xù)體是由接枝改性的具有極性基團的聚丙烯或具有極性基團的粘結(jié)劑聚合物中的一種與沒有改性的非極性的無規(guī)共聚聚丙烯共混制成，其共混物連續(xù)體接枝率大于0.12％。
9.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是有孔洞的鋼帶或鋼板或鋁帶經(jīng)縱向卷曲或螺旋卷繞而成。
10.如權(quán)利要求9所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是有孔洞的鋼帶或鋁帶或鋼板經(jīng)縱向卷曲或螺旋卷繞經(jīng)焊接而成。
11.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架的是緯向鋼絲纏繞經(jīng)向鋼絲交叉點經(jīng)焊接而成。
12.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是至少一根左螺旋的鋼絲和至少一根右螺旋的鋼絲交叉纏繞而成。
13.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架是由至少一根左螺旋的鋼絲或至少一根右螺旋的鋼絲經(jīng)螺旋纏繞而成。
14.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中的具有孔洞的作為增強體的筒形鋼骨架的表面有防止金屬氧化和侵蝕的電鍍層或用真空物理鍍膜方法鍍的金屬防腐層。
15.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于復(fù)合管道的管壁中在有極性基團的聚丙烯連續(xù)體牢固粘結(jié)復(fù)合筒形鋼骨架形成的管壁外層和/或內(nèi)層還復(fù)合了一層非極性的聚丙烯層。
16.如權(quán)利要求1或2所述的金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征在于管件是二通或三通或四通或是90°彎頭或45°彎頭以及變徑有大小頭的管件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬和聚丙烯復(fù)合的管道，其特征是復(fù)合管道的管壁中有具有孔洞的作為增強體的筒形金屬骨架，經(jīng)過接枝改性的具有極性基團的聚丙烯連續(xù)體通過筒金屬骨架的孔洞在骨架的內(nèi)、外與骨架表面牢固粘結(jié)和包覆，接枝改性的聚丙烯接枝枝率0.12％～1.5％。本發(fā)明能解決金屬與聚丙烯復(fù)合不易牢固粘結(jié)復(fù)合為一體的技術(shù)難題。
文檔編號C08F255/02GK101038051SQ20061002047
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者甘國工 申請人:甘國工