本發(fā)明屬于市政設備生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種高強度復合管及其生產(chǎn)方法。

背景技術：

目前自來水管一般選用鍍鋅管或者pvc管，另外在一些大的市政工程中也有使用玻璃鋼管道的。

鍍鋅管特點是抗沖擊性能較好，對安裝地點沒有特殊要求。安裝方法有法蘭連接、焊接、螺紋連接等。缺點是環(huán)境耐腐蝕性相對較差，如果是焊接的話在接口出容易腐蝕穿孔。pvc管特點是耐環(huán)境腐蝕性較好，美觀。安裝方法有pvc膠水黏結、法蘭連接、塑料焊接等。缺點是長時間室外使用會變色，抗沖擊性能較差，管道補漏比較麻煩。玻璃鋼管道特點是耐腐蝕性強，而且可以根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇不用的材料，適合于埋地大型管道使用。連接方式有法蘭連接、包纏對接、o型密封圈撐插連接。缺點是抗沖擊性能較差，美觀性較差，連接比較麻煩(一般需要專業(yè)工人來連接)，管道的支撐結構及埋地保護措施比較麻煩。至于鑄鐵管，由于它的抗沖擊性能、耐腐蝕性能、美觀性都比較差，而且在連接方式不是很理想，因此使用的越來越少，目前只在建筑物落水管上偶而使用，在自來水方面基本上已經(jīng)不用了。

為了解決上述常見管材的弊端，現(xiàn)如今越來越多廠家開始研發(fā)復合管材用于自來水管道的使用。這種管材具有強度高，耐腐蝕，無異味不對水質產(chǎn)生影響的特點。專利申請公開號cn104260256a公開了一種鋼襯聚氨酯復合管，該管材具有高強度和長壽命的特點，但是該型管材生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本較高，且它的物理性質決定了其不適用液態(tài)物質尤其是飲用水的管道運輸，僅適用于運輸氣態(tài)物質。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種材料成本相對低廉，耐腐蝕性好，物理性能穩(wěn)定，無毒無害的給水管道，并提供該型管道的生產(chǎn)方法。

一種高強度復合管及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下生產(chǎn)步驟：

(1)制備改性聚乙烯顆粒：按照重量份將260-300份聚乙烯，30-50份聚丙烯，10-20份聚四氟乙烯，10-15份硬脂酸鈣，15-20份炭黑，30-45份eva樹脂，25-30份硅酸鈉粉末和30-45份馬來酸酐加入到混合機中攪拌均勻，再將混合料加入到雙螺桿擠出機中共混擠出，將擠出料加入到造粒機中得到改性聚乙烯顆粒，然后將改性聚乙烯顆粒倒入濃度為5-8％的高錳酸鉀溶液中浸泡3-4h，晾干備用。

(2)聚乙烯復合材料粘結劑制備：按照重量份將55-70份高密度聚乙烯，10-25份中密度聚乙烯，10-20份高密度聚乙烯馬來酸酐接枝物，5-15份納米碳酸鈣，2-5份乙烯基三甲氧基硅烷和1-3份抗氧化劑加入到混合機中混合均勻，再投入到雙螺桿擠出機中反應擠出，最后由造粒機造粒得到聚乙烯復合材料粘結劑顆粒。

(3)鑄鐵管內(nèi)壁處理：利用管道內(nèi)除銹機器人將球墨鑄鐵管內(nèi)壁除銹拋光，再通過高壓氣槍吹掃干凈。

(4)粘結劑層形成：將除銹打磨光滑并清掃干凈的鑄鐵管放置到保溫離心裝置上，升溫到250-300℃，向鑄鐵管內(nèi)投入粘結劑顆粒，投入質量以能夠形成0.01-0.05cm厚度粘結劑層為準，離心轉速為1000-1200r/min，離心保溫時間為30-40min。

(5)復合管材形成：向上步驟的管道內(nèi)部投入改性聚乙烯顆粒，投入量以能夠形成0.2-0.4cm厚度的質量為準，將離心保溫設備內(nèi)的溫度降低到180-230℃，離心轉速升高到1300-1500r/min，離心保溫時間40-60min，然后在保持離心速度的狀態(tài)下將復合管材在4-5h內(nèi)緩慢降溫至室溫，再關閉保溫離心設備，取出管材，將冷卻定型后的管材碼放入庫。

優(yōu)選的，步驟(1)中擠出機轉速為200r/min，溫度為200-260℃。

優(yōu)選的，步驟(2)中擠出機轉速為260r/min，溫度為250-300℃。

優(yōu)選的，步驟(2)中所述抗氧化劑是季戊四醇酯或亞磷酸酯中的一種。

采用以上的速度和穩(wěn)定以及抗氧化劑，可以顯著提高復合管內(nèi)管中pe材料的穩(wěn)定性，實現(xiàn)更長的使用壽命，保證在使用周期內(nèi)材料不會發(fā)生變性或其他物理化學反應，進而影響運輸?shù)淖詠硭乃|。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明提供了一種高強度復合管及其制造方法，該方法生產(chǎn)的復合管可以廣泛應用于市政自來水的管道運輸。該型管材通過高溫離心的方式加工，使得內(nèi)外管結構穩(wěn)固，管壁均勻；相對傳統(tǒng)的鍍鋅管或pvc管，該型管材因為使用鑄鐵作為外管材料，使得其強度更高，耐磨性和抗壓性更好，生產(chǎn)成本也得到降低；另外使用改性聚乙烯作為內(nèi)層材料，無毒無害，長期的使用的不會對管材造成腐蝕破壞，不會產(chǎn)生有害物質的溶出，更加能夠保證運輸?shù)娘嬘盟陌踩?/p>

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

實施例1

(1)制備改性聚乙烯顆粒：按照重量份將260份聚乙烯，30份聚丙烯，10份聚四氟乙烯，15份硬脂酸鈣，15份炭黑，45份eva樹脂，30份硅酸鈉粉末和45份馬來酸酐加入到混合機中攪拌均勻，再將混合料加入到雙螺桿擠出機中共混擠出，擠出機轉速為200r/min，溫度為200℃，將擠出料加入到造粒機中得到改性聚乙烯顆粒，然后將改性聚乙烯顆粒倒入濃度為5％的高錳酸鉀溶液中浸泡3h，晾干備用。

(2)聚乙烯復合材料粘結劑制備：按照重量份將70份高密度聚乙烯，25份中密度聚乙烯，10份高密度聚乙烯馬來酸酐接枝物，5份納米碳酸鈣，5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份季戊四醇酯加入到混合機中混合均勻，再投入到雙螺桿擠出機中反應擠出，擠出機轉速為260r/min，溫度為250℃，最后由造粒機造粒得到聚乙烯復合材料粘結劑顆粒。

(3)鑄鐵管內(nèi)壁處理：利用管道內(nèi)除銹機器人將球墨鑄鐵管內(nèi)壁除銹拋光，再通過高壓氣槍吹掃干凈。

(4)粘結劑層形成：將除銹打磨光滑并清掃干凈的鑄鐵管放置到保溫離心裝置上，升溫到300℃，向鑄鐵管內(nèi)投入粘結劑顆粒，投入質量以能夠形成0.02cm厚度粘結劑層為準，離心轉速為1000r/min，離心保溫時間為30min。

(5)復合管材形成：向上步驟的管道內(nèi)部投入改性聚乙烯顆粒，投入量以能夠形成0.2cm厚度的質量為準，將離心保溫設備內(nèi)的溫度降低到180℃，離心轉速升高到1300r/min，離心保溫時間40-60min，然后在保持離心速度的狀態(tài)下將復合管材在4h內(nèi)緩慢降溫至室溫，再關閉保溫離心設備，取出管材，將冷卻定型后的管材碼放入庫。

實施例2

(1)制備改性聚乙烯顆粒：按照重量份將300份聚乙烯，50份聚丙烯，20份聚四氟乙烯，15份硬脂酸鈣，20份炭黑，45份eva樹脂，30份硅酸鈉粉末和45份馬來酸酐加入到混合機中攪拌均勻，再將混合料加入到雙螺桿擠出機中共混擠出，擠出機轉速為200r/min，溫度為240℃，將擠出料加入到造粒機中得到改性聚乙烯顆粒，然后將改性聚乙烯顆粒倒入濃度為8％的高錳酸鉀溶液中浸泡4h，晾干備用。

(2)聚乙烯復合材料粘結劑制備：按照重量份將70份高密度聚乙烯，25份中密度聚乙烯，20份高密度聚乙烯馬來酸酐接枝物，15份納米碳酸鈣，5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份亞磷酸酯加入到混合機中混合均勻，再投入到雙螺桿擠出機中反應擠出，擠出機轉速為260r/min，溫度為270℃，最后由造粒機造粒得到聚乙烯復合材料粘結劑顆粒。

(3)鑄鐵管內(nèi)壁處理：利用管道內(nèi)除銹機器人將球墨鑄鐵管內(nèi)壁除銹拋光，再通過高壓氣槍吹掃干凈。

(4)粘結劑層形成：將除銹打磨光滑并清掃干凈的鑄鐵管放置到保溫離心裝置上，升溫到300℃，向鑄鐵管內(nèi)投入粘結劑顆粒，投入質量以能夠形成0.05cm厚度粘結劑層為準，離心轉速為1200r/min，離心保溫時間為40min。

(5)復合管材形成：向上步驟的管道內(nèi)部投入改性聚乙烯顆粒，投入量以能夠形成0.2cm厚度的質量為準，將離心保溫設備內(nèi)的溫度降低到200℃，離心轉速升高到1400r/min，離心保溫時間50min，然后在保持離心速度的狀態(tài)下將復合管材在5h內(nèi)緩慢降溫至室溫，再關閉保溫離心設備，取出管材，將冷卻定型后的管材碼放入庫。

實施例3

(1)制備改性聚乙烯顆粒：按照重量份將270份聚乙烯，35份聚丙烯，15份聚四氟乙烯，13份硬脂酸鈣，18份炭黑，42份eva樹脂，27份硅酸鈉粉末和41份馬來酸酐加入到混合機中攪拌均勻，再將混合料加入到雙螺桿擠出機中共混擠出，擠出機轉速為200r/min，溫度為210℃，將擠出料加入到造粒機中得到改性聚乙烯顆粒，然后將改性聚乙烯顆粒倒入濃度為7％的高錳酸鉀溶液中浸泡3.5h，晾干備用。

(2)聚乙烯復合材料粘結劑制備：按照重量份將60份高密度聚乙烯，20份中密度聚乙烯，17份高密度聚乙烯馬來酸酐接枝物，11份納米碳酸鈣，4份乙烯基三甲氧基硅烷和2份季戊四醇酯加入到混合機中混合均勻，再投入到雙螺桿擠出機中反應擠出，擠出機轉速為260r/min，溫度為240℃，最后由造粒機造粒得到聚乙烯復合材料粘結劑顆粒。

(3)鑄鐵管內(nèi)壁處理：利用管道內(nèi)除銹機器人將球墨鑄鐵管內(nèi)壁除銹拋光，再通過高壓氣槍吹掃干凈。

(4)粘結劑層形成：將除銹打磨光滑并清掃干凈的鑄鐵管放置到保溫離心裝置上，升溫到270℃，向鑄鐵管內(nèi)投入粘結劑顆粒，投入質量以能夠形成0.03cm厚度粘結劑層為準，離心轉速為1150r/min，離心保溫時間為35min。

(5)復合管材形成：向上步驟的管道內(nèi)部投入改性聚乙烯顆粒，投入量以能夠形成0.3cm厚度的質量為準，將離心保溫設備內(nèi)的溫度降低到210℃，離心轉速升高到1400r/min，離心保溫時間50min，然后在保持離心速度的狀態(tài)下將復合管材在4.5h內(nèi)緩慢降溫至室溫，再關閉保溫離心設備，取出管材，將冷卻定型后的管材碼放入庫。

實施例4

(1)制備改性聚乙烯顆粒：按照重量份將290份聚乙烯，35份聚丙烯，17份聚四氟乙烯，11份硬脂酸鈣，19份炭黑，33份eva樹脂，28份硅酸鈉粉末和39份馬來酸酐加入到混合機中攪拌均勻，再將混合料加入到雙螺桿擠出機中共混擠出，擠出機轉速為200r/min，溫度為200℃，將擠出料加入到造粒機中得到改性聚乙烯顆粒，然后將改性聚乙烯顆粒倒入濃度為6％的高錳酸鉀溶液中浸泡3.5h，晾干備用。

(2)聚乙烯復合材料粘結劑制備：按照重量份將59份高密度聚乙烯，19份中密度聚乙烯，16份高密度聚乙烯馬來酸酐接枝物；10份納米碳酸鈣；5份乙烯基三甲氧基硅烷和3份亞磷酸酯加入到混合機中混合均勻，再投入到雙螺桿擠出機中反應擠出，擠出機轉速為260r/min，溫度為300℃，最后由造粒機造粒得到聚乙烯復合材料粘結劑顆粒。

(3)鑄鐵管內(nèi)壁處理：利用管道內(nèi)除銹機器人將球墨鑄鐵管內(nèi)壁除銹打磨，再通過高壓氣槍吹掃干凈。

(4)粘結劑層形成：將除銹打磨光滑并清掃干凈的鑄鐵管放置到保溫離心裝置上，升溫到280℃，向鑄鐵管內(nèi)投入粘結劑顆粒，投入質量以能夠形成0.03cm厚度粘結劑層為準，離心轉速為1200r/min，離心保溫時間為37min。

(5)復合管材形成：向上步驟的管道內(nèi)部投入改性聚乙烯顆粒，投入量以能夠形成0.4cm厚度的質量為準，將離心保溫設備內(nèi)的溫度降低到220℃，離心轉速升高到1400r/min，離心保溫時間40min，然后在保持離心速度的狀態(tài)下將復合管材在5h內(nèi)緩慢降溫至室溫，再關閉保溫離心設備，取出管材，將冷卻定型后的管材碼放入庫。

性能測試：

根據(jù)生活飲用水輸配水設備及防護材料衛(wèi)生安全評價規(guī)范gb/t17219-2001國際標準的要求，管材應達到如下表的衛(wèi)生要求；

表1：浸泡實驗基本項目的衛(wèi)生要求

管材的物理性能應能達到gb/t13663-2000國家標準的性能要求，其國標項目及參考值如下表；

表2：管材物理性能要求

實施例1-4生產(chǎn)得到的管材，經(jīng)相關測試，得到如下測試結果：

表3：實施例1-4浸泡試驗測試結果

表4：實施例1-4物理性能測試結果

由以上測試結果分析得知，本實施例所生產(chǎn)的各型管材，均能夠達到國家標準，在大部分指標上能夠高于國家標準，完全符合要求，是一種性能優(yōu)異，制造成本相對低廉的高強度復合管材，可以應用到自來水等飲用水的管道運輸中。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內(nèi)容。