專利名稱：尼龍復(fù)合梯度管制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍管道的制備技術(shù)，特別是一種經(jīng)過復(fù)合改性并具有梯度結(jié)構(gòu)的尼龍復(fù)合梯度管制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，以塑代鋼和發(fā)展管道運(yùn)輸業(yè)是世界發(fā)展的兩大趨勢(shì)，節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉更是解決水資源危機(jī)的重要途徑。因此，開發(fā)生產(chǎn)高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐磨、耐沖擊、耐磨蝕的大口徑尼龍管道已成為管道行業(yè)的主要發(fā)展方向之。
鑄型尼龍(MC尼龍)管道是在常壓下將熔融的己內(nèi)酰胺單體，經(jīng)真空脫水后與堿催化劑、活化劑等助劑一起，直接注入預(yù)熱到一定溫度的模具中，并在離心外力的作用下聚合成型。該工藝簡(jiǎn)單方便、生產(chǎn)效率高，已成為尼龍管道的主要生產(chǎn)方式。純MC尼龍管道因其具有質(zhì)量輕、力學(xué)性能好、以及產(chǎn)量高、成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，但是未改性的尼龍管道在某些情況下不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求，如高負(fù)荷條件下其強(qiáng)度不足、耐磨性欠佳；較差的尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性容易造成機(jī)械配合偏差、磨損加重。對(duì)此科研工作者進(jìn)行MC尼龍管道的改性研究。如中國專利95114266.6公開了一種“鑄型尼龍管道的制造方法”，它通過在基體中引入玻璃纖維粉(12‰)、三氧化二鐵(10‰)、三硫化鉬(10‰)，制得防腐增強(qiáng)MC尼龍管道，使其適用于腐蝕環(huán)境中。這類方法僅從原料本身提出改進(jìn)，存在著一定的局限性，而且其性能的有限提高，限制了尼龍管道運(yùn)用范圍和運(yùn)輸能力的進(jìn)一步擴(kuò)大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)尼龍管道強(qiáng)度、硬度、耐磨性和穩(wěn)定性等性能的提高，而且同步實(shí)現(xiàn)尼龍管道的梯度化結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)尼龍管材在管道運(yùn)輸和節(jié)水灌溉等行業(yè)更加廣泛應(yīng)用的尼龍復(fù)合梯度管道的制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為本發(fā)明的原理是以己內(nèi)酰胺為原料，同時(shí)添加多種經(jīng)偶聯(lián)劑預(yù)處理的改性劑，在堿性催化劑和活化劑的作用下，通過控制離心力場(chǎng)的作用，使不同材料因物化性能的差異在基體中呈現(xiàn)規(guī)律性分布，實(shí)現(xiàn)尼龍復(fù)合梯度管的聚合成型。
所述的改性劑主要包括增強(qiáng)劑、增韌劑、潤滑助劑和其它助劑。其中增強(qiáng)劑包括玻璃纖維、碳纖維等纖維材料，氧化鋯、氧化鋅晶須材料，以及粉煤灰、硅灰石、高嶺土等無機(jī)顆粒；增韌劑包括聚丙二醇醚、十二內(nèi)酰胺、六甲基磷酰三胺(HPT)等；潤滑助劑包括二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯和硬脂酸鈣等；其它助劑包括抗氧劑、抗靜電劑和光穩(wěn)定劑等。所述的偶聯(lián)劑主要包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鋁酸脂偶聯(lián)劑和有機(jī)酸鉻合物等。
本發(fā)明的尼龍復(fù)合梯度管的制備方法，包括以下各步驟1)根據(jù)對(duì)尼龍管道使用性能的要求，選取兩種或兩種以上具有不同效能的改性劑，并經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后，干燥以備用；2)己內(nèi)酰胺原料加熱熔化，溫度達(dá)到100～120℃，開始抽真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，溫度為130～140℃；3)持續(xù)真空脫水10～30min后，加入計(jì)量好用量的改性劑與催化劑氫氧化鈉，繼續(xù)真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，溫度為130～140℃；其中每種改性劑加入量為己內(nèi)酰胺單體的5～30％，改性劑加入總量為己內(nèi)酰胺單體的5～50％，氫氧化鈉加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；4)持續(xù)真空脫水30～90min后，加入助催化劑甲苯二異氰酸酯，加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；5)將混合活性料迅速注入已預(yù)熱至160～180℃的模具中離心聚合成型，離心轉(zhuǎn)速600～1500r/min，管道中的各種改性劑因密度的差異在基體中呈現(xiàn)梯度分布；6)聚合保溫20～30min后，管道自然冷卻、脫模，再經(jīng)后處理(沸水處理或160～170℃油處理)即得到本發(fā)明的尼龍復(fù)合梯度管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是一方面在基體中引入多種不同效能的改性劑，同步改進(jìn)尼龍管道的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)其性能的復(fù)合化和綜合化；另一方面在離心力場(chǎng)的作用下不同密度、不同形狀的改性劑沿管道徑向呈規(guī)律性分布，實(shí)現(xiàn)了管道內(nèi)、外壁具有不同機(jī)械性能的構(gòu)思，從而改善管道對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性能。
四、說明書附圖
附圖為本發(fā)明的尼龍復(fù)合梯度管制備方法的流程示意圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例結(jié)合附圖，高含量玻璃纖維、粉煤灰顆粒增強(qiáng)尼龍復(fù)合梯度管制備(1)、玻璃纖維預(yù)處理采用0.2％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷即KH550偶聯(lián)劑處理，干燥以備用；(2)、粉煤灰顆粒預(yù)處理采用0.2％的鈦酸脂-201偶聯(lián)劑處理，干燥以備用；(3)、將己內(nèi)酰胺原料加熱熔化，溫度達(dá)到120℃左右后，開始抽真空脫水，真空度為10-1～10-3pa，溫度為130～140℃；(4)、持續(xù)真空脫水10～30min后，加入計(jì)量好用量的玻璃纖維、粉煤灰顆粒與催化劑氫氧化鈉，繼續(xù)真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，溫度為130～140℃；其中玻璃纖維加入量20％，纖維單絲直徑10μm，長度100-200μm；粉煤灰顆粒加入量15％，粒度1～3μm，氫氧化鈉加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；(5)持續(xù)真空脫水30～90min后，加入助催化劑甲苯二異氰酸酯，加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；(6)、將混合活性料迅速注入已預(yù)熱至160～180℃的模具中離心聚合成型，管道中玻璃纖維和粉煤灰因密度的差異在基體中梯度分布，由內(nèi)向外粉煤灰含量逐漸減少，玻璃纖維含量逐漸增加，結(jié)果是實(shí)際承受張應(yīng)力的外壁具有大的抗拉強(qiáng)度，而內(nèi)壁具有較大的抗壓強(qiáng)度和耐磨性；(7)、聚合保溫20～30min后，管道自然冷卻、脫模，再經(jīng)后處理即得到本發(fā)明的尼龍復(fù)合梯度管。
權(quán)利要求
1.一種尼龍復(fù)合梯度管的制備方法，包括以下步驟1.1根據(jù)對(duì)尼龍管道使用性能的要求，選取兩種或兩種以上具有不同效能的改性劑，并經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后，干燥以備用；1.2己內(nèi)酰胺原料加熱熔化，溫度達(dá)到100～120℃，開始抽真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，溫度為130～140℃；1.3持續(xù)真空脫水10～30min后，加入計(jì)量好用量的改性劑與催化劑氫氧化鈉，繼續(xù)真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，溫度為130～140℃；其中每種改性劑加入量為己內(nèi)酰胺單體的5～30％，改性劑加入總量為己內(nèi)酰胺單體的5～50％，氫氧化鈉加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；1.4持續(xù)真空脫水30～90min后，加入助催化劑甲苯二異氰酸酯，加入量與單體的摩爾比為0.002∶1；1.5將混合活性料迅速注入已預(yù)熱至160～180℃的模具中離心聚合成型，離心轉(zhuǎn)速600～1500r/min，管道中的各種改性劑因密度的差異在基體中呈現(xiàn)梯度分布；1.6聚合保溫20～30min后，管道自然冷卻、脫模后，再經(jīng)后處理即得到本發(fā)明的尼龍復(fù)合梯度管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍復(fù)合梯度管的制備方法，其特征在于所述的改性劑主要包括增強(qiáng)劑、增韌劑、潤滑助劑和其它助劑。其中增強(qiáng)劑選自玻璃纖維、碳纖維等纖維材料，氧化鋯、氧化鋅晶須材料，以及粉煤灰、硅灰石、高嶺土等無機(jī)顆粒；增韌劑選自聚丙二醇醚、十二內(nèi)酰胺、六甲基磷酰三胺(HPT)等；潤滑助劑選自二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯和硬脂酸鈣等；其它助劑包括抗氧劑、抗靜電劑和光穩(wěn)定劑等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的尼龍復(fù)合梯度管的制備方法，其特征在于管道自然冷卻、脫模后，再經(jīng)沸水處理或160～170℃油處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尼龍復(fù)合梯度管的制備方法。選取兩種或兩種以上具有不同效能的改性劑，并經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后，干燥以備用，將己內(nèi)酰胺原料加熱熔化，抽真空脫水10～30min后，加入改性劑與催化劑氫氧化鈉，繼續(xù)真空脫水30～90min后，加入助催化劑甲苯二異氰酸酯，將混合活性料迅速注入已預(yù)熱至160～180℃的模具中離心聚合成型，保溫后管道自然冷卻、脫模，再經(jīng)后處理得到尼龍復(fù)合梯度管。本發(fā)明一方面在基體中引入多種不同效能的改性劑，同步改進(jìn)尼龍管道的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)其性能的復(fù)合化和綜合化；另一方面在離心力場(chǎng)的作用下不同密度、不同形狀的改性劑沿管道徑向呈規(guī)律性分布，實(shí)現(xiàn)了管道內(nèi)、外壁具有不同機(jī)械性能的構(gòu)思，從而改善管道對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性能。
文檔編號(hào)B29C41/34GK1718409SQ200410041530
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者張士華, 米成, 陳 光, 崔崇, 閆杰, 顧金萍, 張娟娟 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)