專利名稱：增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程部件領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管及其制法。廣泛應(yīng)用于礦山、鋼鐵廠、熱電廠、化工廠、油田中各種酸液、堿液、原油、成品油、尾礦泥漿、水煤漿、電廠排灰、排渣等輸送領(lǐng)域管道的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
塑料管材因重量輕、耐腐、流阻小、施工方便、使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)越性能，正逐步替代鑄鐵管、水泥管、陶瓷管等傳統(tǒng)管材，在供排水領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，塑料管材擠出過(guò)程分子排列沿管材軸向取向，使管材縱向拉伸強(qiáng)度高、環(huán)向應(yīng)力強(qiáng)度低，而管材在內(nèi)壓作用下，所受的環(huán)應(yīng)力比拉應(yīng)力大，使得材料的強(qiáng)度在耐壓性能方面沒(méi)有得到充分的發(fā)揮。
另外，由于塑料材料本身的強(qiáng)度所限，使塑料管材在高壓供、排水領(lǐng)域仍無(wú)法滿足要求，使用領(lǐng)域受到一定限制。還由于用傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)實(shí)壁管材，設(shè)備投入較大，技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，到目前為止大于2000mm的大口徑實(shí)壁塑料管的生產(chǎn)還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的發(fā)明目的，是在超高分子量聚乙烯中復(fù)合增強(qiáng)材料，以提高材料本身的強(qiáng)度，并通過(guò)加工方式的改進(jìn)，使增強(qiáng)材料和聚合物大分子排列沿管材環(huán)向高度取向，使管材的環(huán)應(yīng)力和環(huán)剛度大幅度提高，生產(chǎn)大口徑實(shí)壁管材。
本發(fā)明同時(shí)提供了增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的制法。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)施的研制一種增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是(1)所述的纏繞材料截面形狀為規(guī)則或不規(guī)則的正方形、矩形、平行四邊形、菱形、梯形、三角形、橢圓形或圓形；(2)所述的纏繞材料規(guī)則排列、鏡像排列或相間錯(cuò)位排列，螺旋纏繞構(gòu)成管材壁；(3)所述的管材壁a.由一層纏繞材料相鄰側(cè)壁間熔融互接，規(guī)則排列復(fù)合構(gòu)成一體；b.或由一層以上纏繞材料相鄰周邊間熔融互接，鏡像排列或相間錯(cuò)位排列復(fù)合構(gòu)成一體；c.或由一層纏繞材料相鄰側(cè)壁間施加熔結(jié)材料熔融粘結(jié)，規(guī)則排列復(fù)合構(gòu)成一體；d.或由一層以上纏繞材料相鄰周邊間施加熔結(jié)材料熔融粘結(jié)，鏡像排列或相間錯(cuò)位排列復(fù)合構(gòu)成一體；(4)所述的纏繞材料a.是單層或多層實(shí)心的超高分子量聚乙烯基材；b.經(jīng)過(guò)拉伸，使分子沿型材的縱向方向取向；c.所述的超高分子量聚乙烯型材基材中施加有添加材料---增強(qiáng)材料和/或耐磨材料和/或阻燃材料和/或抗靜電材料；(5)所述的熔接材料為塑化熔融后的高密度聚乙烯，熔接材料中施加有添加材料---增強(qiáng)材料和/或耐磨材料和/或阻燃材料和/或抗靜電材料，形成塑化熔融的共擠物；(6)所述增強(qiáng)材料在纏繞材料和/或熔接材料中的分布，是沿著高強(qiáng)度纏繞管材軸線的螺旋方向取向分布；(7)所述增強(qiáng)材料是有機(jī)纖維和/或無(wú)機(jī)纖維和/或天然纖維和/或金屬纖維。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是增強(qiáng)材料為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳/石墨纖維、芳綸纖維、硼纖維、陶瓷纖維、熱塑性聚脂纖維、聚酰胺纖維、超高分子量聚丙烯纖維、聚亞苯基苯并二噁唑纖維、劍麻纖維或不銹鋼纖維。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是耐磨材料設(shè)置為玻璃微珠、滑石粉、硅微粉或硅砂。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是阻燃材料設(shè)置為十溴二苯醚、三氧化二銻組合或十溴二苯醚、三氧化二銻和硼酸鋅組合。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是抗靜電材料設(shè)置為導(dǎo)電碳黑。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的一種制法，其特征是(1)所述的超高分子量聚乙烯型材中，超高分子量聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為超高分子量聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(2)所述的各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有添加材料的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材，型材在保溫50～170℃下?tīng)恳?，使增?qiáng)材料和聚合物的大分子沿著型材的縱向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；(3)通過(guò)纏繞機(jī)將表面熔融的纏繞材料進(jìn)行纏繞，使型材相鄰側(cè)壁熔融互接，復(fù)合為一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；(4)通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置，對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
上述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的另一種制法，其特征是(1)所述的超高分子量聚乙烯型材中，超高分子量聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為超高分子量聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(2)所述的熔接材料中，高密度聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為高密度聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(3)所述的各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有增強(qiáng)材料的型材，或?qū)D出的型材牽引拉伸，使增強(qiáng)材料和聚合物的大分子沿著管材軸線的環(huán)繞方向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；(4)通過(guò)纏繞機(jī)將纏繞材料進(jìn)行纏繞的同時(shí)，把熔融的熔接材料施加于纏繞中的纏繞材料相鄰側(cè)或相鄰側(cè)壁間，施壓使之熔融粘結(jié)為一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；(5)通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.由于對(duì)型材進(jìn)行拉伸使增強(qiáng)材料和聚合物的大分子沿管材環(huán)向高度取向，使管材環(huán)應(yīng)力和環(huán)剛度大幅度提高。
2.在型材中復(fù)合增強(qiáng)材料，具有比普通超高分子量聚乙烯更高的抗沖擊性和較高的屈服強(qiáng)度。
3.增加了耐磨材料，具有比普通超高分子量聚乙烯更好的耐磨性；適用于漿體、渣粒的輸送。
4.增加了阻燃和抗靜電材料，具有良好的阻燃和抗靜電能力，可安全地適用于礦山、煤粉和化工廠等含粉塵高、易于引發(fā)爆炸的場(chǎng)合。
5.此生產(chǎn)方式無(wú)需增加很大的設(shè)備投資，用小的設(shè)備就能生產(chǎn)出大口徑管材。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖2增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管局部剖視示意圖；圖3是本發(fā)明一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖19是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖20是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖21是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖22是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖23是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖24是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖25是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖26是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖27是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖28是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖29是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖30是本發(fā)明又一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖31是本發(fā)明另一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖32是本發(fā)明再一種管壁結(jié)構(gòu)示意圖；圖33～36顯示纏繞材料經(jīng)拉伸后，型材的截面變成不規(guī)則的形態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述參閱圖1，圖中，通過(guò)料斗1供料，經(jīng)專用擠出機(jī)2擠出混合施加有添加材料和基材的纏繞材料(實(shí)心超高分子量聚乙烯型材)；型材從擠出機(jī)頭/模具3處被擠出，經(jīng)成對(duì)配置的牽引輥4-1、4-2、4-3牽引前行，在加熱(保溫)箱5-1、5-2處在加熱(保溫)狀態(tài)下被拉伸/多級(jí)拉伸，使超高分子量聚乙烯分子的排列高度取向，提高材料的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，使纏繞成型后的管材耐壓強(qiáng)度和環(huán)剛度得到進(jìn)一步加強(qiáng)； 通過(guò)冷卻箱6、導(dǎo)向輪7，纏繞成型機(jī)8螺旋纏繞成型，在型材粘接前通過(guò)熱風(fēng)機(jī)9對(duì)型材表面進(jìn)行熱風(fēng)加熱，提高表面溫度，使型材相鄰側(cè)壁熔融對(duì)接良好；纏繞成型的管材通過(guò)旋轉(zhuǎn)的壓輥10滾壓使管材壁規(guī)整圓滑。
如果使用粘結(jié)材料，則粘接材料擠出機(jī)11擠出呈熔塑狀態(tài)的粘接材料，添加到型材的相鄰側(cè)壁處或型材的相鄰側(cè)壁間，再經(jīng)纏繞成型機(jī)8螺旋纏繞成型。
參閱圖2，顯示本發(fā)明的整體形態(tài)和局部剖視示意圖，圖中，12為增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的外表面；13為增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的內(nèi)表面；14為結(jié)構(gòu)壁中的纏繞材料——超高分子量聚乙烯型材。
參閱圖3～32，顯示各種不同結(jié)構(gòu)壁的管壁的局部放大剖視示意圖圖3、4、5，顯示一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層纏繞材料規(guī)則排列，相鄰側(cè)壁熔融互接、壓貼復(fù)合為一體構(gòu)成；14為超高分子量聚乙烯型材；15為型材中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材中復(fù)合的耐磨材料。
圖6、7、8，顯示另一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層纏繞材料規(guī)則排列，相鄰側(cè)壁間設(shè)置有熔接材料17，通過(guò)熔接材料17熔接復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材、熔接材料中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材、熔接材料中復(fù)合的耐磨材料。
圖9、10、11，顯示再一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料規(guī)則排列，相鄰周邊間熔融互接、壓貼復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材中復(fù)合的耐磨材料。
圖12、13、14，顯示又一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料規(guī)則排列，相鄰周邊間施加熔接材料17熔融粘接復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材、熔接材料中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材、熔接材料中復(fù)合的耐磨材料。
圖15、16、17，顯示另一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層纏繞材料規(guī)則排列，相鄰側(cè)壁熔融互接，壓貼復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材中復(fù)合的耐磨材料。
圖18、19、20，顯示再一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層纏繞材料規(guī)則排列，相鄰側(cè)壁設(shè)置有熔接材料17，通過(guò)熔接材料17熔接復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材、熔接材料中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材、熔接材料中復(fù)合的耐磨材料。
圖21、22、23，顯示又一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料鏡像排列，相鄰周邊間熔融互接、壓貼復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材中復(fù)合的耐磨材料。
圖24、25、26，顯示另一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料鏡像排列，相鄰周邊間施加熔接材料17，熔融粘接復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材、熔接材料中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材、熔接材料中復(fù)合的耐磨材料。
圖27、28、29，顯示再一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料相間錯(cuò)位排列，相鄰周邊間熔融互接、壓貼復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材中復(fù)合的耐磨材料。
圖30、31、32，顯示又一種管材壁的結(jié)構(gòu)，由一層以上纏繞材料相間錯(cuò)位排列，相鄰周邊間施加熔接材料17熔融粘接復(fù)合為一體構(gòu)成；15為型材、熔接材料中復(fù)合的增強(qiáng)材料；16為型材、熔接材料中復(fù)合的耐磨材料。
參見(jiàn)圖33～36，顯示纏繞材料經(jīng)拉伸后，型材的截面變成不規(guī)則的形態(tài)示意圖圖33、34是纏繞材料14拉伸變形后，豎向?yàn)殚L(zhǎng)軸的橢圓形；17為熔接材料；14為纏繞材料；圖35、36是纏繞材料14拉伸變形后，橫向?yàn)殚L(zhǎng)軸的橢圓形；17為熔接材料；14為纏繞材料。
實(shí)施例1制作添加有增強(qiáng)材料、阻燃材料和抗靜電材料的超高分子量聚乙烯纏繞管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0.2∶0.2∶0.3；用量塑料基材100kg；增強(qiáng)材料玻璃纖維 20kg；阻燃材料十溴二苯醚 12kg；三氧化二銻 8kg；抗靜電材料導(dǎo)電碳黑 30kg；原料均為市售工業(yè)品。
(注纏繞材料為分子量≥150萬(wàn)的超高分子量聚乙烯塑料基材；熔接材料為高密度聚乙烯；下同。)一種制法是增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管是多層實(shí)心的超高分子量聚乙烯型材纏繞而成；各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有添加材料的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材，把型材溫度保持在80～100℃狀態(tài)下?tīng)恳?，使增?qiáng)材料和聚合物的大分子沿著型材的縱向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；通過(guò)纏繞機(jī)將表面熔融的纏繞材料進(jìn)行纏繞，在纏繞過(guò)程中，由多層纏繞材料相鄰側(cè)壁間熔融互接，規(guī)則排列復(fù)合構(gòu)成一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；熔融互接時(shí)型材控制的溫度范圍為80～100℃；最后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
纏繞材料截面形狀為規(guī)則或不規(guī)則的正方形、矩形、平行四邊形、菱形、梯形、三角形、橢圓形或圓形；或者與上述形狀近似的形狀。
另一種制法是增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管是多層實(shí)心的超高分子量聚乙烯型材纏繞而成；各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有增強(qiáng)材料的型材，并對(duì)擠出的型材牽引拉伸，使增強(qiáng)材料和聚合物的大分子沿著管材軸線的環(huán)繞方向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；通過(guò)纏繞機(jī)將纏繞材料進(jìn)行纏繞的同時(shí)，把熔融的熔接材料施加于纏繞中的纏繞材料相鄰側(cè)或相鄰側(cè)壁間，施壓使之熔融粘結(jié)為一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；熔接材料為塑化熔融后的的HDPE，熔接材料中同纏繞材料一樣施加有添加材料---增強(qiáng)材料、阻燃材料、抗靜電材料，形成塑化熔融的共擠物；最后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的管材性能可滿足外觀大口徑高強(qiáng)度塑料纏繞管材的內(nèi)、外表面光潔；管材在切割后的斷面平整，無(wú)毛刺；公稱環(huán)剛度 ≥12.5～18/kN/m2；(按GB/T9647-2003熱塑性塑料管材環(huán)剛度的試驗(yàn)方法)負(fù)壓≤0.09～0.098Mpa保持100h，無(wú)塌陷、屈曲)；(按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn))電阻 ≤1×106Ω(內(nèi)、外表面的算術(shù)平均值)；(按MT181-88標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行)有焰燃燒時(shí)間(酒精噴燈燃燒)單根≤10s；6根算術(shù)平均值≤3s；無(wú)焰燃燒時(shí)間(酒精噴燈燃燒)單根≤60s；6根算術(shù)平均值≤20s；(按MT181-88標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行)用上述配比，制作直徑為2000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為39的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述配比，制作直徑為2000mm；工作壓力(MOP)為2.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

本發(fā)明的管道，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比是純UHMW-PE的3倍(即φ2000的管道可流通截面是UHMW-PE的1.22倍)；其壁厚僅為純UHMW-PE的42％；其米重僅為純UHMW-PE的54％。
實(shí)施例2制作添加增強(qiáng)材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料＝1∶0.8；用量塑料基材 100kg；
增強(qiáng)材料玻璃纖維 80kg；原料均為市售工業(yè)品。
通過(guò)纏繞機(jī)將纏繞材料(復(fù)合有增強(qiáng)材料的塑料實(shí)心型材)進(jìn)行纏繞的同時(shí)，把熔融的熔接材料，施加于纏繞中的纏繞材料相鄰側(cè)，施壓使之熔融粘接為一體；其纏繞直徑為2000mm；最后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
用上述配比，制作直徑為2000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為34.3的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述配比，制作直徑為2000mm；工作壓力(MOP)為3.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3制作添加增強(qiáng)材料、耐磨材料和抗靜電材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶抗靜電材料＝1∶0.6∶0.2∶0.1；用量塑料基材 100kg；增強(qiáng)材料碳/石墨纖維 60kg；耐磨材料硅微粉(或硅砂或玻璃微珠)20kg；抗靜電材料導(dǎo)電碳黑 10kg；原料均為市售工業(yè)品。
用上述配比，制作直徑為2000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為26.0的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

注砂漿磨損率按QB/T2668-2004規(guī)定執(zhí)行，本發(fā)明砂漿磨損率是純UHMW-PE管的3.7倍強(qiáng)。
用上述配比，制作直徑為2000mm；工作壓力(MOP)為4.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4制作添加增強(qiáng)材料和阻燃材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料∶阻燃材料＝1∶0.6∶0.1；用量塑料基材 100kg；增強(qiáng)材料超高分子量聚丙烯纖維 60kg；阻燃材料十溴二苯醚 6kg；三氧化二銻 2kg；
硼酸鋅 2kg用上述配比，制作直徑為3000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為34.4的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述配比，制作直徑為3000mm；工作壓力(MOP)為3.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例5制作添加增強(qiáng)材料和耐磨材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料＝1∶0.6∶0.1；用量塑料基材 100kg；增強(qiáng)材料硅酸鋁纖維 60kg；硅酸鋁纖維長(zhǎng)度為0.2～50mm；耐磨材料塑料級(jí)滑石粉10kg；TALCUM.(plastic grade talcum powder)用上述配比，制作直徑為4000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為31.0的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述配比，制作直徑為4000mm；工作壓力(MOP)為3.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例6制作添加增強(qiáng)材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶增強(qiáng)材料＝1∶0.5用量塑料基材 100kg；增強(qiáng)材料芳綸纖維50kg；芳綸纖維長(zhǎng)度為0.2～30mm；原料均為市售工業(yè)品，其余同實(shí)施例1。
用上述配比，制作直徑為6000mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為31.0的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述配比，制作直徑為6000mm；工作壓力(MOP)為3.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

實(shí)施例7制作添加抗靜電材料的超高分子量聚乙烯管重量配比塑料基材∶抗靜電材料＝1∶0.5；用量塑料基材100kg；抗靜電材料導(dǎo)電碳黑 50kg；原料均為市售工業(yè)品。
用上述配比，由擠出機(jī)連續(xù)擠出實(shí)芯的超高分子量聚乙烯型材，在保溫100～120℃狀態(tài)下?tīng)恳炖p繞構(gòu)成。
用上述方法，制作直徑為500mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為34的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

用上述方法，制作直徑為500mm；工作壓力(MOP)為2.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

實(shí)施例8制作純超高分子量聚乙烯纏繞管用量塑料基材 100kg；由擠出機(jī)連續(xù)擠出實(shí)芯的超高分子量聚乙烯型材，在保溫50～80℃狀態(tài)下?tīng)恳炖p繞構(gòu)成。其余同實(shí)施例1。
用上述方法，制作直徑為300mm；標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)為30的纏繞管，其工作壓力與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果加下表

用上述方法，制作直徑為300mm；工作壓力(MOP)為2.0MPa的纏繞管，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)與純UHMW-PE實(shí)壁管相比結(jié)果如下表

其余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是(1)所述的纏繞材料截面形狀為規(guī)則或不規(guī)則的正方形、矩形、平行四邊形、菱形、梯形、三角形、橢圓形或圓形；(2)所述的纏繞材料規(guī)則排列、鏡像排列或相間錯(cuò)位排列，螺旋纏繞構(gòu)成管材壁；(3)所述的管材壁a.由一層纏繞材料相鄰側(cè)壁間熔融互接，規(guī)則排列復(fù)合構(gòu)成一體；b.或由一層以上纏繞材料相鄰周邊間熔融互接，鏡像排列或相間錯(cuò)位排列復(fù)合構(gòu)成一體；c.或由一層纏繞材料相鄰側(cè)壁間施加熔結(jié)材料熔融粘結(jié)，規(guī)則排列復(fù)合構(gòu)成一體；d.或由一層以上纏繞材料相鄰周邊間施加熔結(jié)材料熔融粘結(jié)，鏡像排列或相間錯(cuò)位排列復(fù)合構(gòu)成一體；(4)所述的纏繞材料a.是單層或多層實(shí)心的超高分子量聚乙烯基材；b.經(jīng)過(guò)拉伸，使分子沿型材的縱向方向取向；c.所述的超高分子量聚乙烯型材基材中施加有添加材料-增強(qiáng)材料和/或耐磨材料和/或阻燃材料和/或抗靜電材料；(5)所述的熔接材料為塑化熔融后的高密度聚乙烯，熔接材料中施加有添加材料---增強(qiáng)材料和/或耐磨材料和/或阻燃材料和/或抗靜電材料，形成塑化熔融的共擠物；(6)所述增強(qiáng)材料在纏繞材料和/或熔接材料中的分布，是沿著高強(qiáng)度纏繞管材軸線的螺旋方向取向分布；(7)所述增強(qiáng)材料是有機(jī)纖維和/或無(wú)機(jī)纖維和/或天然纖維和/或金屬纖維。
2.按照權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是所述的增強(qiáng)材料設(shè)置為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、碳/石墨纖維、芳綸纖維、硼纖維、陶瓷纖維、熱塑性聚脂纖維、聚酰胺纖維、超高分子量聚丙烯纖維、聚亞苯基苯并二噁唑纖維、劍麻纖維或不銹鋼纖維。
3.按照權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是所述的耐磨材料設(shè)置為玻璃微珠、滑石粉、硅微粉或硅砂。
4.按照權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是所述的阻燃材料設(shè)置為十溴二苯醚、三氧化二銻組合或十溴二苯醚、三氧化二銻和硼酸鋅組合。
5.按照權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管，其特征是所述的抗靜電材料設(shè)置為導(dǎo)電碳黑。
6.按照權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的制法，其特征是(1)所述的超高分子量聚乙烯型材中，超高分子量聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為超高分子量聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(2)所述的各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有添加材料的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材，型材在保溫50～170℃下?tīng)恳?，使增?qiáng)材料和聚合物的大分子沿著型材的縱向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；(3)通過(guò)纏繞機(jī)將表面熔融的纏繞材料進(jìn)行纏繞，使型材相鄰側(cè)壁熔融互接，復(fù)合為一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；(4)通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置，對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
7.按照權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管的制法，其特征是(1)所述的超高分子量聚乙烯型材中，超高分子量聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為超高分子量聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(2)所述的熔接材料中，高密度聚乙烯基材與各添加材料的重量配料比為高密度聚乙烯基材∶增強(qiáng)材料∶耐磨材料∶阻燃材料∶抗靜電材料＝1∶0～0.8∶0～0.2∶0～0.2∶0～0.5；(3)所述的各添加材料與超高分子量聚乙烯基材混合均勻，由擠出機(jī)連續(xù)擠出施加有增強(qiáng)材料的型材，或?qū)D出的型材牽引拉伸，使增強(qiáng)材料和聚合物的大分子沿著管材軸線的環(huán)繞方向取向分布，生產(chǎn)出高拉伸強(qiáng)度、高彈性模量的實(shí)心超高分子量聚乙烯型材；(4)通過(guò)纏繞機(jī)將纏繞材料進(jìn)行纏繞的同時(shí)，把熔融的熔接材料施加于纏繞中的纏繞材料相鄰側(cè)或相鄰側(cè)壁間，施壓使之熔融粘結(jié)為一體，形成結(jié)構(gòu)壁管材；(5)通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾壓裝置對(duì)纏繞成型的管材壁進(jìn)行滾壓，使管材壁規(guī)整圓滑。
全文摘要
本發(fā)明屬于增強(qiáng)型超高分子量聚乙烯纏繞管及其制法，由一層或一層以上超高分子量聚乙烯型材作纏繞材料，規(guī)則、鏡像或相間錯(cuò)位排列，相鄰側(cè)壁/周邊間熔融互接或相鄰側(cè)壁/周邊間施加熔結(jié)材料熔融粘結(jié)，螺旋纏繞構(gòu)成管材壁；纏繞材料經(jīng)過(guò)拉伸，使分子沿型材的縱向方向取向；超高分子量聚乙烯基材中施加有增強(qiáng)材料和/或耐磨材料和/或阻燃材料和/或抗靜電材料；熔接材料為塑料聚合物，或施加有增強(qiáng)和/或耐磨和/或阻燃和/或抗靜電材料，形成塑化熔融的共擠物；增強(qiáng)材料在纏繞材料和/或熔接材料中的分布，是沿著高強(qiáng)度纏繞管材軸線的螺旋方向取向分布。具有更高的抗沖擊性、屈服強(qiáng)度、耐磨性、阻燃和抗靜電能力，用小設(shè)備就能生產(chǎn)出大口徑管材。
文檔編號(hào)B29K23/00GK101016965SQ20071001352
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者李壽山, 李研 申請(qǐng)人:李壽山