CN102504382A - 纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，包括以下步骤：（1）原料配制：以质量百分数计，将74-90%的超高分子聚乙烯树脂、3-5%的纳米层状硅酸盐、2-8%的Si3N4和3-10%聚乙烯蜡、2-3%石墨混合均匀；（2）加料、反应挤出成型；（3）冷却、定型、牵引；（4）切割；（5）后处理。纳米层状硅酸盐和Si3N4的加入提高了超高分子量聚乙烯的流动性能，改善了产品的力学性能，产品的耐磨性能可提高40%以上。

Description

纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺
技术领域
本发明涉及管材的制造方法，具体涉及纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺。
背景技术
公开号为CN101554773A的专利文件公开了一种超高分子量聚乙烯耐磨管的生产方法，包括：将聚乙烯粉和聚乙烯钠进行混合，将混合后的物料在挤出机上挤出，挤出后的管材采用耐高温抗磨油进行冷却定型，对定型后对管材进行切割以满足使用要求。该工艺所采用设备是具有一定形状的挤出模具(机头)口模以及一系列辅助装置（包括定型、冷却、牵引、切割等装置）。但是，超高分子量聚乙烯在加工时熔融黏度高，流动性差，临界剪切速度低，熔体易破裂，生产出的产品的力学性能较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，该工艺制得的管材力学性能得到提高，管材内壁光滑，生产成本降低。
本发明纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，包括以下步骤：
（1）原料配制：以质量百分数计，将74-90%的超高分子聚乙烯树脂、3-5%的纳米层状硅酸盐、2-8%的Si3N4和3-10%聚乙烯蜡、2-3%石墨混合均匀；
（2）加料、反应挤出成型：将步骤（1）混合均匀的原料加入到螺杆挤出机料筒，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，固态的原材料转变为具有一定流动性的均匀熔体，均匀熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用下，通过螺杆挤出机上一定形状的口模，获得与口模形状一致的管材；
（3）冷却、定型、牵引：将步骤（2）得到的产品通过定型装置和冷却装置，冷却采用水-油冷却的方式，使其冷却***而定型；产品塑件从口模挤出后，在冷却的同时，连续均匀地将产品引出；
（4）切割：根据使用要求，利用切割装置对步骤（3）经冷却、定型得到的产品进行切割；
（5）将切割后的产品经检验入库，得到纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管。
步骤（2）所述螺杆挤出机螺杆的转动速度为60r/min。
本发明具有以下有益效果:第一，原料组分改进：本发明原料中采用纳米层状硅酸盐，由于纳米粒子的比表面积大，表面层原子数量大，可充分的与聚乙烯吸附、键合，从而改善产品的力学性能；纳米层状硅酸盐和Si3N4 的加入提高了超高分子量聚乙烯的流动性能，产品的耐磨性能可提高40%以上，热变形温度可提高45℃；制得的管材内壁光滑，管内流体阻力小、不结垢、不滋生微生物，流体不受二次污染，与国内同类产品比较，管材的拉伸强度可提高120%，拉伸断裂伸长率可提高40%，缺口冲击强度可提高110%，有效的提高了管材的使用寿命，降低了客户的使用成本，节约了资源；第二，生产工艺的改进：由传统的单螺杆挤出成型改进为挤出成型新工艺中的反应挤出成型，物料不断接受料筒的外加热和螺杆与塑料之间、料筒与塑料之间的剪切摩擦热，逐渐熔融呈黏流态然后在挤压***的作用下，塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具，从而获得具有一定形状的管材，与原有的单螺杆挤出成型技术相比，反应挤出成型避免了重复加热，在生产过程中可及时调整单体，原料的物性，保证产品质量，降低生产成本；第三，对现有的挤出设备的改进，调整螺杆的转速，由一般的10～35r/min调整为60r/min，加大齿轮的扭矩，冷却段采用水-油冷却的方式对制品进行冷却定型，从而保证制品的质量，提高生产效率。
具体实施方式
实施例1
纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，包括以下步骤：包括以下步骤：
（1）原料配制：以质量百分数计，将90%的超高分子聚乙烯树脂、3%的纳米层状硅酸盐、2%的Si3N4和2%聚乙烯蜡、3%石墨混合均匀；
（2）加料、反应挤出成型：将步骤（1）混合均匀的原料加入到螺杆挤出机料筒，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，固态的原材料转变为具有一定流动性的均匀熔体，均匀熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用下，通过螺杆挤出机上一定形状的口模，获得与口模形状一致的管材；所述螺杆挤出机螺杆的转动速度为60r/min，所述料筒的温度为室温-250℃；
（3）冷却、定型、牵引：将步骤（2）得到的产品通过螺杆挤出机的定型装置、冷却装置，冷却采用水-油冷却的方式，使其冷却***而定型，冷却装置为冷却箱，水油冷却中所用的油为柴油；产品塑件从口模挤出后，在冷却的同时，连续均匀地将产品引出；（4）切割：根据使用要求，利用切割装置对步骤（3）经冷却、定型得到的产品进行切割；
（5）将切割后的产品经检验入库，得到纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管。
实施例2
纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，包括以下步骤：包括以下步骤：
（1）原料配制：以质量百分数计，将85%的超高分子聚乙烯树脂、4%的纳米层状硅酸盐、5%的Si3N4和6%聚乙烯蜡、3%石墨混合均匀；
（2）加料、反应挤出成型：将步骤（1）混合均匀的原料加入到螺杆挤出机料筒，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，固态的原材料转变为具有一定流动性的均匀熔体，均匀熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用下，通过螺杆挤出机上一定形状的口模，获得与口模形状一致的管材；所述螺杆挤出机螺杆的转动速度为60r/min；所述料筒的温度为室温-250℃；
（3）冷却、定型、牵引：将步骤（2）得到的产品通过螺杆挤出机的定型装置、冷却装置，冷却采用水-油冷却的方式，使其冷却***而定型，冷却装置为冷却箱，水油冷却中所用的油为柴油；产品塑件从口模挤出后，在冷却的同时，连续均匀地将产品引出；
（4）切割：根据使用要求，利用切割装置对步骤（3）经冷却、定型得到的产品进行切割；
（5）将切割后的产品经检验入库，得到纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管。
实施例3
纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，包括以下步骤：包括以下步骤：
（1）原料配制：以质量百分数计，将74%的超高分子聚乙烯树脂、5%的纳米层状硅酸盐、8%的Si3N4和10%聚乙烯蜡、3%石墨混合均匀；
（2）加料、反应挤出成型：将步骤（1）混合均匀的原料加入到螺杆挤出机料筒，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，固态的原材料转变为具有一定流动性的均匀熔体，均匀熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用下，通过螺杆挤出机上一定形状的口模，获得与口模形状一致的管材；所述螺杆挤出机螺杆的转动速度为60r/min；所述料筒的温度为室温-250℃；
（3）冷却、定型、牵引：将步骤（2）得到的产品通过螺杆挤出机的定型装置、冷却装置，冷却采用水-油冷却的方式，使其冷却***而定型，冷却装置为冷却箱，水油冷却中所用的油为柴油；产品塑件从口模挤出后，在冷却的同时，连续均匀地将产品引出；
（4）切割：根据使用要求，利用切割装置对步骤（3）经冷却、定型得到的产品进行切割；
（5）将切割后的产品经检验入库，得到纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管。

Claims (2)

1. 纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料配制：以质量百分数计，将74-90%的超高分子聚乙烯树脂、3-5%的纳米层状硅酸盐、2-8%的Si3N4和3-10%聚乙烯蜡、2-3%石墨混合均匀；
（2）加料、反应挤出成型：将步骤（1）混合均匀的原料加入到螺杆挤出机料筒，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，固态的原材料转变为具有一定流动性的均匀熔体，均匀熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用下，通过螺杆挤出机上一定形状的口模，获得与口模形状一致的管材；
（3）冷却、定型、牵引：将步骤（2）得到的产品通过定型装置和冷却装置，冷却采用水-油冷却的方式，使其冷却***而定型；产品塑件从口模挤出后，在冷却的同时，连续均匀地将产品引出；
（4）切割：根据使用要求，利用切割装置对步骤（3）经冷却、定型得到的产品进行切割；
（5）将切割后的产品经检验入库，得到纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管。
2. 根据权利要求1所述的纳米改性超高分子量聚乙烯耐磨管的生产工艺，其特征在于：步骤（2）所述螺杆挤出机螺杆的转动速度为60r/min。
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