CN102514166B - 超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺 - Google Patents

超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，以质量百分数计，原料选取87%-91%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、3%-5%的玻璃微珠、3%-5%的纳米粘土、2%-4%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，混合均匀的物料中的水分含量在0.4%以下，混合均匀的原料经反应挤出成型、定型、冷却、牵引、切割、检验合格后，得到超高分子量聚乙烯耐磨管。该工艺挤出速度快，生产效率高，制得的管材耐磨性提高，使用寿命延长，生产成本降低。

Description

超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺
技术领域
本发明涉及一种耐磨管的挤出工艺，特别是超高分子量聚乙烯耐磨管的挤出成型工艺。
背景技术
超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。
超高分子量聚乙烯在挤出成型的过程中受温度、压力、挤出速度、牵引速度等因素的影响，以及超高分子量聚乙烯原料的特性决定了超高分子量聚乙烯管材加工的难度，在生产时生产速度仅为普通塑料管材制品生产速度的2%，生产效率低、能耗大，且生产出的超高分子量聚乙烯管材制品外观质量及内在质量都很差，影响制约超高分子量聚乙烯制品的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，该工艺挤出速度快，生产效率高，制得的管材耐磨性提高，使用寿命延长，生产成本降低。
为解决上述技术问题，本发明一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，包括以下步骤：
①以质量百分数计，原料选取87%-91%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、3%-5%的玻璃微珠、3%-5%的纳米粘土、2%-4%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，混合均匀的物料中的水分含量在0.4%以下；
②将步骤①混合均匀的物料从料斗加入到螺杆挤出机料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送物料到加料段，经压缩、熔融、均化过程，物料由粉状固体逐步变为高粘弹性体，并经螺杆挤出机机头上的口模挤出，获得与口模形状一致的管材，挤出温度为170-240℃； 
③对步骤②挤出的管材采用耐高温的抗磨油进行冷却***而定型，并在冷却的同时，连续均匀地将产品引出，所述冷却温度为100-105℃；
④对步骤③得到的产品根据生产要求进行切割或卷取，检验合格后入库，获得超高分子量聚乙烯耐磨管。
所述高速混合机的主轴转速为430-860rpm。
本发明具有以下有益效果：
第一，配方改进：在原料中添加少量的玻璃微珠，玻璃微珠是一种用途广泛、性能特殊的一种新型材料，该产品由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，粒度为10—250微米，壁厚1-2微米。该产品具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中。玻璃微珠的加入可使制品的耐磨性提高40%以上，热变形温度可提高42℃，加入玻璃微珠后可使超高分子量聚乙烯分散均匀，应力集中减小，冲击强度下降缓慢，拉伸强度较高，硬度大；纳米粘土的加入可使超高分子量聚乙烯聚合物的力学性能、热学性能发生显著的变化，并可以起到25%-30%普通无机物填充的效果。通过调整原材料的配比以生产出不同的制品，从而扩大管材的使用范围，此外，这两种添加物价格低廉可有效降低成本。
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，对现有的挤出设备的改进，挤出模头采用制管模头，加大齿轮的扭矩，冷却段采用抗磨油冷却的方式对制品进行冷却定型，从而保证制品质量，提高生产效率。
具体实施方式
实施例1
①以质量百分数计，原料选取91%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、4%的玻璃微珠、3%的纳米粘土、2%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为860rpm，混合均匀的物料中的水分含量在0.2%；
②将步骤①混合均匀的物料从料斗加入到螺杆挤出机料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送物料到加料段，经压缩、熔融、均化过程，物料由粉状固体逐步变为高粘弹性体，并经螺杆挤出机机头上的口模挤出，获得与口模形状一致的管材，挤出温度为240℃； 
③对步骤②挤出的管材采用耐高温的抗磨油进行冷却***而定型，并在冷却的同时，连续均匀地将产品引出，所述冷却温度为105℃；
④对步骤③得到的产品根据生产要求进行切割或卷取，检验合格后入库，获得超高分子量聚乙烯耐磨管。
实施例2
一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，包括以下步骤：
①以质量百分数计，原料选取87%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、4%的玻璃微珠、5%的纳米粘土、4%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，高速混合机的主轴转速为430rpm，混合均匀的物料中的水分含量在0.3%；
②将步骤①混合均匀的物料从料斗加入到螺杆挤出机料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送物料到加料段，经压缩、熔融、均化过程，物料由粉状固体逐步变为高粘弹性体，并经螺杆挤出机机头上的口模挤出，获得与口模形状一致的管材，挤出温度为170℃； 
③对步骤②挤出的管材采用耐高温的抗磨油进行冷却***而定型，并在冷却的同时，连续均匀地将产品引出，所述冷却温度为100℃；
④对步骤③得到的产品根据生产要求进行切割或卷取，检验合格后入库，获得超高分子量聚乙烯耐磨管。
实施例3
一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，包括以下步骤：
①以质量百分数计，原料选取89%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、3%的玻璃微珠、4%的纳米粘土、4%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为650rpm，混合均匀的物料中的水分含量在0.3%；
②将步骤①混合均匀的物料从料斗加入到螺杆挤出机料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送物料到加料段，经压缩、熔融、均化过程，物料由粉状固体逐步变为高粘弹性体，并经螺杆挤出机机头上的口模挤出，获得与口模形状一致的管材，挤出温度为170-240℃； 
③对步骤②挤出的管材采用耐高温的抗磨油进行冷却***而定型，并在冷却的同时，连续均匀地将产品引出，所述冷却温度为100-105℃；
④对步骤③得到的产品根据生产要求进行切割或卷取，检验合格后入库，获得超高分子量聚乙烯耐磨管。

Claims (1)

1.一种超高分子量聚乙烯耐磨管挤出成型工艺，其特征是，包括以下步骤：
①原料配比：以质量百分数计，原料选取87%-91%分子量为250-300万的超高分子量聚乙烯粉、3%-5%的玻璃微珠、3%-5%的纳米粘土、2%-4%石墨，将上述原材料使用高速混合机进行高速搅混均匀，所述高速混合机的主轴转速为430-860rpm，混合均匀的物料中的水分含量在0.4%以下；
②将步骤①混合均匀的物料从料斗加入到螺杆挤出机料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送物料到加料段，经压缩、熔融、均化过程，物料由粉状固体逐步变为高粘弹性体，并经螺杆挤出机机头上的口模挤出，获得与口模形状一致的管材，挤出温度为170-240℃； 
③对步骤②挤出的管材采用耐高温的抗磨油进行冷却***而定型，并在冷却的同时，连续均匀地将产品引出，所述冷却温度为100-105℃；
④对步骤③得到的产品根据生产要求进行切割或卷取，检验合格后入库，获得超高分子量聚乙烯耐磨管。
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