CN107033457A - 一种增强改性聚丙烯双壁缠绕管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种增强改性聚丙烯双壁缠绕管及其制备方法，增强改性聚丙烯双壁缠绕管由增强改性聚丙烯中空矩形管经螺旋缠绕并用粘接胶条粘接而成，所述增强改性聚丙烯中空矩形管由以下原料制成：聚丙烯、增强用填充母料、增韧用聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、色母粒、吸水母粒、同类回用料；所述的粘接胶条由以下重量份的原料制成：聚丙烯、增强用填充母料、增韧用聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、色母粒、吸水母粒、同类回用料。本发明克服了现有双壁缠绕管的缺点，在保证管材性能的前提下，更好的提高双壁缠绕管的耐热温度，尺寸稳定性，降低型变量，提高产品的刚度和抗冲击强度；在化工、废水处理等有着较高排放温度的领域也能满足使用要求，扩大了应用范围。

Description

一种增强改性聚丙烯双壁缠绕管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道技术领域，具体地说，是一种增强改性聚丙烯(FRPP)双壁缠绕管及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯双壁缠绕管以高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料，采用特殊挤出工艺在热熔状态下缠绕而成，其轴向管壁截面为双壁工字形，内壁致密光滑，中空，管材本身质量轻而强度高。由于其独特的成型工艺，可生产口径达3000mm的大口径管材。作为一种新型的化学建材，HDPE双壁缠绕管具有重量轻、耐腐蚀、管壁光滑、过流能力大、密封性能好、使用寿命长、运输安装方便及施工速度快等优点，在我国城市排水***建设过程中得到大量的应用。
PE管道虽然韧性很好，但是普遍存在刚性差，收缩率大，型变量大，耐高温性和化学稳定性差等缺点。
而聚丙烯(PP)材料的优点是材料刚性好，耐高温性能与聚乙烯比较有大大提高，但韧性较差。
中国专利文献CN102691832A公开了一种玻纤增强HDPE双壁缠绕管及其制作方法，由玻纤增强HDPE塑料管经螺旋缠绕并用塑料热熔胶焊接而成，其中的玻纤增强HDPE塑料管为长玻纤的重量百分比含量在5％-40％之间的中空矩形玻纤增强HDPE塑料管。
现有技术中的聚乙烯双壁缠绕管的韧性好，耐低温性能优良；但是普遍具有刚性相对较差，耐热温度低，收缩率大，尺寸稳定性较差，耐光老化性能差等缺点，且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强改性聚丙烯(FRPP)双壁缠绕管及其制备方法，在保证管材性能的前提下，更好的提高双壁缠绕管的耐热性能、降低型变量，提高产品的刚度和抗冲击强度，同时大幅降低生产成本。
本发明的第一方面，提供一种增强改性聚丙烯双壁缠绕管，所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管由增强改性聚丙烯中空矩形管经螺旋缠绕并用粘接胶条粘接而成，所述的增强改性聚丙烯中空矩形管由以下重量份的原料制成：
所述的粘接胶条由以下重量份的原料制成：
所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管的内径一般为150-3000mm，也可以根据客户需要定制其他尺寸，所述的中空矩形管的空腔尺寸除满足国标要求的任意尺寸之外，也可以根据其他特殊要求需要来进行定制。
所述的聚丙烯的熔融指数为≤0.20g/10min(230℃，2.16kg)。优选北京燕山石化和南京金陵石化的PPR-ED-001。
所述的增润用聚乙烯一般选用线性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)、或低密度聚乙烯(LDPE)，主要优先中国石化的7042N线性低密度聚乙烯和上海金菲的高密度聚乙烯(TR480)，具体可按照用户对产品的使用环境、要求来确定。作为韧性调节作用。
所述的增强用填充母料选自以超细活性碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、或云母为基础制成的功能性填充母料。优选超细活性碳酸钙和重质碳酸钙。
所述的润滑剂就是在生产过程中起润滑作用的助剂，一般为PE蜡或PP蜡，也可其中添加小量的硬脂酸等作为补充。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸脂抗氧剂复合体系，用于提高加工稳定性及耐久性能。优选复合抗氧剂B215、B225，在产品生产商方面，优先巴斯夫。
所述的色母粒就是着色剂，如黑色母粒等。
所述的吸水母粒，也就是消泡剂，功能是吸水。
所述的同类回用料主要是指本厂的同种产品的破碎回料，或者是可确定的具有相似组分及性能的其他再生回用料。
所述的粘接胶条与中空矩形管的原料配方相似，可以使粘接胶条与中空矩形管具有良好的相容性，使粘接更加牢固，成品管材的密封性更好。
本发明的第二方面，提供一种上述增强改性聚丙烯双壁缠绕管的制备方法，包括以下步骤：
A、按照所述配方称取并混合搅拌分别得到制备纤维增强聚丙烯中空矩形管和粘接胶条的混合料；
B、将增强改性聚丙烯中空矩形管混合料放入双螺杆挤出机上，经高温熔融、充分混合后，经过模具挤出和真空冷却定型，得到增强改性聚丙烯中空矩形管；
C、将粘接胶条混合料放入胶条挤出机中并挤出粘接胶条，将步骤B中的增强改性聚丙烯中空矩形管在管材成型缠绕盘上进行螺旋缠绕，并同时由粘接胶条粘接，冷却成型并切割后，制得所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管。
所述的双螺杆挤出机为一般为锥形双螺杆(也可采用平行双螺杆，但螺杆结构和工艺参数将作出相应的调整)，螺杆温度控制在180-230℃区间内，转速控制需与生产规格及成型盘的控制速度相匹配。
本发明优点在于：
本发明通过对双壁缠绕管原材料配方和制备方法的改变，克服了现有双壁缠绕管的缺点，在保证管材性能的前提下，更好的提高双壁缠绕管的耐热温度，尺寸稳定性，降低型变量，提高产品的刚度和抗冲击强度；由于耐热温度的提高，在化工、废水处理等有着较高排放温度的领域也能满足使用要求，扩大了应用范围；同时由于原材料价格的自身差异较大，在保证产品性能的前提下，大大降低了产品的成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例a-d
按照所述配方称取的配料经混合搅拌分别得到制备增强改性聚丙烯中空矩形管和粘接胶条的混合料；
将增强改性聚丙烯中空矩形管混合料放入锥形双螺杆挤出机上，螺杆温度控制在180-230℃区间内，经模具挤出和真空冷却定型，得到增强改性聚丙烯中空矩形管；
将粘接胶条混合料放入胶条挤出机中并挤出粘接胶条，将增强改性聚丙烯中空矩形管在管材成型缠绕盘上进行螺旋缠绕，并同时由粘接胶条粘接，冷却成型并切割后，制得所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管。
实施例a-d中增强改性聚丙烯中空矩形管各原料的配方见下表：(表一)
组分(重量份) 实施例a 实施例b 实施例c 实施例d 原有技术e
聚丙烯 100 100 100 100 /
增强用填充母料 25粉料 25粉料 25粉料 35粉料 25粒料
增韧用聚乙烯 10 20 30 20 /
润滑剂 2.5 2.5 2.5 2.5 适量
抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.3 /
色母粒 2.5 2.5 2.5 2.5 适量
吸水母粒 2.5 2.5 2.5 2.5 适量
同类回用料 适量 适量 适量 适量 适量
高密度聚乙烯 / / / / 100
注：1.以上实例比较所用的各种原料牌号相同不变；
2.实例中，胶条料的配方对应中空矩形管相同不变；
3.表二的比较试验是在相同试验条件、相同产品壁厚等条件下的平行试验得出的结果。
实施例a-d及原有技术(e)产品之间各种性能及***格比较表(表二)
聚丙烯材料与聚乙烯相比较，由于其材料分子结构的差异，其耐热温度、环刚性能、结晶速度和结晶度、尺寸稳定性等要明显优于聚乙烯，但柔韧性偏差。
通过对聚丙烯材料进行增强改性，使得其在保留原优势的前提下，用聚乙烯材料作为主要增韧剂对其改性，得到了刚柔兼济的增强改性聚丙烯(FRPP)材料，通过我们特有的设备和加工工艺，得到了综合性能优良的增强改性聚丙烯双壁缠绕管。
(表二)结果表明：
在其他配方组分不变的前提下，在一定的范围内，随着增韧用聚乙烯的增加，其环刚性能会小幅下降，环柔性能会明显改善，抗冲击性能逐渐提高；但尺寸稳定性会有所下降，耐热温度会有所降低，冷却成型速度会下降。
由于聚丙烯和聚乙烯之间存在明显的价格差异，再加上填充母料使用上面的价格差和生产效率上的明显差异，使得增强改性聚丙烯中空壁缠绕管和HDPE聚乙烯中空壁缠绕管之间的***格差异在20％以上。明显看出本发明存在较大的价格优势。
本发明中，产品的质量标准控制参照国际标准BSEN13476-3：2007+A1-2009《无压地下排水和污水塑料管***.未增塑聚氯乙烯(PVC-U)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)结构壁管***.B型》的产品标准
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管由增强改性聚丙烯中空矩形管经螺旋缠绕并用粘接胶条粘接而成，所述的增强改性聚丙烯中空矩形管由以下重量份的原料制成：
所述的粘接胶条由以下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管的内径为150-3000mm。
3.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的聚丙烯的熔融指数为≤0.20g/10min，230℃，2.16kg。
4.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的增润用聚乙烯一般选用线性低密度聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯HDPE、或低密度聚乙烯LDPE，作为韧性调节作用。
5.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的增强用填充母料选自以超细活性碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、或云母为基础制成的功能性填充母料。
6.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的润滑剂就是在生产过程中起润滑作用的助剂，为PE蜡或PP蜡，其中添加小量的硬脂酸作为补充。
7.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸脂抗氧剂复合体系，用于提高加工稳定性及耐久性能。
8.根据权利要求1所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管，其特征在于：
所述的色母粒就是着色剂；
所述的吸水母粒为消泡剂，功能是吸水；
所述的同类回用料主要是指本厂的同种产品的破碎回料，或者是可确定的具有相似组分及性能的其他再生回用料；
所述的粘接胶条与中空矩形管的原料配方相似，使粘接胶条与中空矩形管具有良好的相容性，使粘接更加牢固，成品管材的密封性更好。
9.一种上述增强改性聚丙烯双壁缠绕管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、按照所述配方称取并混合搅拌分别得到制备纤维增强聚丙烯中空矩形管和粘接胶条的混合料；
B、将增强改性聚丙烯中空矩形管混合料放入双螺杆挤出机上，经高温熔融、充分混合后，经过模具挤出和真空冷却定型，得到增强改性聚丙烯中空矩形管；
C、将粘接胶条混合料放入胶条挤出机中并挤出粘接胶条，将步骤B中的增强改性聚丙烯中空矩形管在管材成型缠绕盘上进行螺旋缠绕，并同时由粘接胶条粘接，冷却成型并切割后，制得所述的增强改性聚丙烯双壁缠绕管。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：
所述的双螺杆挤出机为锥形双螺杆，或者采用平行双螺杆，螺杆温度控制在180-230℃区间内，转速控制需与生产规格及成型盘的控制速度相匹配。
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