CN110078996A - 煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材及其制备方法。煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材包括以下重量份的组分：60‑80份高密度聚乙烯、13‑18份改性超高分子量聚乙烯、8‑10份润滑剂、4‑8份耐腐蚀改性剂、5‑10份偶联剂、6‑10份阻燃剂、12‑17份聚乙烯纤维、6‑10份增强填充剂、5‑10份空心玻璃微珠；润滑剂由以下组分混合制成：氮化硼、玻璃酸钠、聚乙烯蜡、1‑3份乙基纤维素和硅油；耐腐蚀改性剂由以下组分经混合、研磨制成：聚四氟乙烯、硅藻土、碳化硅、二氧化钛。本发明的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材具有自润滑性和耐腐蚀性好，不易结垢且输送能力强的优点。

Description

煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤矿用管材技术领域，更具体地说，它涉及一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材及其制备方法。

背景技术

矿用输送管是指在矿井中供排水、通风、注浆、排瓦斯等输送管道，在60年代，国外曾采用硬质PVC作为输送的管道，但是由于低温性能差，易破碎，耐磨性不佳。70年代后，逐步被HDPE管所取代，由于HDPE管具有耐腐蚀、低温韧性好，使用温度达-40℃以下，抗蠕变性能好，使用寿命长，从而被广泛使用。

现有技术中，申请号为201811306079.5的中国发明专利文件中公开了一种高密度聚乙烯HDPE波纹管及其制备方法，由以下原料按重量分制备而成：HDPE/氧化石墨烯/碳酸钙改性复合材料100-120份，玻璃纤维20-40份，氧化铝15-30份，聚乙烯蜡10-15份，抗氧剂5-10份，玄武岩5-10份，二氧化硅1-5份，膨润土1-5份，润滑剂1-5份，过氧化苯甲酰2-7份，季戊四醇2-6份，偶联剂1-3份。

现有的这种高密度聚乙烯波纹管力学性能和柔韧性好，抗老化能力强，但是在煤矿中用于输送水时，因为管材的粗糙度较大，使得水在管道内流动时阻力较大，管材的输送能力较差，且煤矿排放水内硫、钙和磷等离子的含量较高，容易在管材内堆积结垢，并腐蚀管材，因此研制一种自润滑性和耐腐蚀性好，不易结垢且输送能力强的高密度聚乙烯管材是需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其具有自润滑性和耐腐蚀性好，不易结垢且输送能力强的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材的制备方法，其具有制备方法简单，易于操作的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，包括以下重量份的组分：60-80份高密度聚乙烯、13-18份改性超高分子量聚乙烯、8-10份润滑剂、4-8份耐腐蚀改性剂、5-10份偶联剂、6-10份阻燃剂、12-17份聚乙烯纤维、6-10份增强填充剂、5-10份空心玻璃微珠；

所述润滑剂由以下重量份的组分混合制成：4-7份氮化硼、2-5份玻璃酸钠、6-10份聚乙烯蜡、1-3份乙基纤维素和6-10份硅油；

所述耐腐蚀改性剂由以下重量份的组分经混合、研磨制成：3-6份聚四氟乙烯、2-5份硅藻土、1-3份碳化硅、4-7份二氧化钛。

通过采用上述技术方案，由于润滑剂中氮化硼是六方晶系结晶，具有抗化侵蚀性，不被无机酸侵蚀，氮化硼的摩擦系数小，润滑性能好，乙基纤维素能耐酸碱溶液的侵蚀，与高密度聚乙烯具有良好的相容性，与玻璃酸钠相互配合，具有良好的润滑性，聚乙烯蜡和硅油能够改善高密度聚乙烯和改性高潮分子量聚乙烯的流动性；耐腐蚀改性剂中的聚四氟乙烯具有最佳的耐腐蚀和不老化性，碳化硅具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性以及抗氧化性，碳化硅能够在空气中形成二氧化硅保护层，使得管材的耐酸碱性能提高，二氧化钛和硅藻土均具有优良的耐腐蚀性能，能够提高管材的耐腐蚀效果，且二氧化钛和硅藻土具有较好的增强作用，能够解决高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯混合后，管材力学性能降低的问题。

改性超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯混合，作为管材的基体树脂，经过改性的超高分子量聚乙烯不仅具有超强的耐磨性、自润滑性、化学稳定性和抗老化性，而且它的弯曲强度、蠕变性能、表面硬度、刚度和热变形温度得到改善，改性后的超高分子量聚乙烯与润滑剂相互协同，可降低管材的摩擦系数，从而进一步提高管材的自润滑性；聚乙烯纤维的强度高、密度低，且与高密度聚乙烯的相容性好，能增强高密度聚乙烯管材的弯曲强度和韧性，空心玻璃微珠的是微米级的空心球体，具有质轻，低导热和良好的化学稳定性等有点，混合于管材原料中，球形的空心玻璃微珠流动性好，能够增加管材的熔融流动性，从而提高管材的自润滑性，同时空心玻璃微珠的耐腐蚀性能好，能够使管材具有较强的耐腐蚀性，使用寿命较长，润滑剂和耐腐蚀添加剂与各组分相互协同，使得高密度聚乙烯管材的自润滑性较好，管材内壁较为光滑，输送流体时，流体阻力较小，输送能力较强，且不易堆积水垢，耐耐腐蚀性能提高，使用寿命较长。

进一步地，所述改性超高分子量聚乙烯由以下方法制成：将2-4份石墨烯、1-3份鳞片石墨和3-5份滑石粉混合，加入5-8份超高分子量聚乙烯，加热并搅拌，加热至80-100℃，搅拌转速为2000-3000r/min，搅拌时间为3-6h，加入2-5份双环戊二烯树脂，混合均匀后，挤出、造粒。

通过采用上述技术方案，由于石墨烯和鳞片石墨具有片层结构，相邻的片层能够发生滑动，滑石粉具有易***成鳞片的趋向和特殊的润滑性，使用石墨烯、鳞片石墨和滑石粉对超高分子量聚乙烯进行改性，不仅能够提高超高分子量聚乙烯的自润滑性，还能提高其表面硬度、蠕变性和弯曲强度。

进一步地，所述润滑剂的制备方法如下：将聚乙烯蜡加热至104-130℃熔融，依次加入硅油、氮化硼、玻璃酸钠和乙基纤维素，混合搅拌均匀后，冷却，制得润滑剂。

通过采用上述技术方案，首先将聚乙烯蜡加热熔化，加入剩余物质，可使各组分在聚乙烯蜡熔体中分散均匀，使制得的润滑剂性能较好。

进一步地，所述超高分子量聚乙烯的分子量为350-500万，高密度聚乙烯的熔融指数为0.2-10。

通过采用上述技术方案，使用分子量为350-500万的超高分子量聚乙烯与熔融指数为0.2-10的高密度聚乙烯混合，能够有效阻止机械性能的下降。

进一步地，所述耐腐蚀改性剂的粒径为0.2-0.5μm。

通过采用上述技术方案，耐腐蚀改性剂的粒径较小，可便于耐腐蚀改性剂与高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等原料混合均匀，使制得的高密度聚乙烯管材的耐腐蚀效果更好。

进一步地，所述阻燃剂为红磷、三氧化二锑和钙基膨润土中的一种或几种的组合物。

通过采用上述技术方案，红磷是有机无卤阻燃剂，具有优良的热稳定性、不挥发性、不产生腐蚀性气体，阻燃效果好，使用过程中无毒，三氧化二锑与钙基膨润土具有良好的协同效果，可使得阻燃效果更好。

进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂NDZ-201、铝酸酯偶联剂DL-411和硅烷偶联剂KH-570中的一种。

进一步地，所述增强填充剂为质量比为1:(0.8-10):(0.8-1)的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：

S1、将高密度聚乙烯、润滑剂和耐腐蚀改性剂混合后在双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机的各段温度为200-250℃，螺杆转速为20-35r/min，制得预处理料；

S2、将预处理料与改性超高分子量聚乙烯、聚乙烯纤维和空心玻璃微珠在150-280℃下混合2-3h，制得半混料；

S3、将半混料与增强填充剂、阻燃剂和偶联剂加入高混机中，高混机的转速为1500-1800r/min，混合3-6min，得到混合料，将混合料加入挤出机中挤出成型，设置挤出机螺杆转速为20-60r/min，牵引速度为0.5-10m/min，经挤出机挤出、冷却、定型，即得成品。

通过采用上述技术方案，首先将高密度聚乙烯熔融，使得润滑剂、耐腐蚀改性剂与高密度聚乙烯混合均匀，并将其挤出造粒，再加入超高分子量聚乙烯、聚乙烯纤维和空心玻璃微珠，加热混合，超高分子量聚乙烯和聚乙烯纤维熔融，与空心玻璃微珠混合均匀之后，再与增强填充剂、阻燃剂、偶联剂混合，偶联剂能够提高增强填充剂、阻燃剂与超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的相容性，使增强填充剂、阻燃剂混合均匀，从而提高管材的阻燃性能和力学性能。

进一步地，所述挤出机六区的温度为：165-175℃、175-185℃、190-200℃、215-225℃、220-230℃。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、本发明采用改性超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯作为管材的基体树脂，由于改性后的超高分子量聚乙烯不仅自润滑性得到提高，弯曲强度、蠕变性、强度、耐腐蚀等性能也得到改善，且自润滑性提高提升，与高密度聚乙烯混合后，可增强高密度聚乙烯管材的自润滑性，同时提高其力学性能，使高密度聚乙烯管材内壁光滑，流体阻力小，输送能力强，不易结垢，耐腐蚀性能好。

第二、本发明中优选采用氮化硼、玻璃酸钠、乙基纤维素等组分制成润滑剂，由于氮化硼的摩擦系数小，玻璃酸钠和乙基纤维素具有较好的润滑性能，且氮化硼、玻璃酸钠和乙基纤维素等组分具有优异的耐酸碱稳定性，使得润滑剂不能能够提高管材的自润滑性，使管道内流体阻力减小，不易结垢，还能提高管材的耐腐蚀性能。

第三、本发明中通过使用聚四氟乙烯、硅藻土、碳化硅和二氧化钛制备耐腐蚀改性剂，由于聚四氟乙烯具有优异的耐腐蚀性和不老化性，碳化硅具有高耐磨、高耐腐蚀以及抗氧化性，使得高密度聚乙烯管材的耐腐蚀性能进一步提高，同时二氧化钛和硅藻土不仅能够增强管材的耐腐蚀性能，还能提高管材的力学性能，克服因超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯混合时，力学下降的缺陷。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

改性超高分子量聚乙烯的制备例1-3

制备例1-3中石墨烯选自北京德科岛金科技有限公司出售的货号为CNT900的石墨烯、鳞片石墨选自青岛富润达石墨有限公司出售的牌号为FRD-QX1、滑石粉选自广州高升化工原料有限公司出售的货号为400的滑石粉、超高分子量聚乙烯选自东莞市博林塑胶有限公司XM220、双环戊二烯树脂选自湖南嘉盛德材料科技股份有限公司出售的牌号为DCPD1501的双环戊二烯苯酚环氧树脂。

制备例1：将2kg石墨烯、1kg鳞片石墨和3kg滑石粉混合，加入5kg超高分子量聚乙烯，加热并搅拌，加热至80℃，搅拌转速为2000r/min，搅拌时间为3h，加入2kg双环戊二烯树脂，混合均匀后，挤出、造粒，超高分子量聚乙烯的分子量为350万，滑石粉的粒径为1μm。

制备例2：将3kg石墨烯、2kg鳞片石墨和4kg滑石粉混合，加入6.5kg超高分子量聚乙烯，加热并搅拌，加热至90℃，搅拌转速为2500r/min，搅拌时间为4.5h，加入3.5kg双环戊二烯树脂，混合均匀后，挤出、造粒，超高分子量聚乙烯的分子量为400万，滑石粉的粒径为2μm。

制备例3：将4kg石墨烯、5kg鳞片石墨和6kg滑石粉混合，加入8kg超高分子量聚乙烯，加热并搅拌，加热至100℃，搅拌转速为3000r/min，搅拌时间为6h，加入5kg双环戊二烯树脂，混合均匀后，挤出、造粒，超高分子量聚乙烯的分子量为500万，滑石粉的粒径为3μm。

润滑剂的制备例4-6

制备例4-6中聚乙烯蜡选自佛山市顺德区环瑞塑料助剂有限公司出售的货号为100的聚乙烯蜡、硅油选自上海龙旭化工有限公司出售的牌号为RC0201的二甲基硅油、氮化硼选自郑州科奇化工产品有限公司出售的型号为DH05的氮化硼、玻璃酸钠选自西安天丰生物科技有限公司出售的货号为NF-008的玻璃酸钠、乙基纤维素选自广东粤美化工有限公司出售的货号为EC50的乙基纤维素。

制备例4：将6kg聚乙烯蜡加热至104℃熔融，依次加入6kg硅油、4kg氮化硼、2kg玻璃酸钠和1kg乙基纤维素，混合搅拌均匀后，冷却，制得润滑剂。

制备例5：将8kg聚乙烯蜡加热至117℃熔融，依次加入8kg硅油、5kg氮化硼、4kg玻璃酸钠和2kg乙基纤维素，混合搅拌均匀后，冷却，制得润滑剂。

制备例6：将10kg聚乙烯蜡加热至130℃熔融，依次加入10kg硅油、7kg氮化硼、5kg玻璃酸钠和3kg乙基纤维素，混合搅拌均匀后，冷却，制得润滑剂。

实施例

实施例1-3中高密度聚乙烯选自苏州子晴塑化有限公司出售的牌号为DMDA-8008的高密度聚乙烯、聚乙烯纤维选自深圳天之途科技有限公司出售的型号为TZT-XC的聚乙烯纤维、空心玻璃微珠选自河北京航矿产品有限公司出售的型号为NH60的空心玻璃微珠、红磷选自济南博盈阻燃材料有限公司出售的型号为BY的红磷，钙基膨润土选自灵寿县强东矿产品加工厂出售的货号为qd-011的钙基膨润土，三氧化二锑选自山东泰星新材料股份有限公司出售的型号为HT-105的三氧化二锑、钛酸酯偶联剂NDZ-201选自东莞市绿伟塑胶制品有限公司出售的型号为201的钛酸酯偶联剂NDZ-201、铝酸酯偶联剂DL-411选自东莞市康锦新材料科技有限公司出售的货号为411的铝酸酯偶联剂DL-411、硅烷偶联剂KH-570选自广州市中杰化工科技有限公司出售的货号为570的硅烷偶联剂KH-570、硅藻土选自灵寿县百胜矿产品加工厂出售的货号为001的硅藻土、碳化硅选自灵寿县展腾矿产品加工厂出售的货号为0809的碳化硅、二氧化钛选自河北德伦化工科技有限公司出售的型号为R902+的二氧化钛、聚四氟乙烯选自太仓凯尔达塑胶原料有限公司出售的牌号为JF-G90的聚四氟乙烯。

实施例1：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其原料配比如表1所示，该煤矿用高密度聚乙烯的制备方法包括以下步骤：

S1、将60kg高密度聚乙烯、8kg润滑剂和4kg耐腐蚀改性剂混合后在双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机的各段温度为200℃，螺杆转速为20r/min，制得预处理料；

高密度聚乙烯的熔融指数为0.2，润滑剂由制备例4制成，耐腐蚀改性剂由3kg聚四氟乙烯、2kg硅藻土、1kg碳化硅和4kg二氧化钛混合，研磨至0.2μm制成；

S2、将预处理料与13kg改性超高分子量聚乙烯、12kg聚乙烯纤维和5kg空心玻璃微珠在150℃下混合2h，制得半混料，改性超高分子量聚乙烯由制备例1制成；

S3、将半混料与6kg增强填充剂、6kg阻燃剂和5kg偶联剂加入高混机中，高混机的转速为1500r/min，混合3min，得到混合料，将混合料加入挤出机中挤出成型，设置挤出机螺杆转速为20r/min，牵引速度为0.5m/min，经挤出机挤出、冷却、定型，即得成品，挤出机六区的温度为：165℃、175℃、190℃、215℃、220℃；

增强填充剂为质量比为1:0.8:0.8的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物，阻燃剂为质量比为1:1的红磷和钙基膨润土，偶联剂为质量比为1:1的钛酸酯偶联剂NDZ-201和铝酸酯偶联剂DL-411。

表1实施例1-3中煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材的原料配比

实施例2：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其原料配比如表1所示，该煤矿用高密度聚乙烯的制备方法包括以下步骤：

S1、将70kg高密度聚乙烯、9kg润滑剂和6kg耐腐蚀改性剂混合后在双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机的各段温度为230℃，螺杆转速为30r/min，制得预处理料；

高密度聚乙烯的熔融指数为5，润滑剂由制备例5制成，耐腐蚀改性剂由4kg聚四氟乙烯、3kg硅藻土、2kg碳化硅和5kg二氧化钛混合，研磨至0.4μm制成；

S2、将预处理料与16kg改性超高分子量聚乙烯、15kg聚乙烯纤维和8kg空心玻璃微珠在210℃下混合2.5h，制得半混料，改性超高分子量聚乙烯由制备例2制成；

S3、将半混料与8kg增强填充剂、8kg阻燃剂和8kg偶联剂加入高混机中，高混机的转速为1600r/min，混合5min，得到混合料，将混合料加入挤出机中挤出成型，设置挤出机螺杆转速为40r/min，牵引速度为5m/min，经挤出机挤出、冷却、定型，即得成品，挤出机六区的温度为：170℃、180℃、195℃、220℃、225℃；

增强填充剂为质量比为1:0.9:0.9的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物，阻燃剂为质量比为1:1的红磷和三氧化二锑，偶联剂为质量比为1:1的铝酸酯偶联剂DL-411和硅烷偶联剂KH-570。

实施例3：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其原料配比如表1所示，该煤矿用高密度聚乙烯的制备方法包括以下步骤：

S1、将80kg高密度聚乙烯、10kg润滑剂和8kg耐腐蚀改性剂混合后在双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机的各段温度为250℃，螺杆转速为35r/min，制得预处理料；

高密度聚乙烯的熔融指数为10，润滑剂由制备例6制成，耐腐蚀改性剂由6kg聚四氟乙烯、5kg硅藻土、3kg碳化硅和7kg二氧化钛混合，研磨至0.5μm制成；

S2、将预处理料与18kg改性超高分子量聚乙烯、17kg聚乙烯纤维和10kg空心玻璃微珠在280℃下混合3h，制得半混料，改性超高分子量聚乙烯由制备例3制成；

S3、将半混料与10kg增强填充剂、10kg阻燃剂和10kg偶联剂加入高混机中，高混机的转速为1800r/min，混合6min，得到混合料，将混合料加入挤出机中挤出成型，设置挤出机螺杆转速为60r/min，牵引速度为10m/min，经挤出机挤出、冷却、定型，即得成品，挤出机六区的温度为：175℃、185℃、200℃、225℃、230℃；

增强填充剂为质量比为1:1:1的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物，阻燃剂为质量比为1:1的三氧化二锑和钙基膨润土，偶联剂为质量比为1:1的钛酸酯偶联剂NDZ-201和硅烷偶联剂KH-570。

对比例

对比例1：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，与实施例1的区别在于，高密度聚乙烯管材中未添加改性超高分子量聚乙烯。

对比例2：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，与实施例1的区别在于，润滑剂中未添加氮化硼。

对比例3：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，与实施例1的区别在于，润滑剂中未添加玻璃酸钠和乙基纤维素。

对比例4：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，与实施例1的区别在于，耐腐蚀改性剂中未添加碳化硅和二氧化钛。

对比例5：一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，与实施例1的区别在于，耐腐蚀改性剂中未添加聚四氟乙烯。

对比例6：以申请号为201310593538.3的中国发明专利文件中的实施例1作为对照，本发明预处理硫酸钙晶须的处理方法为：首先将60重量份的硫酸钙晶须放入120±10℃的烘箱内烘干3小时，烘干后冷却至＜70℃，冷却后放入高混机中混合5～8分钟，高混机的转速为2500±200转/分钟；然后依次加入4重量份的分散剂乙撑双硬脂酸酰胺EBS和3重量份的钛酸酯偶联剂NDZ-201，混合2～4分钟，接着加入20重量份的线型低密度聚乙烯LLDPE，再混合1～2分钟，最后出料冷却至常温，得到预处理硫酸钙晶须；本发明煤矿用超高分子量聚乙烯抗静电、阻燃管材，以重量份表示，由原料超高分子量聚乙烯UHMWPE60份，线型低密度聚乙烯LLDPE7份，丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯共聚物ACS8份，高分子蜡(高分子蜡为北京天恒健科技发展有限公司提供的PE-110D型高分子蜡)2份，超导电炭黑CB10份，红磷8份，三氧化二锑10份，预处理硫酸钙晶须28份，硫酸钡2份和钛酸酯偶联剂NDZ-2012份制成；采用的超高分子量聚乙烯UHMWPE的分子量为200～1000万单位。

性能检测试验

按照实施例1-3和对比例1-6中的方法制备管材，并按照以下标准检测管材的各项性能，并将检测结果记录于表2：

1、断裂伸长率：按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》进行测试；2、拉伸强度：按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》进行测试；3、管材内壁摩擦系数：按照YD/T841.1-2016《地下通信管道用塑料管第1部分：总则》的附录A平板法测定静摩擦系数；

4、耐酸腐蚀：将各实施例和各对比例制备的管材放置在浓度为98％的硫酸溶液中，浸泡30min，按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》检测断裂伸长率和拉伸强度；5、耐碱腐蚀：将各实施例和各对比例制备的管材放置在浓度为10％的氢氧化钠溶液中，浸泡30min，按照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分》检测断裂伸长率和拉伸强度。

表2各实施例和各对比例制备的管材性能测试结果

由表2中数据可以看出，按照实施例1-3中方法制备的高密度聚乙烯管材的力学性能好，管材内壁的摩擦系数小，且在酸溶液和碱溶液中浸泡后，力学性能下降较少，说明本发明制备的高密度聚乙烯管材的内壁较为光滑，在输送水等流体时，阻力较小，输送能力强，且管道内不易结垢，管道耐腐蚀性能好。

对比例1因高密度聚乙烯管材原料中未添加改性超高分子量聚乙烯，由检测结果可以看出，与实施例1-3相比，对比例1制备的管材力学性能降低，管材内壁的摩擦系数增大，耐酸碱性能下降，说明添加改性超高分子量聚乙烯能够使管道内壁光滑，使管道内不易结垢，提高流体输送能力和管道耐腐蚀性能。

对比例2因润滑剂中未添加氮化硼，对比例2制备的高密度聚乙烯管材的断裂伸长率、拉伸强度与实施例1-3相差不大，但浸泡酸溶液和碱溶液后，管材的断裂伸长率和拉伸强度明显下降，且管材内壁的摩擦系数增大，说明添加氮化硼，能够明显提高管材内壁的光滑度，并提高管材的耐腐蚀性能。

对比例3因润滑剂中未添加玻璃酸钠和乙基纤维素，由表2中数据可以看出，对比例3制备的高密度聚乙烯管材与实施例1-3制备的高密度聚乙烯管材相比，管材内壁的摩擦系数明显增大，但断裂伸长率和拉伸强度变大不大，且在浸泡酸溶液和碱溶液前后，管材的断裂伸长率和拉伸强度变化不大，说明添加玻璃酸钠和乙基纤维素能够提高高密度聚乙烯管材的光滑度，降低摩擦系数，增大流体输送能力，使管道内不易结垢。

对比例4因耐腐蚀改性剂中未添加碳化硅和二氧化钛，由表2中数据可以看出，对比例4制备的管材断裂伸长率、拉伸强度、管材内壁摩擦系数与实施例1-3相差不大，但浸泡酸溶液和碱溶液后，断裂伸长率和拉伸强度明显变差，说明添加碳化硅和二氧化钛能够提高管材的耐腐蚀性能。

对比例5因耐腐蚀改性剂中未添加聚四氟乙烯，对比例5制备的高密度聚乙烯管材在浸泡酸溶液和碱溶液后，断裂伸长率和拉伸强度明显变差，说明添加聚四氟乙烯，能够提高高密度聚乙烯管材的耐腐蚀性能。

对比例6为现有技术制备的管材，由表中数据可以看出，本发明制备的管材力学性能较好，管材内壁摩擦系数小，耐腐蚀性强。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，包括以下重量份的组分：60-80份高密度聚乙烯、13-18份改性超高分子量聚乙烯、8-10份润滑剂、4-8份耐腐蚀改性剂、5-10份偶联剂、6-10份阻燃剂、12-17份聚乙烯纤维、6-10份增强填充剂、5-10份空心玻璃微珠；

所述润滑剂由以下重量份的组分混合制成：4-7份氮化硼、2-5份玻璃酸钠、6-10份聚乙烯蜡、1-3份乙基纤维素和6-10份硅油；

所述耐腐蚀改性剂由以下重量份的组分经混合、研磨制成：3-6份聚四氟乙烯、2-5份硅藻土、1-3份碳化硅、4-7份二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述改性超高分子量聚乙烯由以下方法制成：将2-4份石墨烯、1-3份鳞片石墨和3-5份滑石粉混合，加入5-8份超高分子量聚乙烯，加热并搅拌，加热至80-100℃，搅拌转速为2000-3000r/min，搅拌时间为3-6h，加入2-5份双环戊二烯树脂，混合均匀后，挤出、造粒。

3.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述润滑剂的制备方法如下：将聚乙烯蜡加热至104-130℃熔融，依次加入硅油、氮化硼、玻璃酸钠和乙基纤维素，混合搅拌均匀后，冷却，制得润滑剂。

4.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量为350-500万，高密度聚乙烯的熔融指数为0.2-10。

5.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述耐腐蚀改性剂的粒径为0.2-0.5μm。

6.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述阻燃剂为红磷、三氧化二锑和钙基膨润土中的一种或几种的组合物。

7.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂NDZ-201、铝酸酯偶联剂DL-411和硅烷偶联剂KH-570中的一种。

8.根据权利要求1所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材，其特征在于，所述增强填充剂为质量比为1:（0.8-10）:（0.8-1）的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将高密度聚乙烯、润滑剂和耐腐蚀改性剂混合后在双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机的各段温度为200-250℃，螺杆转速为20-35r/min，制得预处理料；

S2、将预处理料与改性超高分子量聚乙烯、聚乙烯纤维和空心玻璃微珠在150-280℃下混合2-3h，制得半混料；

S3、将半混料与增强填充剂、阻燃剂和偶联剂加入高混机中，高混机的转速为1500-1800r/min，混合3-6min，得到混合料，将混合料加入挤出机中挤出成型，设置挤出机螺杆转速为20-60r/min，牵引速度为0.5-10m/min，经挤出机挤出、冷却、定型，即得成品。

10.根据权利要求9所述的煤矿用自润滑型高密度聚乙烯管材的制备方法，其特征在于，所述挤出机六区的温度为：165-175℃、175-185℃、190-200℃、215-225℃、220-230℃。