塑料管材专用料和连续纤维束增强双壁缠绕管的制备方法技术

一种塑料管材专用料，由基体树脂100份，无机粉体0～60份，相容剂1～10份，偶联剂1-5份，润滑剂0.1～1份，抗氧剂1～1份，成核剂0.1～1制备而成。基于上述专用料的连续纤维束增强双壁缠绕管的制备方法是，将连续纤维束导入口模中的穿丝孔及穿丝通道，在口模端口与树脂相互交汇并被均匀地包覆，经挤出、真空定径形成中空方管，最后将中空方管经螺旋缠绕和塑料热熔胶焊接制成具有多层复合结构的连续纤维束增强双壁缠绕管。本发明专利技术的连续纤维束增强双壁缠绕管具有轻量化、高刚性、高抗拉、耐冲击、耐蠕变和应力松弛破坏等优点，可广泛应用于给排水、农业灌溉、燃气输送、矿用、油田、化工等工程领域。

Method for preparing plastic pipe material and continuous fiber bundle reinforced double wall winding pipe

The utility model relates to a special material for plastic pipe material, which is composed of 100 parts of the matrix resin, inorganic powder of which is composed of 0 to 60 parts, and the compatibility agent is composed of the following parts: the coupling agent is parts, the coupling agent is 1-5 parts, the lubricant is made up of a factor of 0.1 to 1, and the antioxidant is composed of an amount of about 1 to 1 parts, and the nucleating agent is prepared from 0.1 to 1. Double wall winding pipe preparation method of continuous fiber is the special material of the beam based on the enhancement of the threading hole fiber bundle into the die and wire cross channel continuous, and is evenly coated on the die port and the resin by extrusion, vacuum sizing forming a hollow tube, the hollow tube the spiral wound and plastic hot melt welding reinforced double wall winding pipe made of continuous fiber bundle with multi-layer composite structure. Double wall winding pipe has light weight, high rigidity, high tensile strength, impact resistance, creep resistance, stress relaxation damage and other advantages and should be continuous fiber bundle of the invention is enhanced, can be widely used in water supply and drainage, irrigation, transportation, mining, oil and gas chemical engineering.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管材，尤其涉及一种塑料管材专用料和连续纤维束增强双壁缠绕管的制备方法。
技术介绍
双壁缠绕管是由树脂通过螺杆挤出机熔融、挤出，经真空定径、缠绕、冷却等步骤，最后得到具有工字钢型结构壁的塑料管材。常见的双壁缠绕管有聚乙烯双壁缠绕管、聚丙烯双壁缠绕管、聚氯乙烯双壁缠绕管。与波纹管、加筋管相比，具有工字钢型结构壁的双壁缠绕管具有更大的惯性矩，可以做到较高的强度和刚度。由于采用的是缠绕成型生产工艺，对设备依赖程度较低，管材口径最大可达3000mm。随着管材环刚度和口径不断的提高，管材重量骤升、原辅材料消耗巨大、生产控制难度高、管材环柔性和抗冲击性下降，限制了大口径双壁缠绕管的应用推广。纤维作为一种无机增强材料，具有高模量、高强度、耐腐蚀、优异尺寸稳定性等优点，可在较大程度上能提高基体树脂的力学性能、尺寸稳定性。专利技术专利CN102691832B报道了“玻纤增强HDPE双壁缠绕管及其制作方法”。该管材由玻纤增强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。该专利技术的玻纤增强管材的抗冲击、抗划痕、抗慢速裂纹扩展性、抗环境应力开裂性好，有足够的缝拉伸强度。但是该管材采用的长玻纤在加工工程中被打碎成长短不一的短纤，对管材起到一定的增强作用，但是无法提高管材整体的柔韧性，管材依旧存在较为明显的蠕变和应力松弛破坏。技术专利CN204372370U报道了“HDPE中空双壁缠绕管”。该管材主要由橡胶粘结层和设置在橡胶粘结层内的缠绕管组成。缠绕管内部设有加强筋，可以提高缠绕管的强度，保证管体的整体强度并做到更大的口径；管体外侧设置的玻纤防护层能进一步的提高管体的强度，防止外力的冲击破坏。但是这种管材需在缠绕管外层涂覆、粘结一层玻纤防护层，工艺复杂，耗材大，成本高；加强筋及玻纤防护层的设计可以增强管材的刚性，但是对管材柔韧性和抗冲击性能的提升效果不明显。根据有关文献报道，纤维的长度对塑料管材的改性有着较为明显的影响。短纤维在基体树脂中的存在能提高塑料管材的刚性强度，但是不能提高管材的韧性；而目前采用纤维束对双壁缠绕管的增强改性多为经过二次成型加工而成，管材生产周期长，效率低，纤维束在树脂层中存在不均匀分布问题，且纤维束易被剥离，从而失去对管材的增强改性作用。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述问题，提供一种塑料管材专用料和连续纤维束增强双壁缠绕管的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种塑料管材专用料，由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1-5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。所述的基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种的组合。所述的相容剂选自聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的混合物。所述的无机粉体选自碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维中的一种或多种的组合。也可以由上述材料直接加工成填充功能母粒使用。所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种。所述的润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮中的一种或多种的组合。所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂中的一种或多种的组合。所述成核剂选自苯甲酸、己二酸、苯甲酸钠、对苯酚磺酸钠、二苄叉山梨糖醇及其衍生物中的一种或多种的组合。基于上述专用料的连续纤维束增强双壁缠绕管的制备方法，包括以下步骤：(1)将基体树脂、无机粉体、相容剂、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂依次加入高速混合搅拌机中充分混合，制得管材专用料；(2)将管材专用料由喂料机分别定量输送到主挤出机和辅挤出机，熔融、混炼；(3)采用多层共挤出机头模具，该多层共挤出机头模具包括复合模头、芯模、口模和复合外模，复合模头与主挤出机相连，复合外模与辅挤出机相连，口模上设有引入连续纤维束的穿丝孔及穿丝通道；(4)将主挤出机中的熔融料通过复合模头导入机头模具，将辅挤出机中的熔融料通过复合外模导入机头模具；同时将连续纤维束通过牵引导入口模，并与来自机头模具的树脂在口模端口处相互交汇，最后挤出，经真空定径形成中空方管；(5)将中空方管经螺旋缠绕和塑料热熔胶焊接制成具有多层复合结构的连续纤维束增强双壁缠绕管。所述连续纤维束为经表面改性处理的连续纤维束，表面改性处理包括化学交联改性处理、物理表面改性处理或PE树脂预涂敷处理；连续纤维束选自无碱无捻、无碱有捻、中碱无捻、中碱有捻中的一种；纤维束材质选自玻璃纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚氨酯纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、金属纤维中的一种或多种的组合。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和特点：1、连续纤维束增强双壁缠绕管采用一次挤出成型生产工艺，生产步骤简单，设备投入少，生产效率高；2、连续纤维束增强双壁缠绕管具有轻量化、成本低的特点，相比普通双壁缠绕管可节约10～20％的原材料；3、连续纤维束增强双壁缠绕管具有更高的环刚度等级，可突破常规技术16kN/m2的瓶颈，达到25～30kN/m2；4、连续纤维束增强双壁缠绕管具有优异的韧性、耐冲击性，冲击强度可提高50～150％；5、连续纤维束增强双壁缠绕管使用寿命长，能有效地抑制蠕变和应力松弛破坏的发生，蠕变比率≤4％。附图说明图1为本专利技术中的连续纤维束增强双壁缠绕管的断面结构示意图；图2为本专利技术中采用的多层共挤出机头模具的结构示意图；图3为机头模具中的口模的结构示意图。具体实施方式本专利技术中的连续纤维束增强双壁缠绕管的断面结构如图1所示，图1中所示：1-中空方管，2-表面改性处理过的连续纤维束，3-焊条。图2为本专利技术中采用的多层共挤出机头模具的结构示意图；图2中所示：5-复合模头，6-复合外模，7-模头压板，8-口模，9-模芯，10-穿丝孔，11-辅挤出机进料口，12-辅料流道。图3为本专利技术中的口模的结构示意图，图3中所示：13-穿丝通道，14-主料流道，15-穿丝孔。本专利技术中所述的基体树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等树脂；所述的相容剂为聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等；所述的无机粉体可以由碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维等中的一种或多种组合，或者直接加工成填充功能母粒。所述的偶联剂可以为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸等商业化的偶联剂；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮等。所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂等；所述成核剂为苯甲酸、己二酸、苯甲酸钠、对苯酚磺酸钠等。下面结合具体的实施例详细说明本专利技术的连续纤维束增强双壁缠绕管及其制备方法。实施例1塑料管材专用料配料：HDPE树脂：100公斤；POE：5公斤；硅烷偶联剂：2公斤；聚乙烯蜡：0.3公斤；硬脂酸锌：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塑料管材专用料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1‑5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。

【技术特征摘要】
1.一种塑料管材专用料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：基体树脂：100份；无机粉体：0～60份；相容剂：1～10份；偶联剂：1-5份；润滑剂：0.1～1份；抗氧剂：0.1～1份；成核剂：0.1～1份。2.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种的组合。3.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的相容剂选自聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的混合物。4.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的无机粉体选自碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、玻璃短纤维中的一种或多种的组合。5.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种。6.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺及其衍生物、季戊四醇硬脂酸酯、聚四氟乙烯、硅酮中的一种或多种的组合。7.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂、复合抗氧剂中的一种或多种的组合。8.如权利要求1所述的塑料管材专用料，其特征在于：所述成核剂选自苯甲酸、己二酸、苯甲酸钠、对苯酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏长裕，杨永喆，沈佳俊，
申请(专利权)人：上海清远管业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31