一种高环刚度内肋增强波纹管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高环刚度内肋增强波纹管，由外层配料与内层配料通过挤出机挤出成型制得，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85‑100、聚丙烯15‑25、填料5‑15、增容剂1‑2和色母粒1‑3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85‑100、聚丙烯15‑25、增容剂1‑2和色母粒1‑3。与现有技术相比，本发明专利技术的内肋增强波纹管具有更大的环刚度，米重轻，并大大降低原料成本。

A high ring stiffness ribbed reinforced bellows and its preparation method

The invention relates to a high ring stiffness inner rib reinforced bellows, which is prepared by extrusion moulding of an extruder with outer and inner ingredients. The outer ingredients include the following weight components: high density polyethylene 85 100, polypropylene 15 25, filler 5 15, compatibilizer 1 2 and color master batch 1 3. The inner ingredients include the following weight components: high density polyethylene 85 100. Polypropylene 15_25, compatibilizer 1_2 and color masterbatch 1_3. Compared with the prior art, the inner rib reinforced bellows of the invention have larger ring stiffness, light weight and greatly reduce the cost of raw materials.

【技术实现步骤摘要】
一种高环刚度内肋增强波纹管及其制备方法
本专利技术涉及波纹管，尤其是涉及一种高环刚度内肋增强波纹管及其制备方法。
技术介绍
目前，建筑给排水的最大热点是新型塑料管材的广泛应用。普通排水铸铁管和传统的水泥砼管，由于易腐蚀、自重大、运输施工不便等原因而被取而代之。塑料埋地排水管道具有重量轻、耐腐蚀、密封性好、对基面及基面变化适应能力强，使用寿命长、运输安装方便、工程造价低等许多优点。埋地排水管道主要应用于大型排污、排气、地铁、隧道、矿井等通风，农田低压灌溉等领域，对管材承受内压能力要求不大，但要求其抗外压的能力较高。环刚度是塑料埋地排水管抗外压负载能力的综合参数，目前国际上都广泛应用环刚度这个数值指标来表示塑料埋地排水管的抗外压负载能力。如果管材的环刚度太小，管材可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。反之，如果环刚度选择得太高，必然采用过大的截面惯性矩，将造成用材料太多，成本过高。所以在不提高管材的制造成本的前提下，人们专利技术了双壁波纹管材，双壁波纹管材与平壁管相比，在管径和截面积相同的情况下具有较大的环刚度，承受外压荷载能力强，综合性能好，并且多以高密度聚乙烯(HDPE)和硬质聚氯乙烯(PVC-U)为主要原料。HDPE双壁波纹管以其耐腐蚀性强、表面不易结垢、摩擦阻力小、耐候性优良、加工性能好及使用寿命长（一般在地下约50年，在空气中约25年）等特点而更为广泛应用。但是，目前埋地用HDPE双壁波纹管，特别是大口径HDPE双壁波纹管应用的最大问题是环刚度低，抗外压能力差，往往会因外压负载过大而造成管材压曲变形，给很多大中城市应用塑料地下排水管道带来一定的限制，这极大地限制了其应用范围。对于生产厂家来讲，如何有效提高管材的环刚度，并维持其他性能在合格范围内，是一个亟待考虑并解决的问题。在挤出工艺一定的前提下，管材的结构和塑料原材料的力学性能决定了产品的力学性能，因此可以从这两方面分别予以考虑。从管材结构的角度来讲，可以通过增加内外壁的壁厚来提高管材的环刚度，即增加管材的米重，但该方法可操作空间较小，其原因一方面是壁厚过厚会缩小管材内部空间，影响流体的通过性，不满足国标对内径的尺寸要求；另一方面，用料量加大会提高生产成本和运输成本，降低产品的市场竞争力。从原料上考虑，如果能够设法提高原料的弹性模量，同时又能保证管材产品的其他性能在合格范围内，便可解决环刚度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种具有超高环刚度的内肋增强波纹管及其制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种高环刚度内肋增强波纹管，由外层配料与内层配料通过挤出机挤出成型制得，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85-100、聚丙烯15-25、填料5-15、增容剂1-2和色母粒1-3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85-100、聚丙烯15-25、增容剂1-2和色母粒1-3。优选地，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯90-100、聚丙烯20-25、填料10-15、增容剂1-2和色母粒1-3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯90-100、聚丙烯20-25、增容剂1-2和色母粒1-3。优选地，所述填料为质量比为1-2：1-2：1-3的碳酸钙、SCM晶须与超细玻璃微珠的混合物。优选地，所述碳酸钙为表面改性剂对轻质碳酸钙进行表面改性得到的胶体碳酸钙。优选地，所述超细玻璃微珠粒径在3-5μm。优选地，所述SCM晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。优选地，所述色母粒为黑色色母粒或蓝色色母粒。优选地，所述高密度聚乙烯采用PE80级或PE100级。一种高环刚度内肋增强波纹管的制备方法，具体包括以下步骤：（1）按照内、外层配料，分别将原料加入高速混合机使其混合均匀；（2）混合均匀的物料分别被送挤出机内，在加温、加压作用下物料被塑化成熔融状，并以不同规格的机头模具和定径套挤出相应的管坯；（3）经过波纹模块和扩口模块冷却定型，再经过计长装置和切割装置，管材被定长切断，最后进入自动扩口机，对管材头部进行扩口加工，即得到产品。本专利技术具有以下特点：1、现有内肋增强波纹管采用单一高密度聚乙烯（HDPE）基材制得，环刚度不高，而聚丙烯（PP）的弹性模量比HDPE高，本专利技术通过合理配方的HDPE与PP混合，相比单一采用HDPE大幅度提高了产品的硬度。HDPE比PP更耐低温，耐寒效果更好，PP塑料一般耐低温零下-20度左右，HDPE聚乙烯可以耐低温零下40-60度使用不会开裂，且不会出现应力发白现象。本专利技术的基材中以高密度聚乙烯85-100与聚丙烯15-25复配，综合了二者的优点，制得的波纹管效果更好。2、由于波纹管的结构决定了外壁对产品环刚度的贡献更大，因此要提高管材的环刚度，外壁原料的弹性模量要比内壁更大，本专利技术内肋增强波纹管的内、外层配料具有不同的配方，外层配料中加入了高弹性模量的填料，使得外壁具有更大的刚度，由于填料的加入在某种程度上会改变产品原有性能，随着填料含量的逐渐增加，管材的刚度和强度逐渐增加，但是在某种程度上会失去热塑性塑料柔韧性和良好的加工性能的特性，若填料加入过多，管材会逐渐失去热塑性塑料管材的特征，管壁会变为脆性，直至无法挤出成型，因此，本专利技术限制填料的重量份在5-15。同时，在内壁配料中并没有加入填料，从而保证内壁具有较好的柔韧性和良好的加工性能，保证波纹管在整体上具有更佳的性能。3、填料为碳酸钙、SCM晶须与超细玻璃微珠的混合物，经过表面改性得到的胶体碳酸钙粒子充分均匀地分散在聚乙烯基体中，形成应力集中点，能够充分地吸收冲击功，使材料在受到外部压力时不至于发生结构性破坏，从而提升了混配料的表观弹性模量。同时，加入的SCM晶须与超细玻璃微珠具有协同作用，SCM晶须呈一维单晶体结构，直径为0.2-0.8μm，长度为20-60μm，具有极高的力学性能，拉伸强度高达1.2GPa，拉伸弹性模量高达32GPa，具有明显的增强和增刚作用；粒径在3-5μm超细玻璃微珠，可以填充并混散于高密度聚乙烯HDPE中，经有机化处理的超细玻璃微珠与HDPE能形成更好的界面结合，在应力作用下能吸收冲击形变能，促进HDPE基体的脆-韧转变，这种无机刚性粒子起到了增韧的作用，使波纹管的蠕变率更低，“米重”更轻。此外，本专利技术除了能够提升管材的环刚度之外，还能大大降低原料成本。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，但绝不是对本专利技术的限制。实施例1一种高环刚度内肋增强波纹管，由外层配料与内层配料通过挤出机挤出成型制得，具体配方见表1。其中，填料为质量比为1：1：1的碳酸钙、SCM晶须与超细玻璃微珠的混合物，其中，碳酸钙为铝酸酯偶联剂对轻质碳酸钙进行表面改性得到，超细玻璃微珠粒径在3-5μm，SCM晶须由四川绵阳正业新型材料有限公司生产。增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，色母粒为黑色色母粒，高密度聚乙烯采用PE80级。具体按以下方法制备得到，其中，所采用的设备为，高速混合机：SHR型，张家港市新科机械厂；双螺杆挤出机：SHJ-50型，南京杰恩特机电有限公司；波纹管生产线：辛辛那提X型双壁波纹管挤出生产线。（1）按照内、外层配料，分别将原料加入高速混合机使其混合均匀；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高环刚度内肋增强波纹管，由外层配料与内层配料通过挤出机挤出成型制得，其特征在于，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85‑100、聚丙烯15‑25、填料5‑15、增容剂1‑2和色母粒1‑3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85‑100、聚丙烯15‑25、增容剂1‑2和色母粒1‑3。

【技术特征摘要】
1.一种高环刚度内肋增强波纹管，由外层配料与内层配料通过挤出机挤出成型制得，其特征在于，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85-100、聚丙烯15-25、填料5-15、增容剂1-2和色母粒1-3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯85-100、聚丙烯15-25、增容剂1-2和色母粒1-3。2.根据权利要求1所述的一种高环刚度内肋增强波纹管，其特征在于，所述外层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯90-100、聚丙烯20-25、填料10-15、增容剂1-2和色母粒1-3；所述内层配料包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯90-100、聚丙烯20-25、增容剂1-2和色母粒1-3。3.根据权利要求1或2所述的一种高环刚度内肋增强波纹管，其特征在于，所述填料为质量比为1-2：1-2：1-3的碳酸钙、SCM晶须与超细玻璃微珠的混合物。4.根据权利要求3所述的一种高环刚度内肋增强波纹管，其特征在于，所述碳酸钙为表面改性剂对轻质碳酸钙进行表面改性得到的胶体碳酸钙。5.根据权利要求3所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
申请(专利权)人：湖北盈禄塑胶制品有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42