一种玻纤增强PE给水管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种玻纤增强PE给水管及其制备方法，该PE给水管由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；其中，内层与外层均采用耐磨、抗拉伸、化学稳定性好的HDPE树脂作为主成分，内层具备良好的耐压性、抗菌性、抗老化性；外层与内层的区别在于，HDPE树脂含量提高，膨胀石墨替换为高阻燃、相容性好、自润滑的聚四氟乙烯微粉，提高了外层的耐热阻燃性能和耐磨性能；内层和外层辅以内过渡加强层和外过渡加强层，使得缠绕预处理玻璃纤维带的芯层紧密缠绕其中，大大提高了PE给水管的抗压性能、拉伸强度。

A glass fiber reinforced PE water supply pipe and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种玻纤增强PE给水管及其制备方法
本专利技术涉及管材
，具体涉及一种玻纤增强PE给水管及其制备方法。
技术介绍
由于聚乙烯的耐热性不高、硬度低、对热比较敏感、易蠕变，单一的聚乙烯材料往往难于满足受载、高速等特殊工况条件的要求，往往需要通过共混复合进行改性。连续玻璃纤维增强聚乙烯复合管材是以高强度的热塑性连续玻璃纤维预浸带连续缠绕成型的芯层为中间增强层，与内外层热塑性聚乙烯塑料通过挤出成型方法复合成一体的管材。现有技术(CN106523801A)公开了一种玻纤增强聚乙烯给水管，包括管体，管体由内层、芯层和外层复合而成，内层和外层均为HDPE材料，芯层材质为缠绕预处理玻璃纤维带层，内层与芯层之间设置内过渡连接层，外层与内层之间设置外过渡连接层。由于玻璃纤维的弹性模量60MPa，远大于HDPE的0.8MPa，可大大提高HDPE给水管的抗压能力。现有的PE给水管及其制备方法，存在以下技术问题：(1)经GB/T13663、CJ/T358的执行标准检测，静液压强度、拉伸强度、纵向回缩率、氧化诱导时间、熔体流动速率等指标无法达到要求，需要对结构、原料成分、制备工艺作进一步改进；(2)玻璃纤维带的强度低、密度高，增加PE给水管重量的同时无法提高较高的强度；(3)缠绕成型的过程中，会发生大幅度的晃动，缠绕地不够均匀稳定，影响PE给水管的质量。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种玻纤增强PE给水管及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：<br>本专利技术提供一种玻纤增强PE给水管，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，所述芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；所述内层包括以下重量份的原料：HDPE树脂92-98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2.8-3.5份、玻璃纤维15-19份、纳米银系抗菌剂1.6-2.5份、润滑剂1-3份、膨胀石墨1.5-2.3份；所述外层包括以下重量份的原料：HDPE树脂102-110份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3-3.8份、玻璃纤维13-16份、纳米银系抗菌剂1.3-2.1份、聚四氟乙烯微粉1.6-2.5份；所述内过渡加强层、外过渡加强层均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂5-8份、十二烷基硫酸钠7-15份、聚丙烯蜡7-10份、抗紫外吸收剂3-6份。作为本专利技术进一步的方案，所述缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取40-60份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1-2h后涂覆臭氧水，静置20-30min，放入25-35份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入3-6份钛酸酯偶联剂，在温度80-86℃、转速100-200r/min的条件下，搅拌1-2小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用8-10倍重量的丙酮回流6-6.5小时，甲苯中浸渍过夜，115-120℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至60-65℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍20-30min后，升温至165-180℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化40-50min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。作为本专利技术进一步的方案，所述树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂20-26份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-11份、甲基六氢苯酐38-45份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-4份。作为本专利技术进一步的方案，所述纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。作为本专利技术进一步的方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种的混合物；所述钛酸酯偶联剂为TMC-101、TMC-102、TMC-201、TMC-311中的一种或多种的混合物；所述抗紫外吸收剂为UV-0、UV-9、UV-234、UV-531中的一种或多种的混合物。本专利技术还提供了上述玻纤增强PE给水管的制备方法，包括以下步骤：S1、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、润滑剂、膨胀石墨，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出成型得到内层；S2、将预处理玻璃纤维带缠绕在缠绕成型机的卷绕筒上，内层环绕包裹在旋转筒体上，启动第一电机，电机轴带动旋转轴、旋转法兰、旋转筒体转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机，丝杠的旋转带动螺母座绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，得到芯层；S3、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、聚四氟乙烯微粉，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出于芯层外表面得到外层；S4、称取钛酸酯偶联剂、十二烷基硫酸钠、聚丙烯蜡、抗紫外吸收剂，混合均匀后，在内层与芯层之间、芯层与外层之间挤出得到内加强过渡层和外加强过渡层，形成给水管半成品；S5、给水管半成品通入外层复合模具中，得到复合管胚；复合管胚通过定径套，190-200℃成型后，18-25℃冷却水喷淋冷却、切割后得到该玻纤增强PE给水管。作为本专利技术进一步的方案，所述缠绕成型机包括圆柱形筒体，圆柱形筒体的内表面设有保温隔热层，保温隔热层内填充有防火石棉，圆柱形筒体空腔内设有管旋转机构和玻璃纤维卷绕机构；所述管旋转机构包括第一电机、旋转法兰、旋转轴、旋转筒体，第一电机的电机轴从圆柱形筒体外贯穿保温隔热层后与旋转轴连接，旋转筒体呈一端封口、一端开口的圆筒状，旋转法兰的横截面呈圆形且安装于旋转筒体的一端；旋转法兰包括轴安装孔、配重管安装腔、缓冲机构，轴安装孔设于旋转法兰的中心位置且尺寸与旋转轴适配，配重管安装腔的数量为四个且环形阵列分布在旋转法兰内部，配重管安装腔内安装有伸入旋转筒体的配重管且通过螺栓紧固；所述玻璃纤维卷绕机构对称设置在旋转筒体的两侧，包括第二电机、丝杠、螺母座、支撑杆、卷绕筒，丝杠贯穿一侧保温隔热层后延伸入另一侧保温隔热层内，第二电机设于圆柱形筒体外且与丝杠的一端连接，螺母座与丝杠螺纹连接，支撑杆的一端与螺母座的顶端连接，另一端与卷绕筒连接，卷绕筒上缠绕有预处理玻璃纤维带。作为本专利技术进一步的方案，所述圆柱形筒体的空腔上方设有弧形段的加热区，加热区的表面设有若干段平行设置的安装槽，安装槽内设有长条形加热灯，加热区的两侧设有柱状出风口；圆柱形筒体的空腔下方设有若干排平行设置的风机箱，风机箱内通过第三电机连接有散热风扇，风机箱的上方设有导风板，导风板包括一个横板和设于横板两侧的倾斜板，倾斜板与圆柱形筒体中轴面的夹角为30°-60°。作为本专利技术进一步的方案，所述缓冲机构包括支撑座、伸缩气缸、缓冲座、缓冲板，支撑座呈环形阵列分布在旋转法兰内壁上且与配重管安装腔不接触；伸缩气缸的一端与支撑座连接，另一端与缓冲座连接，缓冲座上设有螺纹杆，两个缓冲板对称连接在螺纹杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻纤增强PE给水管，其特征在于，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，所述芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；/n所述内层包括以下重量份的原料：HDPE树脂92-98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2.8-3.5份、玻璃纤维15-19份、纳米银系抗菌剂1.6-2.5份、润滑剂1-3份、膨胀石墨1.5-2.3份；/n所述外层包括以下重量份的原料：HDPE树脂102-110份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3-3.8份、玻璃纤维13-16份、纳米银系抗菌剂1.3-2.1份、聚四氟乙烯微粉1.6-2.5份；/n所述内过渡加强层、外过渡加强层均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂5-8份、十二烷基硫酸钠7-15份、聚丙烯蜡7-10份、抗紫外吸收剂3-6份。/n

【技术特征摘要】
1.一种玻纤增强PE给水管，其特征在于，由内层、芯层和外层复合而成，内层与芯层之间设有内过渡加强层，芯层与外层之间设有外过渡加强层，所述芯层为缠绕预处理玻璃纤维带层；
所述内层包括以下重量份的原料：HDPE树脂92-98份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2.8-3.5份、玻璃纤维15-19份、纳米银系抗菌剂1.6-2.5份、润滑剂1-3份、膨胀石墨1.5-2.3份；
所述外层包括以下重量份的原料：HDPE树脂102-110份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3.3-3.8份、玻璃纤维13-16份、纳米银系抗菌剂1.3-2.1份、聚四氟乙烯微粉1.6-2.5份；
所述内过渡加强层、外过渡加强层均包括以下重量份的原料：钛酸酯偶联剂5-8份、十二烷基硫酸钠7-15份、聚丙烯蜡7-10份、抗紫外吸收剂3-6份。


2.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述缠绕预处理玻璃纤维带的制备方法如下：按照重量份，称取40-60份无碱玻璃纤维，表面涂覆MAC活性试剂，静置1-2h后涂覆臭氧水，静置20-30min，放入25-35份甲基丙烯酸甲酯单体水乳液中，加入3-6份钛酸酯偶联剂，在温度80-86℃、转速100-200r/min的条件下，搅拌1-2小时后得到反应体系，反应体系依次使用乙醇、去离子水洗涤后得到接枝玻璃纤维粗品，接枝玻璃纤维粗品使用8-10倍重量的丙酮回流6-6.5小时，甲苯中浸渍过夜，115-120℃烘干至恒重得接枝玻璃纤维纯品；
接枝玻璃纤维纯品切割至定长后取多束平行排布，通入含有树脂体系混合物的胶料槽中，胶料槽加热至60-65℃，接枝玻璃纤维纯品充分浸渍20-30min后，升温至165-180℃使树脂体系混合物的黏度降低，保温固化40-50min，收卷得到该预处理玻璃纤维带。


3.根据权利要求2所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述树脂体系混合物包括以下重量份的成分：环氧树脂20-26份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-11份、甲基六氢苯酐38-45份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-4份。


4.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述纳米银系抗菌剂中Ag元素含量为3-4.5％，平均粒径为30±10nm，pH值为6-8。


5.根据权利要求1所述的玻纤增强PE给水管，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种的混合物；所述钛酸酯偶联剂为TMC-101、TMC-102、TMC-201、TMC-311中的一种或多种的混合物；所述抗紫外吸收剂为UV-0、UV-9、UV-234、UV-531中的一种或多种的混合物。


6.一种玻纤增强PE给水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取HDPE树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、玻璃纤维、纳米银系抗菌剂、润滑剂、膨胀石墨，混合均匀后通入单螺杆挤出机，190-210℃挤出成型得到内层；
S2、将预处理玻璃纤维带缠绕在缠绕成型机的卷绕筒(20)上，内层环绕包裹在旋转筒体(13)上，启动第一电机(10)，电机轴(14)带动旋转轴(12)、旋转法兰(11)、旋转筒体(13)转动；将预处理玻璃纤维带与内层上一端的固定扣连接，启动第二电机(16)，丝杠(17)的旋转带动螺母座(18)绕丝杠水平移动，实现预处理玻璃纤维带在内层上的缠绕，得到芯层；
S3、称取H...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，汪燕飞，李国庆，
申请(专利权)人：安徽杰蓝特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34