一种耐磨聚烯烃管道内衬材料及管道的制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种耐磨聚烯烃管道内衬材料及管道的制备方法。

背景技术：

1、在管材使用中，高密度聚乙烯(hdpe)管材由于其特殊的中空壁结构，使得管材比重减轻，环刚度增强，而且设备投资也较小，因此使用范围较为广泛。然而，hdpe作为管材也存在一些不足，如力学性能较低、耐磨性和耐热稳定性较差等；尤其在某些场合如农业灌溉输送、矿山细颗粒固体输送的hdpe管，以及常常在水沙冲蚀下的污水管等应用领域都要求hdpe具有良好的摩擦性能，为满足对其耐磨性的要求而进行改性。

2、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)的相对分子质量很高，甚至可以达到150万以上，为线性无支链的聚乙烯材料。超高相对分子量聚乙烯分子结构虽然与普通聚乙烯基本相同，但其独特的结构使其具有摩擦系数小、耐磨损、耐冲击、自润滑等优良特性。超高分子量聚乙烯虽然有许多优良特性，但也有许多不足，如由于分子量过高，导致其可加工溶液浓度较低、黏度较大，通常不能通过一般的热塑性加工方法制备，并且存在韧性低、力学强度低、耐高温性能差、抗蠕变性能差等缺点。为了弥补这些不足，可以通过合理的改性对其进行性能优化。

3、聚烯烃弹性体(poe)是由乙烯和辛烯共聚而成的无规共聚弹性体，具有独特分子和流变性能的新型均相聚烯烃聚合物，分子链饱和，含叔碳原子相对较少，相对分子量分布和短链分布较窄，耐热老化和抗紫外性能、物理机械性能、弹性、强度、伸长率较好，在常温下拥有橡胶的高弹性和韧性，具有密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用、价格低廉等特点，并且成型时不需要加任何塑化剂，因而被广泛地应用于光伏电池、汽车部件、航空航天等领域，极大冲击了传统的橡胶、塑料等材料。在加工过程中，poe在温度达到熔点后具备一定的流动性，可以轻易的填满模具，并且其在冷却过程中收缩小，不易产生变形，为操作人员节省大量的精力。然而，poe材料的耐磨性能相对较差，限制了其在一些高磨损场合的应用。目前，提高poe耐磨性能的方法主要包括添加耐磨剂、表面改性等，但效果有限。

4、开发新型的、便捷简易的方法来制备低成本、易制成的高耐磨性能的复合材料，以满足各个领域使用过程中的实际需要成为必要。目前常见的管道材料的改性方式普遍比较复杂，通常需要使用多种填料与树脂基体进行挤出造粒，然后用混合物颗粒来进行生产，通过这种工艺改善管道材料的性能以满足市场对管道材料性能的需求。有些管材料对加工条件要求苛刻，需购置符合生产条件的设备，加大企业的生产成本。

技术实现思路

1、本发明提供了一种耐磨聚烯烃管道内衬材料，以达到改善管材料的耐磨性能、提高塑料的韧性，延长使用寿命，并增强安全性的目的。

2、同时，本发明还提供了上述耐磨聚烯烃管道内衬材料的管道制备方法。

3、一种耐磨聚烯烃管道内衬材料，其特征在于，包括如下重量份数原料：

4、聚烯烃树脂100份，硅酮母粒5-50份；

5、聚烯烃树脂为hdpe、poe其中的一种或两种组合、或者是poe与uhmwpe的组合；添加比例：hdpe：poe＝0-100：0-100；poe:uhmwpe＝60-99：1-40。

6、优选地，所述的硅酮母粒的聚硅氧烷含量为50％，硅酮树脂的分子量在110-120万。

7、上述耐磨聚烯烃管道内衬材料的管道制备方法，包括如下步骤：

8、步骤1：将聚烯烃树脂与硅酮母粒，在常温下混合均匀；

9、步骤2：将上述混合物用单螺杆或双螺杆挤出造粒，工艺参数如下：

10、主机温度：一区:80-130℃，二区：100-150℃，三区：130-200℃，四区：130-200℃，五区：130-200℃，六区:130-200℃，机头温度:130-200℃；

11、转速：10-100转/分钟；

12、步骤3：冷却定形，切割造粒，制得聚烯烃耐磨内衬材料；

13、步骤4：使用单螺杆或双螺杆，通过共挤出工艺将聚烯烃耐磨内衬材料与高密度聚乙烯挤出成管材；其中高密度聚乙烯为耐磨复合管道的外层，内层由聚烯烃耐磨内衬材料制得，减小管道的磨损；工艺参数如下：

14、主机温度：一区:80-130℃，二区：100-150℃，三区：130-200℃，四区：130-200℃，五区：130-200℃，六区:130-200℃，机头温度:130-200℃；

15、转速：10-100转/分钟；

16、步骤5：管道冷却定型。

17、本发明的有益效果：

18、现有技术中，硅酮母粒的添加量较少，仅作为辅助填料改善材料的加工性能，而本发明中开创性地添加大量的硅酮母粒来改善管材料的耐磨性能：

19、在生产设备与工艺角度，在生产过程中无需增加任何辅助设备，无需将原材料进行特殊处理，将其均匀混合后便可进行生产，工艺简单，成本低，且具有加工性好，韧性高，耐磨蚀性好的优点。原料的熔点不同，使聚合物加工温度适当降低，降低聚合物材料加工成本。相较于未改性的聚烯烃材料，本发明中的原材料具备更优异的加工性能，同时耐磨蚀性能得到提升。

20、在本发明中将硅酮母粒作为唯一的改性填料，其主要成分是聚硅氧烷，可为塑料制品提供内外润滑、降低制品在加工成型过程中出现的熔体破裂等现象。显著提高塑料熔体的流动性，改善聚烯烃的加工性能减磨和耐磨性能；聚硅氧烷增加了聚烯烃的交联密度，还能够有效地提高塑料的韧性，使其在冲击、弯曲、摩擦等情况下不易破裂，从而提高塑料制品的使用寿命和安全性。

21、在本发明中，将其科学配比，选择硅酮母粒作为改性剂，混合后挤出耐磨材料。相较于未改性hdpe，改性hdpe的耐磨蚀性能提升20-40％，改性poe耐磨蚀性能相较于未改性poe改性提升60-80％。

技术特征：

1.一种耐磨聚烯烃管道内衬材料，其特征在于，包括如下重量份数原料：

2.根据权利要求1所述的耐磨聚烯烃管道材料，其特征在于，所述的硅酮母粒的聚硅氧烷含量为50％，硅酮树脂的分子量在110-120万。

3.一种根据权利要求1所述的耐磨聚烯烃管道内衬材料的管道制备方法，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐磨聚烯烃管道内衬材料及管道的制备方法。耐磨聚烯烃管道内衬材料，包括如下重量份数原料：聚烯烃树脂100份，硅酮母粒5‑50份；聚烯烃树脂为HDPE、POE其中的一种或两种组合、或者是POE与UHMWPE的组合；添加比例：HDPE：POE＝0‑100：0‑100；POE:UHMWPE＝60‑99：1‑40。本发明中开创性地添加大量的硅酮母粒来改善管材料的耐磨性能。

技术研发人员：齐文,李康,张卫国,滕谋勇,孙建峰,甄金明,战艳虎,魏子健
受保护的技术使用者：山东文远环保科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5