專(zhuān)利名稱(chēng)：非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種塑料復(fù)合管，特別涉及的是一種由非交聯(lián)耐高溫聚乙烯(PE-RT)與交聯(lián)聚乙烯(PEX)復(fù)合而成的復(fù)合管道。
背景技術(shù)：
交聯(lián)聚乙烯與不交聯(lián)聚乙烯比較，特別是制成管道后比較，因聚乙烯經(jīng)交聯(lián)，由線形轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，明顯改善了其性能，使交聯(lián)聚乙烯管道有非常優(yōu)異的性能，其耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性，電絕緣性、阻隔性耐汽油和芳烴性抗蠕變性等都得到較大的提高。因此人們用交聯(lián)聚乙烯為材料生產(chǎn)各種用途的管道。
但是聚乙烯交聯(lián)后，不能再熔接不好粘結(jié)，或者說(shuō)與管道連接件熔接連接或粘結(jié)連接后，管道管網(wǎng)系統(tǒng)的承壓強(qiáng)度與該管道已不等同，所以目前還主要用金屬管道連接件來(lái)連接交聯(lián)聚乙烯管道，但壽命又不等同，且經(jīng)常要維修，也影響了較大徑管道的工程應(yīng)用。
為了發(fā)揮交聯(lián)聚乙烯的優(yōu)異性能又方便連接且可靠，人們發(fā)明了以交聯(lián)聚乙烯為內(nèi)層，在其外辟上復(fù)合擠出一層熱塑性塑料，選擇耐溫耐壓的塑料有聚丁烯(PB)，等規(guī)、無(wú)規(guī)嵌段共聚聚丙烯(PP-R)作外層復(fù)合，有了這一層可熱熔連接的塑料就克服交聯(lián)聚乙烯不方便熔接的困難。為了能將上述交聯(lián)聚乙烯復(fù)合管熱熔連接或電熱熔連接，人們也發(fā)明了如專(zhuān)利00220438.X用熱塑性塑料制成的熱熔接頭來(lái)連接內(nèi)層為交聯(lián)聚乙烯在其端部有一外層為熱塑性塑料層的塑料管的技術(shù)，以及專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1129001.3的硅烷交聯(lián)聚乙烯材料制的管道連接件來(lái)連接，內(nèi)層為交聯(lián)聚乙烯，外層為熱塑性塑料的復(fù)合管的技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)方案，在沒(méi)有特別說(shuō)明情況下，我們認(rèn)為復(fù)合管的外層，都建立在一般的熱塑性塑料作外層的擠出復(fù)合，若選用一般聚乙烯作外層，顯然壽命及熱強(qiáng)度、熱性能都不等同，若選用PB或PP-R存在復(fù)合不牢，使用中易分層，使用壽命不等同，不能充分發(fā)揮交聯(lián)聚乙烯的優(yōu)異性能，我們需要與交聯(lián)聚乙烯性能等同的且能順利復(fù)合為一體，并有長(zhǎng)期熱性能的聚合物材料來(lái)作復(fù)合管的外層，甚至來(lái)制作管道連接件，使管件和管材的連接有相同性質(zhì)和大分子結(jié)構(gòu)的聚合物來(lái)相互熔接連接。只有這樣的熔接才是可靠并有使用壽命的管道連接。
美國(guó)陶氏化學(xué)有限公司為了開(kāi)發(fā)加工方便、安裝便利、熱性能與交聯(lián)聚乙烯等同的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯新材料，1991年成功開(kāi)發(fā)出了改進(jìn)型樹(shù)脂□DOWLEX※2344E，該系列非交聯(lián)耐高溫管材聚乙烯樹(shù)脂被德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)歸類(lèi)為PE-RT系列，目前雖有PE-RT系列的標(biāo)準(zhǔn)，但僅有DOWLEX※2344E通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)，并于2000年在TR-4技術(shù)報(bào)告和列表中允許使用的高溫領(lǐng)域?yàn)?80F(82.2℃)，DOWLEX※2344E的長(zhǎng)期應(yīng)力□壽命曲線50年的使用壽命，使用溫度和設(shè)計(jì)應(yīng)力都與交聯(lián)聚乙烯(PEX)等同，DOWLEX※2344E產(chǎn)品達(dá)到且超過(guò)DIN16833對(duì)PE-RT類(lèi)管道的要求，在110℃，1.9MPa的應(yīng)力條件下，材料壽命超過(guò)8760小時(shí)，根據(jù)ISO9080的外推依據(jù)，材料在70℃下的壽命超過(guò)50年。
DOWLEX※2344E與一般的熱塑性材料不同，為了提高前述的性能，在生產(chǎn)時(shí)是基于選擇合適的分子量和結(jié)晶度(密度)，以及引入長(zhǎng)支鏈共聚單體來(lái)提高晶格間“鏈段”的數(shù)目和密度，從而提高了材料的長(zhǎng)期性能。依據(jù)這樣的原理，DOWLEX※2344E是使用乙烯和辛烯作為共聚單體，適度的分子設(shè)計(jì)來(lái)控制分子量和“鏈段”分布，從而達(dá)到了無(wú)需交聯(lián)情況下的耐高溫性能。
目前PE-RT非交聯(lián)耐高溫聚乙烯在管道上的應(yīng)用已成熟化，2001年陶氏化學(xué)公司又成功開(kāi)發(fā)了DOWLEX※2388，今后將有更大的發(fā)展，因其比PEX方便加工和安裝，該材料生產(chǎn)的管材在歐洲取得長(zhǎng)足的發(fā)展。但是該材料的價(jià)格較貴，是普通熱塑性塑料材料價(jià)格的2至3倍，是交聯(lián)聚乙烯的1.5至2倍，給這種材料的管道的更大范圍的推廣應(yīng)用造成了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種成本低、耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、電絕緣性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、抗蠕變性能高，熱熔性好，使用壽命長(zhǎng)，方便加工，利于回收，利于環(huán)保的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管。
本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明管道連接件包括交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層和與交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層復(fù)合的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層。
上述的交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層采用過(guò)氧化交聯(lián)聚乙烯或硅烷交聯(lián)聚乙烯或可交聯(lián)硅烷交聯(lián)聚乙烯制成。
上述的內(nèi)、外層間有含孔洞的金屬骨架增強(qiáng)體，內(nèi)、外層通過(guò)金屬骨架增強(qiáng)體的孔洞將金屬骨架增強(qiáng)體包覆而復(fù)合為一體。
上述的金屬骨架增強(qiáng)體為帶孔洞的鋼板焊接而成或緯向鋼絲纏繞經(jīng)向鋼絲焊接而成，內(nèi)、外層通過(guò)金屬骨架增強(qiáng)體上的孔洞和粘結(jié)劑層將骨架包覆而復(fù)合為一體。
上述的金屬骨架增強(qiáng)體包括至少一層在內(nèi)層外壁編織或呈右旋或左旋纏繞鋼絲而形成的鋼絲增強(qiáng)層，鋼絲表面有粘結(jié)劑層，內(nèi)、外層通過(guò)鋼絲增強(qiáng)層上的孔洞和鋼絲表面的粘結(jié)劑層將金屬骨架增強(qiáng)體包覆而復(fù)合為一體。
本發(fā)明充分發(fā)揮了交聯(lián)聚乙烯的性能和利用其較有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，管體材料不全部采用非交聯(lián)耐高溫聚乙烯，而是部分采用交聯(lián)聚乙烯以降低價(jià)格，部分采用PE-RT而方便熔接。本發(fā)明的目的之二是采用非交聯(lián)耐高溫聚乙烯來(lái)制成管道連接件，可以方便加工和回收利用，利于環(huán)保，但采用這種管件來(lái)連接交聯(lián)聚乙烯管材是無(wú)法連接的，所以必須用同一種材料即用非交聯(lián)耐高溫聚乙烯來(lái)作復(fù)合管的外層，才能使該管件能實(shí)現(xiàn)可行的管網(wǎng)連接，也即才真正發(fā)揮交聯(lián)聚乙烯管的優(yōu)異性能和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。
已有的管件和管材技術(shù)方案中，有的為了增加強(qiáng)度，在管壁連續(xù)體中加入了鋼絲成型或孔網(wǎng)鋼板成型的增強(qiáng)金屬骨架，使管網(wǎng)系統(tǒng)的承壓能力提高，使較高溫度下的承壓能力折減系數(shù)比純塑料管網(wǎng)減小，實(shí)際提高了管網(wǎng)的許用壓力，但由于在塑料連續(xù)體中加入了金屬骨架，且由骨架上的孔洞鎖住了塑料，意外的將該復(fù)合塑料管的線脹系數(shù)降低到接近鋼的系數(shù)，獲得了一個(gè)好的有用的性能，但因?yàn)殇摴羌艿囊?，同時(shí)不同程度的也在管壁中引入了內(nèi)應(yīng)力，特別是耐高溫的復(fù)合管(一般都采用等規(guī)或無(wú)規(guī)嵌段的聚丙烯材料)，使本來(lái)耐低溫開(kāi)裂和耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能都不太好的聚丙烯材料生產(chǎn)的復(fù)合管網(wǎng)的管壁很容易開(kāi)裂，不能在低溫環(huán)境下應(yīng)用。改用耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能較好的交聯(lián)聚乙烯來(lái)生產(chǎn)復(fù)合管網(wǎng)，又不方便熔接，特別是管件連接件不易與塑料管或外壁復(fù)合有熱塑性塑料的復(fù)合管熔接。為了管網(wǎng)有更好的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能，特別是克服金屬骨架引入管壁中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，需要有更耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂和克服內(nèi)應(yīng)力而不易開(kāi)裂的塑料材料，而非交聯(lián)耐高溫聚乙烯材料是最適合的材料，至今只見(jiàn)到在純塑料管和鋁塑復(fù)合管中應(yīng)用的報(bào)道，還沒(méi)有用這種料與有孔洞的金屬骨架制造復(fù)合管的報(bào)道，特別是制造能克服上述內(nèi)應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力使管材不開(kāi)裂、承壓能力高、耐熱性能好的管件和管道組成的管網(wǎng)的報(bào)道。為了增加管網(wǎng)的承壓能力，我們必須在管壁中增加金屬骨架，并且應(yīng)采取新的方案，使金屬骨架有粘劑層并與塑料連續(xù)體更好復(fù)合為一體，成為真正的復(fù)合材料，克服現(xiàn)有管網(wǎng)耐溫承壓、耐應(yīng)力開(kāi)裂能力不夠的問(wèn)題。
加粘結(jié)劑的重要作用是使內(nèi)、外層與骨架增強(qiáng)體成為真正意義的復(fù)合材料，共同承擔(dān)受力，有更好的強(qiáng)度，防止骨架表面與聚合物連續(xù)體之間產(chǎn)生可分離的界面，而降低管網(wǎng)承壓能力和防水、防腐能力，可以增加管網(wǎng)強(qiáng)度，提高壽命。
本發(fā)明成本低、耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、電絕緣性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、抗蠕變性能高，熱熔性好，使用壽命長(zhǎng)，方便加工，利于回收，利于環(huán)保。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖1。
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2。
圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖3。
圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖4。
圖5為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖5。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1圖1給出了本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層1外周有與之復(fù)合的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層2。
實(shí)施例2圖1給出了本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖2，交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層3和非交聯(lián)聚乙烯外層4間有采用帶孔洞的鋼板焊接而成的金屬骨架增強(qiáng)層5。內(nèi)、外層通過(guò)金屬骨架增強(qiáng)層上的孔洞將金屬骨架增強(qiáng)體包覆且復(fù)合成一體。在復(fù)合的兩端有粘接樹(shù)脂封堵形成的端面6。
實(shí)施例3
圖3給出了本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例3基本與實(shí)施例2同。不同處是在金屬骨架增強(qiáng)體與內(nèi)、外層間分別有粘結(jié)劑層7、8。
實(shí)施例4圖4給出了本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖4，在交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層9與非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層10內(nèi)采用粘結(jié)劑(或粘結(jié)劑與聚合物的共混物)包覆的鋼絲左旋(或右旋)螺旋纏繞在內(nèi)層外周形成的金屬骨架增強(qiáng)體11且通過(guò)其上的粘結(jié)劑與內(nèi)、外層復(fù)合為一體。
實(shí)施例5圖5給出了本發(fā)明實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖5，在交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層12，非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層13與粘結(jié)劑(或粘結(jié)劑與聚合物的共混物)包覆的鋼絲所形成的金屬骨架增強(qiáng)體14間分別有粘結(jié)劑層15、16。
權(quán)利要求
1.一種非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管，其特征在于包括交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層和與交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層復(fù)合的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管，其特征在于交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層采用過(guò)氧化交聯(lián)聚乙烯或硅烷交聯(lián)聚乙烯或可交聯(lián)硅烷交聯(lián)聚乙烯制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管，其特征在于內(nèi)、外層間有含孔洞的金屬骨架增強(qiáng)體，內(nèi)、外層通過(guò)金屬骨架增強(qiáng)體的孔洞將金屬骨架增強(qiáng)體包覆而復(fù)合為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管，其特征在于金屬骨架增強(qiáng)體為帶孔洞的鋼板焊接而成或緯向鋼絲纏繞經(jīng)向鋼絲焊接而成，內(nèi)、外層通過(guò)金屬骨架增強(qiáng)體上的孔洞和粘結(jié)劑層將骨架包覆而復(fù)合為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管，其特征在于金屬骨架增強(qiáng)體包括至少一層在內(nèi)層外壁編織或呈右旋或左旋纏繞鋼絲而形成的鋼絲增強(qiáng)層，鋼絲表面有粘結(jié)劑層，內(nèi)、外層通過(guò)鋼絲增強(qiáng)層上的孔洞和鋼絲表面的粘結(jié)劑層將金屬骨架增強(qiáng)體包覆而復(fù)合為。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種非交聯(lián)耐高溫聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯復(fù)合的復(fù)合管。包括交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層和與交聯(lián)聚乙烯內(nèi)層復(fù)合的非交聯(lián)耐高溫聚乙烯外層。成本低、耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、電絕緣性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、抗蠕變性能高，熱熔性好，使用壽命長(zhǎng)，方便加工，利于回收，利于環(huán)保。
文檔編號(hào)F16L9/12GK1396399SQ02133610
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者甘國(guó)工 申請(qǐng)人:甘國(guó)工