本發(fā)明屬于管材制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廣泛應(yīng)用于排水、排污管網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，地下管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，雙壁波紋管憑借其耐腐蝕、重量輕、安裝方便、綜合工程造價(jià)低等顯著優(yōu)勢(shì)，在排水、排污管網(wǎng)工程中得到了快速發(fā)展。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于管道輸送的流體中往往存在有各種泥沙，對(duì)內(nèi)壁產(chǎn)生不同程度的沖擊和切削等作用，容易造成管壁的磨損。雙壁波紋管的內(nèi)壁一般為普通的hdpe、pp或pvc等材質(zhì)，其耐磨性能有限，同時(shí)雙壁波紋管其內(nèi)壁壁厚較薄，因此，介質(zhì)中泥沙的磨損作用嚴(yán)重影響了其使用壽命。

管材內(nèi)壁的磨損很大程度上與材料耐磨性能有關(guān)，為了提高雙壁波紋管的耐磨性，采用超高分子量聚乙烯（uhmwpe）作為內(nèi)壁材料是慣用選擇。雖然uhmwpe的耐磨性能優(yōu)越，但其分子量一般為100萬以上，流動(dòng)性極差，無法用擠出加工方法進(jìn)行加工，很難與外壁聚乙烯或其他材料復(fù)合形成雙壁熔接。因此，開發(fā)一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管及其制備方法，它主要用于排水、排污管網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，包括光滑的管材內(nèi)壁基體和貼合設(shè)置在管材內(nèi)壁基體外表面的聚乙烯波紋管層，其特征在于管材內(nèi)壁基體的材料包括以下重量份數(shù)的原料：

pe50~80份，poe50~80份，uhmwpe10~50份，硅烷1~10份，引發(fā)劑0.1~0.5份，胺催化劑0.1~0.5份，填料10~50份，潤滑劑2~10份。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于管材內(nèi)壁基體的材料由以下重量份數(shù)的原料組成：

pe60~70份，poe60~70份，uhmwpe20~40份，硅烷2~7份，引發(fā)劑0.2~0.4份，胺催化劑0.1~0.4份，填料15~40份，潤滑劑3~8份。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于pe選自lldpe、ldpe、hdpe中的一種或幾種混合物。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于uhmwpe的分子量為100~800萬。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于硅烷選自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲乙氧基硅烷的一種或者幾種混合物。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于引發(fā)劑選自過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化叔戊酸叔丁酯、過氧化異丙基碳酸叔丁脂一種或幾種混合物，優(yōu)選為過氧化二苯甲?；蜻^氧化二異丙苯。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于胺催化劑為乙胺或丙胺；填料選自滑石粉、碳酸鈣或硅灰石，填料粒徑≤10μm；潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或聚乙烯蠟中的一種。

所述的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，其特征在于聚乙烯波紋管層的材料為pe100級(jí)或pe80級(jí)材料。

所述的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1）按投料量將引發(fā)劑、胺催化劑溶于二甲苯溶劑中，配置成總濃度為8-12％的引發(fā)劑溶液，再將配置好的引發(fā)劑溶液、uhmwpe、硅烷加入高速混合機(jī)中混合20-40min，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為500-800rpm，再加入pe、填料、潤滑劑，在低速下混合出料，然后通過單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接擠出管材內(nèi)壁基體，擠出機(jī)溫度為140~230℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制為物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間為2-3分鐘；

2）將pe100或者pe80級(jí)材料通過另一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)直接擠出外壁聚乙烯波紋管層，擠出機(jī)溫度為180~230℃，管材內(nèi)壁基體和聚乙烯波紋管層通過模具成型相互熔接的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管。

所述的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管的制備方法，其特征在于步驟1）中混合出料的速度小于100rpm。

通過采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1）本發(fā)明制得的一種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，內(nèi)壁基體材料中通過硅烷接枝至uhmwpe上，極大地提高uhmwpe材料的流動(dòng)性和潤滑性，克服了傳統(tǒng)uhmwpe難加工的弊端，同時(shí)，通過工藝控制使材料組分中的pe組分形成輕度交聯(lián)的微交聯(lián)體系，使其交聯(lián)度為5-10%，一方面保證了管材內(nèi)壁的擠出加工性，另一方面能夠通過單螺桿擠出機(jī)的擠出加工，并能與外壁較好地熔接粘合成一體，復(fù)合效果好，避免了產(chǎn)生剝離開裂現(xiàn)象，本發(fā)明生產(chǎn)工藝相對(duì)簡潔，工藝難度系數(shù)相對(duì)較低，加工性能好，生產(chǎn)效率高；

2）本發(fā)明制得的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，管材內(nèi)壁經(jīng)10萬次砂漿搖擺磨損后，磨損率由原來的5%下降至2%及以下，提高了1倍多；其他各項(xiàng)物理力學(xué)性能符合國標(biāo)要求，提高了內(nèi)壁耐磨性能，有效增加管材的使用壽命，內(nèi)壁耐磨型雙壁波紋管可廣泛用于污水管網(wǎng)、小區(qū)排水、雨污分流、工業(yè)園廢水排放、大型設(shè)施排水等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明雙壁波紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a方向的橫截面圖。

圖中：1-管材內(nèi)壁基體，2-聚乙烯波紋管層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的這種內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，包括光滑的管材內(nèi)壁基體1和貼合在管材內(nèi)壁基體1外表面的聚乙烯波紋管層2，所述光滑的管材內(nèi)壁基體1的材料包括以下原料組分：50~80重量份的pe，50~80重量份的poe，10~50重量份的uhmwpe，1~10重量份的硅烷，0.1~0.5重量份的引發(fā)劑，0.1~0.5重量份的胺催化劑，10~50重量份的填料，2~10重量份的潤滑劑；聚乙烯波紋管層2選用材料為pe100級(jí)或者pe80級(jí)材料。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例中光滑的管材內(nèi)壁基體1以下重量份數(shù)的原料：

lldpe50份，poe50份，uhmwpe10份，乙烯基三乙氧基硅烷4份，過氧化二苯甲酰0.2份，丙胺0.2份，硅灰石35份，硬脂酸鈣7份；聚乙烯波紋管層2的材料為pe100級(jí)。

所述管材的制備工藝如下：

1）按投料量將引發(fā)劑過氧化二苯甲酰、胺催化劑丙胺溶于二甲苯溶劑中，配置成總濃度為8％的引發(fā)劑溶液，再將配置好的引發(fā)劑溶液、uhmwpe、乙烯基三乙氧基硅烷加入高速混合機(jī)中混合40min，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為500rpm，再加入lldpe、填料硅灰石、潤滑劑硬脂酸鈣，在低速為80rpm下混合出料，然后通過單螺桿擠出機(jī)熔融塑化直接擠出管材內(nèi)壁基體1，擠出機(jī)溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制為物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間為2分鐘；

2）將pe100級(jí)材料通過另一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)直接擠出外壁聚乙烯波紋管層2，擠出機(jī)溫度為200℃，管材內(nèi)壁基體1和聚乙烯波紋管層2通過模具成型相互熔接的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中光滑的管材內(nèi)壁基體1以下重量份數(shù)的原料：

ldpe60份，poe60份，uhmwpe30份，乙烯基三甲乙氧基硅烷8份，過氧化二異丙苯0.1份，過氧化叔戊酸叔丁酯0.1份，乙胺0.1份，碳酸鈣50份，聚乙烯蠟5份；聚乙烯波紋管層2的材料為pe80級(jí)材料；

其制備過程同實(shí)施例1，步驟1）中引發(fā)劑溶液的總濃度為10％，加入高速混合機(jī)中混合30min，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700rpm，混合出料速度為90rpm擠出機(jī)溫度為150℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制為物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間為4分鐘；步驟2）中的擠出機(jī)溫度為180℃。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中光滑的管材內(nèi)壁基體1以下重量份數(shù)的原料：

ldpe20份、hdpe20份，poe40份，uhmwpe50份，乙烯基三甲氧基硅烷4份，乙烯基三甲乙氧基硅烷4份，過氧化二異丙苯0.3份，丙胺0.3份，滑石粉20份，硬脂酸8份；聚乙烯波紋管層2的材料為pe100級(jí)。

其制備過程同實(shí)施例1，步驟1）中引發(fā)劑溶液的總濃度為12％，加入高速混合機(jī)中混合20min，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為600rpm，混合出料速度為95rpm擠出機(jī)溫度為230℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制為物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間為2分鐘；步驟2）中的擠出機(jī)溫度為220℃。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中光滑的管材內(nèi)壁基體1以下重量份數(shù)的原料：

ldpe65份，poe70份，uhmwpe30份，乙烯基三甲氧基硅烷3份，乙烯基三甲乙氧基硅烷3份，過氧化二異丙苯0.3份，丙胺0.2份，滑石粉34份，硬脂酸5份；聚乙烯波紋管層2的材料為pe100級(jí)。

其制備過程同實(shí)施例1，步驟1）中引發(fā)劑溶液的總濃度為12％，加入高速混合機(jī)中混合30min，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700rpm，混合出料速度為95rpm擠出機(jī)溫度為200℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速控制為物料在擠出機(jī)中的停留時(shí)間為2分鐘；步驟2）中的擠出機(jī)溫度為200℃。

本發(fā)明實(shí)施例1-4所得的雙壁波紋管，其性能與普通雙壁波紋管進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如表1所示：

表1本發(fā)明得到的雙壁波紋管與普通雙壁波紋管的性能參數(shù)表

如表1所示，本發(fā)明制得的內(nèi)壁耐磨的雙壁波紋管，管材內(nèi)壁經(jīng)10萬次砂漿搖擺磨損后，磨損率由原來的5%下降至2%及以下，提高了1倍多；其他各項(xiàng)物理力學(xué)性能符合國標(biāo)要求，提高了內(nèi)壁耐磨性能，有效增加管材的使用壽命。內(nèi)壁耐磨型雙壁波紋管可廣泛用于污水管網(wǎng)、小區(qū)排水、雨污分流、工業(yè)園廢水排放、大型設(shè)施排水等。