一种非开挖工程用聚乙烯管材的制作方法

1.本发明属于塑料管材领域，具体涉及一种非开挖工程用聚乙烯管材。


背景技术：

2.随着现代城市化的进程加快，埋地用管材的使用越来越多，例如埋地排水排污管材、通讯电力管材、给水用管材、燃气管材等。然而，埋地管道也在逐年老化中，需要进行更换维修来保证城市所需资源的正常供应。由于城市建设愈发复杂化，开挖修复管网需要大量动工，这势必会导致城市交通的阻塞和施工周边环境的污染。
3.非开挖工程用管材的出现，解决了这一难题，这种管材的施工方式不需要开挖整个待修复的管线，仅需在需要施工管线的两端进行开挖，将事先预制好的修复管从原管内一端牵引至另一端进行修复即可，大大节省了修复管线的时间，并且减少了施工带来的交通阻塞以及城市环境的污染问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种非开挖工程用聚乙烯管材，增强非开挖工程用聚乙烯管材的强度，同时降低壁厚，减少因内衬修复造成的管径缩小而降低管体流量的影响。
5.为上述发明的目的，本发明提供了一种非开挖工程用聚乙烯管材的配方，包括以下重量份的原料：100份高密度聚乙烯、3-5份云母、5-10份功能改性剂、0.5-1份硅烷偶联剂、3-5份色母、3-5份抗氧化母粒。
6.所述功能改性剂为甲基丙烯酸甘油酯活化改性聚丙烯酰胺和聚偏氟乙烯。
7.本发明的有益效果在于：本发明提供的一种非开挖工程用聚乙烯管材，利用聚丙烯酰胺在管材内壁上的改性，有效降低水在管材中的摩擦阻力，提高流体输送能力；利用聚偏氟乙烯，提高管材表面的耐磨性能，利于穿管过程中不被大幅度损坏；同时，少量云母的加入，增加了管材的强度，并且在不影响管材整体柔性的前提下，保证了修复前后的施工效果和安全质量。
具体实施方式
8.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
9.本发明最关键的构思在于：采用甲基丙烯酸甘油酯活化改性聚丙烯酰胺和聚偏氟乙烯，提高聚丙烯酰胺和聚偏氟乙烯在高密度聚乙烯中的相容性，改善整体配方在设备中的挤出一体性。
10.本发明提供一种非开挖工程用聚乙烯管材，包括以下重量份原料：100份高密度聚乙烯、3-5份云母、5-10份功能改性剂、1-2份硅烷偶联剂、3-5份色母、3-5份抗氧化母粒。
11.所述功能改性剂为甲基丙烯酸甘油酯活化改性聚丙烯酰胺和聚偏氟乙烯。
12.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：配方中加入功能改性剂和云母，在保证高密度聚乙烯性能基本不变的前提下，提高非开挖工程用聚乙烯管材的水利性、耐磨性以
及强度。
13.另外，由于云母属于无机增强材料，微观呈片状结构，与有机体系相容性极差，通过添加硅烷偶联剂，可以改善无机体系与有机体系的相容性，利于加工成型。
14.进一步的，抗氧化母粒是一种高密度聚乙烯专用的抗老化材料，可以提高高密度聚乙烯的使用寿命；色母是用于对该管材的着色。
15.进一步的，所述功能改性剂的制备方法如下。
16.s1：在容器1中，加入n，n-二甲基乙酰胺（dmac）和聚偏氟乙烯，加热至80-100℃后搅拌2-4h。
17.s2：在容器2中，加入甲基丙烯酸甘油酯和聚丙烯酰胺，在35℃恒温条件下超声振荡30min。
18.s3：将容器2中溶液倒入容器1中，搅拌10min后将所有溶液倒入装有冷水的容器中淋洗析出得到活化改性的功能改性剂。
19.进一步的，所述的聚偏氟乙烯是粉末状，且粒径≥300目。
20.进一步的，所述的聚丙烯酰胺是阴离子型聚丙烯酰胺，分子量≥1200万，残余单体≤0.2%。
21.由上述描述可知，粒径的大小会影响聚偏氟乙烯在n，n-二甲基乙酰胺中的溶解度，同时加热可以进一步促进溶解，甲基丙烯酸甘油酯可以充当中间载体将聚丙烯酰胺和聚偏氟乙烯在高密度聚乙烯的体系中更好地分散混合。
22.实施例1。
23.一种非开挖工程用聚乙烯管，包括100kg的高密度聚乙烯、3kg云母、6kg功能改性剂、0.5kg硅烷偶联剂、3kg色母和3kg抗氧化母粒。
24.所述功能改性剂的制备方法如下。
25.s1：在容器1中，加入n，n-二甲基乙酰胺（dmac）和聚偏氟乙烯，加热至80℃后120r/min搅拌4h。
26.s2：在容器2中，加入甲基丙烯酸甘油酯和聚丙烯酰胺，在35℃恒温条件下超声振荡30min。
27.s3：将容器2中溶液倒入容器1中，在80℃、120r/min条件下搅拌10min后将全部溶液倒入装有0-20℃冷水的容器中淋洗析出和烘干得到功能改性剂。
28.进一步的，所述的聚偏氟乙烯是粉末状，且粒径为800目。
29.上述非开挖工程用聚乙烯管的制备方法包括以下步骤。
30.s1：将100kg的高密度聚乙烯与0.25kg的硅烷偶联剂75℃条件下，1200r/min搅拌15min，冷却到室温后得到混料1。
31.s2：将3kg云母、3kg色母、6kg功能改性剂、0.25kg硅烷偶联剂、3kg抗氧化母粒在120℃条件下，800r/min搅拌10min，冷却到室温后得到混料2。
32.s3：将混料1和混料2在80℃、800r/min条件下混合15min即得混配料。
33.s4：将混配料用于挤出设备中按管材规格挤出即可得到非开挖工程用聚乙烯管材。
34.实施例2。
35.一种非开挖工程用聚乙烯管，包括100kg的高密度聚乙烯、4kg云母、10kg功能改性
剂、1kg硅烷偶联剂、3kg色母和3kg抗氧化母粒。
36.所述功能改性剂的制备方法如下。
37.s1：在容器1中，加入n，n-二甲基乙酰胺（dmac）和聚偏氟乙烯，加热至80℃后120r/min搅拌4h。
38.s2：在容器2中，加入甲基丙烯酸甘油酯和聚丙烯酰胺，在35℃恒温条件下超声振荡30min。
39.s3：将容器2中溶液倒入容器1中，在80℃、120r/min条件下搅拌10min后将全部溶液倒入装有0-20℃冷水的容器中淋洗析出和烘干得到功能改性剂。
40.进一步的，所述的聚偏氟乙烯是粉末状，且粒径为300目。
41.上述的一种非开挖工程用聚乙烯管材的制备方法与实施例1相同。
42.实施例3。
43.一种非开挖工程用聚乙烯管，包括100kg的高密度聚乙烯、3kg云母、8kg功能改性剂、0.8kg硅烷偶联剂、3kg色母和3kg抗氧化母粒。
44.所述功能改性剂的制备方法如下。
45.s1：在容器1中，加入n，n-二甲基乙酰胺（dmac）和聚偏氟乙烯，加热至100℃后120r/min搅拌4h。
46.s2：在容器2中，加入甲基丙烯酸甘油酯和聚丙烯酰胺，在35℃恒温条件下超声振荡1h。
47.s3：将容器2中的溶液倒入容器1中，在100℃、120r/min条件下搅拌10min后将全部溶液倒入装有0-20℃冷水的容器中淋洗析出和烘干得到功能改性剂。
48.进一步的，所述的聚偏氟乙烯是粉末状，且粒径为800目。
49.上述的一种非开挖工程用聚乙烯管材的制备方法与实施例1相同。
50.对比例1。
51.对比例1与实施例1的区别在于，没有先进行功能改性剂处理步骤，直接将配方中的物料全部进行80℃和1200r/min的高速混合得到混配料而挤出管材。
52.对比例2。
53.对比例2与实施例1的区别在于功能改性剂的制备方法不同，对比例2为：将甲基丙烯酸甘油酯和dmac按摩尔比1：1混合后，把800目的聚偏氟乙烯和聚丙烯酰胺投入溶液中80℃、120r/min条件下搅拌4h，冷水中淋洗析出得到。
54.对比例3。
55.对比例3与实施例1的区别在于，对比例3为：将800目的聚偏氯乙烯和聚丙烯酰胺投入dmac中，80℃、120r/min条件下搅拌4h，冷水中淋洗析出得到。
56.对实施例1-3和对比例1-3得到的材料挤出管材进行性能测试，结果见表1所示。
57.表1
。
58.综上所述，本发明提供的非开挖工程用聚乙烯管，利用甲基丙烯酸甘油酯对聚偏氟乙烯和聚丙烯酰胺进行改性，促使功能助剂能在配方体系中有效地分散混合；聚偏氟乙烯的加入，减少了管材的磨耗量，且相容性越好，磨耗量越少，耐磨性能越好；由于修复管是穿越在原管中，修复的同时对原管材有一定的缩径，聚丙烯酰胺的加入，可以减少流体在输送过程中在与管材内壁的摩擦阻力，这样可以减少由于管材缩径带来的流量损失；云母的加入，提高了管材的力学性能。
59.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。