[发明专利]一种PE管材及其制备方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材，尤其涉及一种PE管材及其制备方法和设备。

背景技术

PE（聚乙烯）由于其优越的性能，被广泛应用于给水管制造领域。PE给水管材具有优良的耐腐蚀性、卫生性能、柔韧性、耐低温性和较长的使用寿命，生产能耗低，水流阻力小，安装简便迅速，已成为传统给水钢管和PVC（聚氯乙烯）给水管的理想替代品。为满足给水管材静液压强度和其它机械强度的要求，在使用PE（聚乙烯）材料生产给水管材产品时，多采用牌号为PE100的原料。因为PE100这种材料的最小要求强度为10MPa，能满足各种机械强度的要求。

但是，由于PE100原料加工流动性较差，用此原料生产给水管材产品，挤出生产时出料速度慢，生产效率低，管材内壁容易出现轴向划痕和不规则凹痕，管材外壁光泽度差,管材长时间使用后内壁会结水垢。在实际生产过程中，使用PE100原料往往造成产品合格率低下，增加了企业的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种由PE100原料生产的PE管材，该管材内外壁均很平整光滑，内壁不易积水垢，且生产效率高。本发明还提供了该PE管材的制备方法及设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种PE管材，所述PE管材包括以下重量份数的组分：

PE10090～110份；

功能母料 0.5～3份；

浓缩色母料 1～4份；

所述功能母料包括以下重量份数的组分：

所述功能母料中，以线性低密度聚乙烯为载体，以四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物为加工助剂，以芥酸酰胺为分散剂，并配合钛酸酯偶联剂。在挤出加工过程中，具有低表面能的四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA加工助剂）粒子迁移至熔体表面与挤出机的机筒、螺杆、模头的金属表面接触，逐渐在聚合物熔体与挤出机内部的金属表面之间形成能使PE100熔体顺畅流过的“涂层”。这种“迁移”和“涂层”使得PE100熔体与金属表面之间的粘着力下降，同时切应力也有了明显下降。这样，挤出的管材内外表面平整度和光滑度都非常好，而且由于料流阻力小，出料速度快，能使单位时间的产量大幅提高，大大提高了管材的生产效率。

进一步，所述浓缩色母料包括以下重量份数的组成：

低密度聚乙烯85～90份；

炭黑0.5～2份；

月桂酸钡10～15份。

其中，浓缩色母料以低密度聚乙烯（LDPE）为载体，以炭黑为着色剂，以月桂酸钡为分散剂。

本发明所述的PE管材的制备方法为：

先称取各组分，并将各组分依次投入混料机中，在70℃-90℃下混合均匀得到混合料，混合料用螺杆挤出机挤出成型，挤出过程中，螺杆温度为40℃～60℃，料筒温度为170℃～185℃，模具温度为190℃～200℃；管材挤出后采用真空冷却定径法对管材进行冷却定型，冷却时真空度为-0.02MPa～-0.04MPa，冷却温度为15℃～20℃。

本发明所述的PE管材的制备方法中所使用的设备，所述设备为螺杆挤出机，螺杆挤出机的螺杆结构沿原料的给进方向依次设有固相段、固液交替段、屏障段和销钉段，螺杆的固相段沿螺杆轴向设有一条螺旋状的螺纹，螺杆的固液交替段沿螺杆轴向设有两条螺旋状的螺纹，两条螺纹之间形成固相和液相交替的两种螺槽，所述屏障段沿螺杆轴向间隔设置两条以上螺旋状的凹槽，凹槽一端为开口，另一端为封口，相邻凹槽的开口方向相反；所述销钉段设有两处以上与螺杆轴向垂直且环形的销钉。

本发明的螺杆挤出机采用以上的螺杆结构，混合料从螺杆的固相段进入，然后经加热，部分组分熔融，混合料接着进入固液交替段的两个螺槽，两个螺槽分别用于承装固相和液相。混合料从固液交替段出来后，大部分混合料已经熔融，部分未熔的固相混合料经过屏障段的凹槽，被挡在凹槽内，直至被加热成液相后从凹槽的开口流出；最后，混合料进入销钉段，销钉段设置的环状销钉将少量残留的固相混合料打碎，增大固体碎片与熔体之间的传热面积，使混合料完全熔融塑化。

本发明采用以上分离-屏障-销钉这种复合型的高效螺杆结构，在较低的加工温度下就能使混合料塑化均匀，大大较少生产能耗。其结构使混合料挤出生产过程中，各级熔体压力较平衡，压力波动小，从而使挤出管材产品内外壁平整度好。而且，这种螺杆结构，使得混合料在料筒内的输送速度大幅提高，挤出生产效率也就明显提高。