[发明专利]双层复合管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及供水工程用HDPE管材生产技术领域，具体涉及一种双层复合管材及其制备方法。

背景技术

HDPE -100级管材具有较强的韧性和耐久性以及很好的抗裂变力，目前已被广泛的应用于城乡人畜安全饮水项目中，但由于HDPE本身抗紫外线能力较差，在使用中均需添加一定比例的炭黑色母素（0.2g%-0.5g%）以增强抗紫外线的分解力，达到延长管材使用寿命及提高抗压能力的效果。由于炭黑元素为微分子颗粒状，在受热冷却时表面会形成一些细小裂纹和表层细小颗粒，积淀在管材内层，使管壁不光洁。在水流体通过时，水垢和一些微生物遇阻会停附在裂纹及颗粒周围越积越多，长时间会逐渐形成大量水垢和细菌滋生，给水质卫生安全带来隐患。目前，通常对水质矿化度和含氟量超标的水源，均采用氯氧化物处理及过滤处理，处理过后的水质会有一定的氯氧残留量，经过长期侵泡会使管壁表面炭黑素分解，造成水质的二次污染，炭黑素进入人体后会对肺纤维造成钙化破坏，对人体健康会带来一定的危害。因此，尽快克服HDPE管材在工程应用中的一些缺陷，开发一种性能良好、卫生无毒的新管材是本领域内存在的一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决传统的HDPE管材因添加炭黑色素造成的管材内壁不光洁、易产生水垢、滋生细菌、造成水质二次污染的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明双层复合管材，包括内层和外层，所述内层由质量百分比为55%～65%的超高分子质量聚乙烯和35%～45%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成；

所述外层由质量百分比为87%～92%的高密度聚乙烯、6%～9%的乙烯-乙烯醇共聚物和1%～4%的PE专用黑色素颗粒C制成。

所用超高分子量聚乙烯是分子量100万以上的聚乙烯，密度为0.920～0.964g/cm³，热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃，是线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。

所用高密度聚乙烯（HDPE）是白色粉末颗粒状产品，无毒、无味，密度在0.940～0.976 g/cm³范围内；结晶度为80%～90%，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃。

所用低密度聚乙烯(即LDPE树脂)为无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒，密度约0.920g/cm³，熔点130℃～145℃。不溶于水，微溶于烃类、甲苯等。能耐大多数酸碱的侵蚀，吸水性小，在低温时仍能保持柔软性，电绝缘性高。

 所用乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）是高度结晶体,其中乙烯含量为20%～45%。具有极好的加工性能，而且也对气体、气味、香料、溶剂等呈现出优异的阻断作用。

优选的，所述内层由质量百分比为60%的超高分子质量聚乙烯和40%的乙烯-乙烯醇共聚物或低密度聚乙烯制成。

优选的，所述外层由质量百分比为90%的高密度聚乙烯、8%的乙烯-乙烯醇共聚物和2%的PE专用黑色素颗粒C制成。

本发明双层复合管材将HDPE100级添加炭黑的色素料作管壁外层，发挥避光和抗紫外线作用，将UHMW-9003高密度超高分子白色透明材料做内层接触水体，能够使管材内的水体快速流动，无附着物，并能增强管材的抗压能力。

本发明双层复合管材的有益效果在于：

1.韧性、挠性好。HDPE-UHMW管道（以下所述“HDPE-UHMW管道”均指本发明双层复合管材）断裂伸长率超过500%，局部震动不会引起全部管子震动，抗震性很强。

2.化学稳定性强，耐腐蚀性能好。聚乙烯为惰性材料，可耐多种化学介质的侵蚀，不需防腐处理。土壤中的化学物质不会对管道造成降解作用，不会腐烂、生锈及被腐蚀。在一定温度和浓度范围内，可以耐受各种腐蚀性介质及有机介质的作用。

3.密封性好、不泄漏。HDPE-UHMW管道采用热熔连接和电熔连接。保证了接口材质、结构与管体本身的同一性。其接口的抗拉强度与爆破强度均高于管道本体。可有效抵抗内压产生的环向力及轴向的拉伸应力。密封性能良好。

4.流通力大，经济合算。HDPE-UHMW管道内层光滑，不结垢。管内表面当量绝对粗糙度比值是钢管的1/20，相同管径，相同长度，相同压力下HDPE-UHMW管道的流通能力要比钢管大30％左右。较高的输送能力，减少了管路的压力损失和输水能耗，经济优势明显。

5.使用寿命长。HDPE-UHMW管道含有2.5％左右的碳黑成分，有很强的抗紫外线辐射功能，能够在室外露天存放，使用寿命长达50年之久。