辐射交联聚乙烯热膨胀管及制造方法

摘要

辐射交联聚乙烯热膨胀管及制造方法。关于现有管道衬塑的方法、产品和技术都存着不足。本发明组成包括：辐射交联聚乙烯热膨胀管，所述的线性聚乙烯LLDPE的重量份数为100，所述的高密度聚乙烯HDPE的重量份数为30，所述的低密度聚乙烯LDPE的重量份数为20，所述的醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA的重量份数为10，所述的四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的重量份数为0.8，所述的黑色母粒的重量份数为0.6，由上述的可辐射交联的共混物的聚合物管道。本发明用于管道内涂层现场补口、管道内防腐、防垢、穿孔腐蚀管道修复以及特殊液体输送管道内衬等。

权利要求

1.一种辐射交联聚乙烯热膨胀管，其组成包括：线性聚乙烯LLDPE、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA、四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯和黑色母粒，其特征是: 所述的线性聚乙烯LLDPE的重量份数为

100，所述的高密度聚乙烯HDPE的重量份数为30，所述的低密度聚乙烯LDPE的重量份数为20，所述的醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA的重量份数为10，所述的四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的重量份数为0.8，所述的黑色母粒的重量份数为0.6，由以上物质构成的交联的聚乙烯管材加热后进行轴向定径拉伸，拉过一个内径尺寸小于被加工管材外径的定径管状模具使直径变小，然后冷却定型，形成由可辐射交联的共混物构成的具有形状记忆功能的聚合物管道；所述的聚合物管道的壁厚为：2mm-5mm,管材外径

40mm-300mm，管材凝胶率50%-60%，加热后径向膨胀率5%-15%，轴向收缩4%-13%。

2．一种权利要求1所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管的制造方法, 其特征是: 第一步：按照权利要求1配比取辐射交联聚乙烯热膨胀管原料，挤出管材；

第二步：将第一步挤出的管材锯成管段，用电子加速器电子束辐射交联，辐照剂量

90-110千焦耳/千克,交联度：50%-60%；

第三步：将第二步交联好的管材装夹在预制的夹具上，放到温控箱中预热，预热温度为

135℃±5℃;将预热好的管材进行轴向定径拉伸，拉过一个内径尺寸小于被加工管材外径的定径模具，然后冷却定型；将管材冻结在被加工后的尺寸状态，制成有热膨胀功能的管材；辐射交联聚乙烯管加热后轴向拉伸径向变细，在室温下是永久性变形而非弹性变形，再次加热后，管材径向可膨胀，会自动恢复到被加工前的状态。

说明书

辐射交联聚乙烯热膨胀管及制造方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种用辐射交联聚乙烯制造的、具有加热后直径膨胀功能的塑料管，具体涉及到一种辐射交联聚乙烯热膨胀管及制造方法。背景技术：

[0002] 目前，国内外管道内防腐技术主要集中在两个方面：一个是管道内涂层技术，二是管道衬塑技术；涂层技术在国内报道很多，当然它有很多优点，如成本低等；而衬塑技术在国外更是以新的姿态而崛起；关于现有管道衬塑的方法、产品和技术都存着不足：例如：中国专利CN1051783A所述的将一节大于要衬管道内径且具有保持复原力的塑性材料制成的管拉过一个型模或滚轮时其外径减少15％并拉入要衬的管道，利用对材料施力产生弹性变形，使它具有短暂记忆效应，待撤掉拉力后管道自然恢复胀径与管道内壁实现紧密贴合；该法必须在施工现场操作，需要大型专用设备；CN1785651A中所述技术可使PE管通过多U型管技术，将外径大于钢管内径PE管缩径后牵入钢管内，恢复后过盈配合于钢管内壁上，此技术与CN1051783A的相似之处在于将塑料管暂时变形后在线将变形后的管子衬入需要加衬的管道；还有的专利是产品方面的，例如中国专利CN2420481Y所述技术能用发生了分子接枝的高密度聚乙烯材料制成的薄壁软管，在薄壁软管外壁复合了热熔胶，靠水解交联反应后使管交联变硬，靠热熔胶结合于管道内壁。这项技术并没有用到材料的记忆效应，而是用加压的方法使管胀大之后靠热熔胶与管道内壁结合。

[0003] 如果能发明一种具有记忆效应的、加热后可以径向膨胀的塑料管作为给管道加内衬的产品将会有更加广泛地的应用前景。发明内容：

[0004] 本发明的目的是提供一种具有强度高，防腐性能好，又具有加热后直径膨胀功能的产品及其制造方法。

[0005] 上述的目的通过以下的技术方案实现：

[0006] 辐射交联聚乙烯热膨胀管，其组成包括：线性聚乙烯LLDPE、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA、四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯和黑色母粒，所述的线性聚乙烯LLDPE的重量份数为100，所述的高密度聚乙烯HDPE的重量份数为30，所述的低密度聚乙烯LDPE的重量份数为20，所述的醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA的重量份数为10，所述的四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的重量份数为0.8，所述的黑色母粒的重量份数为0.6，由以上物质构成的可辐射交联的共混物的聚合物管道。一种所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管的制造方法：

[0007] 第一步：按照上述配比取辐射交联聚乙烯热膨胀管原料，挤出管材；

[0008] 第二步：将第一步挤出的管材锯成管段，用电子加速器电子束辐射交联，辐照剂量90-110千焦耳/千克，交联度：50％-60％；

[0009] 第三步：将第二步交联好的管材装夹在预制的夹具上，放到温控箱中预热，预热温度为135℃±5℃；将预热好的管材拉过一个定径模具，所述的定径模具的内径尺寸比所加工的塑料管材的外径尺寸小，冷却定型。

[0010] 所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管，所述的塑料管材的壁厚为：2mm-5mm，管材外径40mm-300mm，管材凝胶率50％-60％，加热后径向膨胀率5％-15％，轴向收缩4％-13％。

[0011] 有益效果：

[0012] 1.本发明是用辐射交联聚乙烯制造的、具有加热后直径膨胀功能的塑料管，该管可用于管道内涂层现场补口，也可以用于管道内防腐、防垢、穿孔腐蚀管道修复以及特殊液体输送管道内衬，该管的最大特点就是利用辐射交联后聚乙烯管的形状记忆功能，将交联的聚乙烯管材加热后进行轴向定径拉伸，拉过一个内径尺寸小于被加工管材外径的定径管状模具使直径变小，然后冷却定型，将管材冻结在被加工后的尺寸状态，制成有热膨胀功能的管材；辐射交联聚乙烯管加热后轴向拉伸径向变细，在室温下是永久性变形而非弹性变形，再次加热后，管材径向可膨胀，会自动恢复到被加工前的状态，根据所需选用定径套管内径尺寸，定径套管过小不容易加工成型，表面容易出现褶皱，定径套过大，径向尺寸变化很小会失去热膨胀功能的使用意义，一般径向膨胀率控制在5％～15％。

[0013] 2.本发明可以很容易的穿进要加衬的管道或者管道的接头处；加热后热膨胀管与需要加衬的管道实现紧密贴合，过赢配合于管道内壁上，由于本发明使用管材经过辐射交联，因此具有耐老化，耐腐蚀，耐高温等特性更适合用于管道防腐。

[0014] 3.本发明可用于管道的内涂层为有机涂层、无机涂层或聚合物内衬时，现场施焊的高温会使焊缝两侧附近的涂层或内衬因烧焦而脱落，使管道失去保护。为保证管道焊口部位的抗腐蚀性能，必须采取焊后内补口或其他工艺措施，解决管道接头的连接与防护问题，将本项目所研制的热膨胀内衬管外壁涂热熔胶用于内涂层补口以取代记忆合金套等方法，前景相当不错。也可以应用于旧管道改造，包括石油、天然气、煤气、供水和供热等管线的衬塑。延长管道使用寿命，据有关报道，将旧管道改造仅需新铺设管道造价的50％，而且使用寿命比原有管道寿命还要延长40-50年，可见管道衬塑的经济价值是很可观的，它所产生的社会效益将是非常巨大的。同时该产品也可以用于腐蚀性材料的输送管道加衬，实现腐蚀性液体的管道输送。附图说明：

[0015] 附图1是本发明的辐照示意图。

[0016] 附图2是附图1的加工示意图。

[0017] 附图3本发明的产品图。具体实施方式：

[0018] 实施例1：

[0019] 辐射交联聚乙烯热膨胀管，其组成包括：线性聚乙烯LLDPE、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA、四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯和黑色母粒，所述的线性聚乙烯LLDPE的重量份数为100，所述的高密度聚乙烯HDPE的重量份数为30，所述的低密度聚乙烯LDPE的重量份数为20，所述的醋酸乙烯和乙烯的共聚物EVA的重量份数为10，所述的四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的重量份数为0.8，所述的黑色母粒的重量份数为0.6，所述的黑色母粒是一种塑料加工中使用的饱含碳黑用以调整加工后产品颜色的颗粒原料，是商品名。

[0020] 是由可辐射交联的聚乙烯PE或聚乙烯PE和乙烯醋酸乙烯共聚物EVA的共混物的聚合物管道。

[0021] 实施例2：

[0022] 实施例1所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管的制造方法：

[0023] 第一步：按照以上配比取辐射交联聚乙烯热膨胀管的各种原料，挤出管材。

[0024] 第二步：将第一步挤出的管材锯成管段2，将锯好的管段2穿到鼠笼3上，旋转着并平移，移动方向垂直于扫描方向，管材移动速度为1米/分钟，通过电子加速器1扫描盒几次后得到交联的塑料管材。辐照剂量90-110千焦耳/千克，交联度：50％-60％。

[0025] 第三步：将第二步交联好的管材装夹在预制的夹具上，放到温控箱中预热，预热温度为135℃±5℃；将预热好的管材拉过一个定径模具，该定径模具的内径尺寸比所加工的塑料管材的外径尺寸要小一些，冷却定型，将端头不规整处裁掉，制成具有热膨胀功能的交联聚乙烯管。

[0026] 实施例3：

[0027] 实施例1或2所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管，所述的通过以上方法所制成的塑料管材可以是由可辐射交联的聚乙烯PE或聚乙烯PE和乙烯醋酸乙烯共聚物EVA的共混物所生成的聚合物；所述的塑料管材的壁厚为：2mm-5mm，管材外径40mm-300mm，管材凝胶率50％-60％，加热后径向膨胀率5％-15％，轴向收缩4％-13％。

[0028] 实施例4：

[0029] 实施例1或2所述的辐射交联聚乙烯热膨胀管的制造方法，所述的制造方法：第一步：选择上述的可辐射交联聚乙烯原料，挤出管材。

[0030] 第二步：将第一步挤出的管材锯成管段，用电子加速器电子束辐射交联，管材绕自身轴线自转同时平移，平移方向与高能电子束扫描方向垂直，如此方式在束下往复数次，使辐照剂量累计达到90-110千焦耳/千克，交联度：50％-60％。

[0031] 第三步：将第二步交联好的管材装夹在预制的牵引夹具上，牵引模具是一个的管状物，管子最大直径小于要加工的管材，此管状物一端焊有牵引杆，一端焊有一个铁环使得在管端处形成一个环状疙瘩，将交联管材套在牵引模具后，外面用铁丝扎紧，对其施加轴向力后，交联管材不至于与牵引模具脱开，放到温控箱中预热，预热温度为135℃±5℃。将预热好的管材通过牵引杆，连同牵引模具一起拉过一个定径模具，这个模具是一个带有冷却夹层的的管状物，夹层内通有冷却水，内径比所加工的管材直径要小一些，，冷却定型，将端头不规整处裁掉，制成具有热膨胀功能的交联聚乙烯管；此管的加热膨胀不是一般材料加热后膨胀冷却后又恢复原状的那种热膨胀，这种加热后径向膨胀管，是利用辐射交联后聚乙烯管的形状记忆功能制成的，辐射交联聚乙烯管加热后轴向拉伸径向变细，在室温下是永久性变形而非弹性变形，再次加热后，管材径向可膨胀，会自动恢复到被加工前的状态，冷却后在没有外力作用时就会保持在该状态下。