一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法
阅读说明：本技术 一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法 (Method for improving ring stiffness of high-density polyethylene winding structure wall pipe ) 是由 徐冶锋 程晓军 邱祥玉 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法,包括高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料、硅钙镁晶须、薄膜级EVA14-2、偶联剂、抗氧剂1010。本发明属于高密度聚乙烯生产技术领域,具体是指一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法；本发明通过在聚乙烯的配方中加入硅钙镁晶须,聚烯烃弹性体,使用马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯作为增容剂,改善材料机械性能,用这种新型的聚乙烯材料加工成型的壁管结构,在冲击强度不变或略有增长的情况下,弯曲模量由800MPa提高到1900MPa,环刚度6.1kN/m～(2)提高到10.8kN/m～(2)；有效解决了目前市场上的埋设管道的结构壁管环刚度不足的问题。(The invention discloses a method for improving ring stiffness of a high-density polyethylene winding structure wall pipe, which comprises a high-density polyethylene PE100 grade YGH041 raw material, silicon-calcium-magnesium whiskers, film grade EVA14-2, a coupling agent and an antioxidant 1010. The invention belongs to the technical field of high-density polyethylene production, and particularly relates to a method for improving the ring stiffness of a high-density polyethylene winding structure wall pipe; the invention improves the mechanical property of the material by adding silicon calcium magnesium whisker and polyolefin elastomer into the formula of polyethylene and using maleic anhydride grafted linear low density polyethylene as a compatibilizer, and the bending modulus of a wall pipe structure processed and formed by the novel polyethylene material is from 8 under the condition that the impact strength is not changed or is slightly increased00MPa is increased to 1900MPa, and the ring stiffness is 6.1kN/m 2 Increased to 10.8kN/m 2 (ii) a The problem of the structural wall pipe ring rigidity of buried pipeline in the existing market is not enough is effectively solved.)
技术领域
本发明属于高密度聚乙烯生产技术领域，具体是指一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法。
背景技术
环刚度是指压力管道的承受的负载，具体分为内部压力和外部压力，对于无压管道来说，主要是指其承受的外压负载。
缠绕结构壁管是管道壁的一种常见结构形式，目前市面上大多数的管道使用高密度聚乙烯材料制作，但是传统的高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度低，很多管道需要埋设在地下，埋设在地下的管道会受到周围土壤从各个方向施加给管道壁的压力，当压力过大时，管道壁容易产生裂纹或者塌陷，无法对内部介质形成保护，甚至造成事故，为了优化管道生产用的高密度聚乙烯材料，解决目前的管壁环刚度不足的问题，本发明提出了一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，通过在聚乙烯的配方中加入硅钙镁晶须，聚烯烃弹性体，使用马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯作为增容剂，改善材料机械性能，用这种新型的聚乙烯材料加工成型的壁管结构，在冲击强度不变或略有增长的情况下，弯曲模量由800MPa提高到1900MPa，环刚度6.1kN/m2提高到10.8kN/m2；其中的钙镁晶须的典型值1um左右，为一维单晶结构，其强度与理论值相近，具有优良的力学性能，弹性变形范围大，在聚乙烯树脂中流动性好，易于加工成型，有效解决了目前市场上的埋设管道的结构壁管环刚度不足的问题。
本发明采取的技术方案如下：本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，材料配方如下：
包括高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料、硅钙镁晶须、薄膜级EVA14-2、偶联剂、抗氧剂1010。
进一步地，所述配方的原料占比为：高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料70％、硅钙镁晶须25.1％、薄膜级EVA14-23％、偶联剂1.9％、抗氧剂1010为1‰。
进一步地，所述高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料的熔体流动速率MFR为0.1g/10min(2.16kg,190℃)。
进一步地，所述硅钙镁晶须长径比大于等于10，呈20um的短纤维状。
进一步地，所述薄膜级EVA14-2的熔体流动速率MFR为2g/10min(2.16kg,190℃)。
本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，新型高密度聚乙烯材料的生产步骤如下：
步骤一：对原料的各项主要技术指标进行分析测试，确保各项指标符合要求；
步骤二：硅钙镁晶须在80℃的烘箱内3小时烘干，与偶联剂在高速混合器内混合预处理20分钟；
步骤三：将高密度聚乙烯PE100等级YGH041树脂70％、硅钙镁晶须25.1％、EVA3％、抗氧剂1‰，在高速混合器混合10分钟；
步骤四：将混合好的物料加入料斗，开动料斗加料器，防止物料架桥。
本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，管壁生产的操作步骤如下：
步骤一：准备：配制专用料分别放入板模挤出机、筋管挤出机料斗，生产时要启动防架桥喂料电机；按照工艺设定温度加热1小时；
步骤二：开机：先开板模挤出机，从板模挤出的料带，缠绕在冷态的多个滚轴上；再开筋管挤出机，使聚丙烯筋管引入挤出管胚的内部，缠绕在已成型的管表面，制成外表面为螺旋“O”型肋的管材；
步骤三：冷却：成型管材一边挤出，一边冷却；
步骤四：切割：达到规定的长度，手动切割；
步骤五：检测：按照国标对外观、规格尺寸检测，检测合格进入下一生产程序。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，通过在聚乙烯的配方中加入硅钙镁晶须，聚烯烃弹性体，使用马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯作为增容剂，改善材料机械性能，用这种新型的聚乙烯材料加工成型的壁管结构，在冲击强度不变或略有增长的情况下，弯曲模量由800MPa提高到1900MPa，环刚度6.1kN/m2提高到10.8kN/m2；其中的钙镁晶须的典型值1um左右，为一维单晶结构，其强度与理论值相近，具有优良的力学性能，弹性变形范围大，在聚乙烯树脂中流动性好，易于加工成型，有效解决了目前市场上的埋设管道的结构壁管环刚度不足的问题；根据实验测得，使用经本发明改进后的工艺，原料性能产生如下变化：熔体流动速率0.4g g/10min变为0.36g/10min(5kg,190℃)、弯曲模量由800MPa，提高1900MPa、拉伸强度21MPa，提高23MPa、断裂伸长率670％，提高到690％、简支梁冲击强度(无缺口)11KJ/m2提高到13.5KJ/m2；管道技术直边发生如下变化：环刚度6.1kN/m2提高到10.8kN/m2、冲击性能TIR，按照GB/T14152要求、改性前后的管子分别随机抽取试样各120个、改性前冲击破坏数6个、改性后破坏数5个。
附图说明
图1为本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法的生产工艺流程图。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，材料配方如下：
包括高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料、硅钙镁晶须、薄膜级EVA14-2、偶联剂、抗氧剂1010。
所述配方的原料占比为：高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料70％、硅钙镁晶须25.1％、薄膜级EVA14-23％、偶联剂1.9％、抗氧剂1010为1‰。
所述高密度聚乙烯PE100等级YGH041原料的熔体流动速率MFR为0.1g/10min(2.16kg,190℃)。
所述硅钙镁晶须长径比大于等于10，呈20um的短纤维状。
所述薄膜级EVA14-2的熔体流动速率MFR为2g/10min(2.16kg,190℃)。
本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，新型高密度聚乙烯材料的生产步骤如下：
步骤一：对原料的各项主要技术指标进行分析测试，确保各项指标符合要求；
步骤二：硅钙镁晶须在80℃的烘箱内3小时烘干，与偶联剂在高速混合器内混合预处理20分钟；
步骤三：将高密度聚乙烯PE100等级YGH041树脂70％、硅钙镁晶须25.1％、EVA3％、抗氧剂1‰，在高速混合器混合10分钟；
步骤四：将混合好的物料加入料斗，开动料斗加料器，防止物料架桥。
本发明一种提高高密度聚乙烯缠绕结构壁管环刚度方法，管壁生产的操作步骤如下：
步骤一：准备：配制专用料分别放入板模挤出机、筋管挤出机料斗，生产时要启动防架桥喂料电机；按照工艺设定温度加热1小时；
步骤二：开机：先开板模挤出机，从板模挤出的料带，缠绕在冷态的多个滚轴上；再开筋管挤出机，使聚丙烯筋管引入挤出管胚的内部，缠绕在已成型的管表面，制成外表面为螺旋“O”型肋的管材；
步骤三：冷却：成型管材一边挤出，一边冷却；
步骤四：切割：达到规定的长度，手动切割；
步骤五：检测：按照国标对外观、规格尺寸检测，检测合格进入下一生产程序。
具体使用时，用户首先进行原材料的制备，在此过程中首先需要对原料的各项主要技术指标进行分析测试，确保各项指标符合要求，然后硅钙镁晶须在80℃的烘箱内3小时烘干，与偶联剂在高速混合器内混合预处理20分钟；然后将高密度聚乙烯PE100等级YGH041树脂70％、硅钙镁晶须25.1％、EVA3％、抗氧剂1‰，在高速混合器混合10分钟；然后将混合好的物料加入料斗，开动料斗加料器，防止物料架桥，即可完成原材料的制备，然后使用改性后的原材料进行管道的生产加工，准备阶段将配制专用料分别放入板模挤出机、筋管挤出机料斗，生产时要启动防架桥喂料电机；按照工艺设定温度加热1小时；开机阶段先开板模挤出机，从板模挤出的料带，缠绕在冷态的多个滚轴上；再开筋管挤出机，使聚丙烯筋管引入挤出管胚的内部，缠绕在已成型的管表面，制成外表面为螺旋“O”型肋的管材；然后进入冷却阶段，成型管材一边挤出，一边冷却；随后进行切割，达到规定的长度，手动切割；最后进行检测：按照国标对外观、规格尺寸检测，检测合格进入下一生产程序，以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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