[发明专利]mPE在提高HDPE管耐压性能的应用和HDPE管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高密度聚乙烯（HDPE）给水管材、管件和高密度聚乙烯HDPE燃气管材、管件的生产，同时也可应用于采用HDPE为原料的膜制品、中空制品、片材、注塑制品、模塑制品、挤出制品等。

背景技术

高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。基本结构为-(CH₂-CH₂)-n(单链，无交联）。高密度聚乙烯通常使用Ziegler-Natta（齐格勒-纳塔催化剂）聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。

HDPE管材是以HDPE（高密度聚乙烯）为主要原料，配以相应的颜料，经过搅拌、挤出型胚、冷却定型、牵引、切割等工序制造而成。作为高压流体的输送管道，客观上要求其必须具备良好的物理机械性能和耐候性及耐化学性。而物理机械性能的好坏起取决于采用的HDPE原料的性能和工艺技术参数的控制，特别是耐水压试验这个指标。由于HDPE原料分子链上没有支链的结构特点和管材生产工艺的制约，生产出来的HDPE管材在实际使用中常出现爆管等现象，给生产厂家带来不少的经济损失，也给用户带来了诸多不便。究其原因，主要是由于HDPE无支链的分子结构，在成型加工过程中，随着物料在螺杆的推动下，不断吸收机筒给予的热量和摩擦及剪切运动产生的热量而熔化，并不断地向前流动。由于流动方向单一，分子链做单向取向运动，最后形成排列整齐的单取向分子组合，就像被梳得很整齐的头发，很容易就可以把它们分开，减少了分子链之间的结合力而降低管材的横向强度。所以采用原有的工艺配方和加工方法很难解决管材耐压性能缺陷的问题。

原有生产工艺技术存在的缺点

缺点一：工艺配方

材料配方：HDPE+颜料。配方中HDPE是无支链的长分子链结构，颜料是无机颜料。它们之间除了物理混合外，并没有相互作用的功能。

缺点二：成型方法

目前，管材成型方法主要有内压定型法和真空定型法。内压定型法是在挤出的熔融状态下的型胚内注入压缩空气，使型胚膨胀而紧贴定径套冷却成型，这种成型法要求挤出的型胚直径要等于或略小于定径套的直径，才有利于成型的顺利进行；此法比较适于小口径管材的生产。真空定型法是在定径室中施予真空负压，在负压的作用下使型胚紧贴定径套冷却成型。要求挤出的型胚的直径要略大于管材的直径，此法比较适用于大口径管材的生产。所以，这两种成型方法都要求挤出的型胚的直径要与相应的管材直径相近。在成型过程中，因熔融物料随挤出和牵引方向而流动，原来无规排列的高分子链作取向运动而作定向排列后，被冷却而定型。这时，管材纵向强度由于分子链的取向面得到加强，但因分子本身无支链，分子纵向取向排列后，本来弯曲的分子链被拉直理顺，相应的横向的连接力被削弱，以致横向强度大幅下降，从而大大降低管材的横向物理机械性能。实验表明，在所有的水压爆破试验过程中，管材都是出现横向爆裂的现象也充分说明了这一点。

发明内容

本发明的发明目是在HDPE中加入mPE，相互融合形成高分子化合物混合体，而加入mPE在其中起到一个桥梁纽带作用，把取直的分子链相互间形成一个结点，就像把丝线织成网一样，解决因分子链取向引起的横向强度问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种茂金属聚乙烯在提高高密度聚乙烯管材耐压性能的应用，生产高密度聚乙烯管材时加入茂金属聚乙烯为原料，同主原料高密度聚乙烯及颜料经过搅拌、挤出型胚、冷却定型、牵引、切割工序制造。

为了实现上述发明目的，本发明采用又一个技术方案为：

一种高密度聚乙烯管材，包括以下重量份原料经过搅拌、挤出型胚、冷却定型、牵引、切割工序制造而成：

高密度聚乙烯75-90份

茂金属聚乙烯10-25份

颜料2份。

其中，优选方案，所述原料重量份为：

高密度聚乙烯80-85份

茂金属聚乙烯15-20份

颜料2份。

为了实现上述发明目的，本发明采用再一个技术方案为：

一种高密度聚乙烯管材的制备方法，包括以下工艺步骤：原料经过搅拌、挤出型胚、冷却定型、牵引和切割工序；所述原料重量份为：

高密度聚乙烯75-90份

茂金属聚乙烯10-25份

颜料2份。

其中，优选方案，所述原料重量份为：

高密度聚乙烯80-85份