[发明专利]一种三层复合液晶聚合物增强管材

说明书

技术领域

本发明属于聚乙烯管材领域，是一种高承压、高耐磨、阻氧、耐高温、高抗冲击、抗静电阻燃的三层复合液晶聚合物增强管材。

背景技术

目前，聚乙烯管材已成为继PVC之后，世界上消费量第二大的塑料管道品种，广泛用于给水、农业灌溉、燃气输送、排污、地暖、矿山砂浆输送等工程及油田、化工及邮电通讯等领域。随着技术进步，很多场合对聚乙烯管道的性能要求增加，例如：化工管道对防腐蚀性能要求逐渐增加，对管道压力也要求逐渐增大；煤矿管道对管道的耐压等级要求增加，对输送介质复杂性的要求以及对安全性能要求增加；石油管道对原油管道寿命的要求、对管道耐腐蚀性的要求以及对管道摩擦系数要求等都提出了更高的要求,迫切需要一种性能更加有益的管道。

热致性液晶聚合物工程塑料(LCP)在热、电、机械、化学方面优良的综合性能越来越被广泛认识,被誉为超级工程塑料，已经以纤维、复合材料和注塑件等于航空、航海、航天等高技术领域得到成功应用。在塑料领域中应用的液晶聚合物主要就是TLCP，与其它有机高分子材料相比，TLCP具有较为独特的分子结构和热行为，它的分子由刚性棒状大分子链组成，分子链长径比大，似呈棒状，受热熔融或被溶剂溶解后形成一种兼有固体和液体部分性质的液晶态。TLCP的这种特殊相态结构，导致其具有如下特征：高强度高模量机械性能突出、耐热性高、阻燃性极佳、摩擦磨耗性优良、线胀系数小、尺寸稳定高、阻隔性能超凡、耐候性耐辐射性好、耐化学腐蚀性突出等优点。

现有的热致性液晶聚合物工程塑料的管道都是沿管壁內缘轴向流动方向形成管材，轴向排列的能够大幅提高管材的轴向拉力，于径向压力无益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高承压、高耐磨、高抗冲击、耐高温、抗静电阻燃的三层复合液晶聚合物增强管材。

本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三层复合液晶聚合物增强管材，由外层功能材料层、中层为热致性液晶聚合物工程塑料增强层和内层功能材料层三层组成，三层由内至外依次同轴包裹而成，所述中间层在内层管材外缘沿流动方向形成等距螺旋状的定向排列。

而且，所述中间层采用高温挤出机挤出缠绕而成。

而且，所述外层功能材料层为超高分子量聚乙烯层、高分子量聚乙烯层、阻燃抗静电聚乙烯层、阻燃抗静电超高分子量聚乙烯层中的一层或多层共挤。

而且，所述内层功能材料层为超高分子量聚乙烯层、高分子量聚乙烯层、阻燃抗静电聚乙烯层、阻燃抗静电超高分子量聚乙烯层中的一层或多层共挤。

而且，所述外层功能材料层和内层功能材料层为超高分子量聚乙烯层。

而且，所述外层功能材料层和内层功能材料层为阻燃抗静电聚乙烯层。

而且，所述外层功能材料层和内层功能材料层为高分子量聚乙烯层。

一种三层复合液晶聚合物增强管材的制备方法，步骤如下：

⑵使用专用挤出机挤出内层管材；

⑵在内层管材外缘挤出热致性液晶聚合物工程塑料层，其挤出方式为，在内层管材轴向旋转前进，将热致性液晶聚合物工程塑料受热熔融，在内层管材外缘沿流动方向形成等距螺旋状的定向排列，形成一包覆内层管材的中间层，该中间层保留液晶聚合物沿流动方向的定向排列；

⑶在包覆中层材料后，再在管材外缘挤出外层的功能材料层。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的三层复合液晶聚合物增强管材是一种高承压、高耐磨、阻氧、耐高温、高抗冲击、抗静电阻燃的三层复合液晶聚合物增强管材，可用于地热、煤矿，供水，以及燃气输送等领域。其原理是利用TLCP(热致性液晶聚合物工程塑料)高强度、高模量、高耐热、高阻燃、高阻隔、高耐磨、高耐腐蚀、低蠕变、低热导率等特性，使用专用设备实现液晶聚合物的熔融，克服了现有设备无法解决TLCP和聚烯烃相容的问题，既满足了内外层材料耐磨、耐腐蚀、阻燃、抗静电、超润滑等特殊工况下的使用，又通过液晶聚合物的特性，提高管道的耐热及耐压等级，最大可实现20兆帕压力的输水要求。

2、本发明提供的三层复合液晶聚合物增强管液晶聚合物和聚乙烯塑料进行复合使用，即可以提高聚乙烯的拉伸强度和弹性模量，又可以增加液晶的适用范围，同时结合超高分子量聚乙烯以及阻燃抗静电材料，可以获得耐压等级高、适用性更广的功能管道。

3、本发明的申请人通过在生产过程中的实践，发现当热致性液晶聚合物工程塑料再内层管材外侧液体流向呈径向排列时，能够将管材的径向耐压力提高10-20倍这一惊人现象，因此获得了性能更好的管材。