本发明属于塑料管道制备
技术领域：
，具体涉及一种高抗冲击、高抗生物污损及高耐磨的船用塑料管道及其制备方法。
背景技术：
：船舶在海水中航行，船体水线以下部位及抽排水管道由于长期处在海水中，海水中的贝/藻类、浮游生物等易大量附着滋生，导致船体增重增阻、管道水流速度降低甚至堵塞。对于船体污损，通常可通过在船壳表面涂敷防污涂料来解决，但这种手段对于管道内表面来说并不容易实现，管道生物污损问题仍需寻求更好的解决方法。此外，大型的航运船舶上还配备有生活用水供应系统、污水排放系统及航行燃油系统等，这些系统都是通过输送管路安装分布在整个船体上。这些管路系统在使用过程中，受船舶的故障、撞击或被输送介质磨损、腐蚀等作用，经常会发生因管道断裂、破损导致的燃料、水等泄漏问题，维护成本高，因此亟需力学性能更优异的管道。传统镀锌钢管在海水中的使用寿命仅为7～10年，而船舶的使用寿命一般为25～30年，因此通常需要更换钢管2～3次，更换维护所需的设备及工艺相对复杂，所需成本高。而塑料管道具有内外壁均耐腐蚀性，使用寿命通常可大于船体寿命。因此，近年来国内一些船舶制造企业已将各种高性能的塑料管材（pe100、pe-rt）应用于船舶管道系统，但依然存在管道耐磨性、抗生物污损性弱等问题。超高分子量聚乙烯（uhmwpe）因其具有极佳的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐低温性、耐应力开裂性、抗黏附、自润滑性及安全卫生等性能，是用于船用管道的理想材料，但其存在流动性差、难加工等问题，难以大规模产业化。技术实现要素：针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高抗冲击、高抗生物污损及高耐磨的船用塑料管道及其制备方法。一种高抗冲击、高抗生物污损及高耐磨的船用塑料管道，其特征在于，所述船用塑料管道包含下述重量份的原料：超高分子量聚乙烯（uhmwpe）100份，复合流动改性剂15-33份，含氟树脂3-6份；抗氧剂0.5-1份，无卤阻燃剂5-10份；所述复合流动改性剂包括聚丙烯（pp）10-20份、低分子量线性聚硅烷（pmps）3-8份、聚乙二醇（peg）0.5-2份、聚乳酸（pla）1-2份和硬脂酸盐0.5-1份。uhmwpe的黏均分子量在150-500万之间；pp选自均聚聚丙烯（pp-h）、无规共聚聚丙烯（pp-r）和嵌段共聚聚丙烯（pp-b）中的一种，分子量在6-15万之间；pmps的分子量在500-10000之间；peg的分子量在4000-20000之间；pla的分子量在8000-20000之间；含氟树脂分子量在5-10万之间；硬脂酸盐为硬脂酸钙（cast2）或硬脂酸锌（znst2）；含氟树脂为二氟乙烯-六氟乙烯共聚物（ppa）或乙烯-四氟乙烯共聚物（efep）或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（fep）；抗氧剂为抗氧剂330或抗氧剂1010；无卤阻燃剂为聚氨酯阻燃剂或高温尼龙阻燃剂。一种如权利要求1所述的船用塑料管道的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）混炼造粒：按照配比将制备原料混合成均匀的物料，然后将混合均匀的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度为210-240℃，机头温度为210-240℃，熔体温度≤240℃；2）挤出成型：将经过步骤1）得到的粒料加入到单螺杆挤出机中挤出制得管坯，机筒温度为220-250℃，机头温度为220-250℃，熔体温度≤250℃；3）冷却定型：将经过步骤2）制成的管坯导入真空冷却定型槽内，采用履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型；4）切割：按照预设尺寸进行管道切割，得到塑料管道。相对于现有技术，本发明的有益效果在于：1）本发明的船用塑料管道具有优异的抗冲击、抗生物污损及耐磨性能，适用于大部分环境苛刻的场合。2）产品配方流动性好，易于挤出。3）本发明工艺流程简单、安全系数高、生产成本低，便于进行大规模生产。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和性能测试结果，进一步阐述本发明，但下述实施例仅为本发明的部分优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。实施例1选用分子量约为150万的uhmwpe100份，分子量6万的pp-h10份，分子量为10000pmps3份，分子量为4000的peg0.5份，分子量为8000的pla1份，znst20.5份，分子量为5万的ppa3份，抗氧剂3300.5份，聚氨酯阻燃剂10份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度210℃，机头温度210℃，熔体温度210℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度220℃、机头温度220℃、熔体温度220℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例2选用分子量约为150万的uhmwpe100份，分子量6万的pp-h10份，分子量为10000pmps3份，分子量为6000的peg0.5份，分子量为8000的pla1份，cast20.5份，分子量为5万的ppa3份，抗氧剂3300.5份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度210℃，机头温度210℃，熔体温度210℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度220℃、机头温度220℃、熔体温度220℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例3选用分子量约为500万的uhmwpe100份，分子量15万的pp-h20份，分子量为500pmps8份，分子量为20000的peg2份，分子量为20000的pla2份，cast21份，分子量为10万的ppa6份，抗氧剂3301份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度240℃，机头温度240℃，熔体温度240℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度250℃、机头温度250℃、熔体温度250℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例4选用分子量约为150万的uhmwpe100份，分子量6万的pp-r10份，分子量为10000pmps3份，分子量为6000的peg0.5份，分子量为8000的pla1份，cast20.5份，分子量为5万的ppa3份，抗氧剂3300.5份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度210℃，机头温度210℃，熔体温度210℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度220℃、机头温度220℃、熔体温度220℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例5选用分子量约为500万的uhmwpe100份，分子量15万的pp-r20份，分子量为500pmps8份，分子量为20000的peg2份，分子量为20000的pla2份，cast21份，分子量为10万的ppa6份，抗氧剂3301份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度240℃，机头温度240℃，熔体温度240℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度250℃、机头温度250℃、熔体温度250℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例6选用分子量约为150万的uhmwpe100份，分子量6万的pp-b10份，分子量为10000pmps3份，分子量为6000的peg0.5份，分子量为1万的pla1份，cast20.5份，分子量为5万的ppa3份，抗氧剂3300.5份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度210℃，机头温度210℃，熔体温度210℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度220℃、机头温度220℃、熔体温度220℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例7选用分子量约为500万的uhmwpe100份，分子量15万的pp-b20份，分子量为10000pmps8份，分子量为20000的peg2份，分子量为3万的pla2份，cast21份，分子量为10万的ppa6份，抗氧剂3301份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度240℃，机头温度240℃，熔体温度240℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度250℃、机头温度250℃、熔体温度250℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例8选用分子量约为350万的uhmwpe100份，分子量12万的pp-b10份，分子量为600pmps3份，分子量为6000的peg0.5份，分子量为8000的pla2份，cast20.8份，分子量为10万的ppa5份，抗氧剂3301份，聚氨酯阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度225℃，机头温度225℃，熔体温度225℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度240℃、机头温度240℃、熔体温度240℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例9选用分子量约为350万的uhmwpe100份，分子量12万的pp-b10份，分子量为600pmps5份，分子量为5000的peg1份，分子量为8000的pla1份，cast20.8份，分子量为10万的efep5份，抗氧剂3301份，高温尼龙阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度225℃，机头温度225℃，熔体温度225℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度240℃、机头温度240℃、熔体温度240℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。实施例10选用分子量约为350万的uhmwpe100份，分子量12万的pp-b10份，分子量为600pmps5份，分子量为5000的peg0.5份，分子量为8000的pla1份，cast21份，分子量为10万的fep5份，抗氧剂10101份，高温尼龙阻燃剂5份，并将上述物料混合均匀后加入到双螺旋杆挤出机，机筒温度225℃，机头温度225℃，熔体温度225℃，挤出造粒；将得到的造粒加入到单螺杆挤出机中，机筒温度240℃、机头温度240℃、熔体温度240℃，挤出制得管坯；将管坯导入真空冷却定型槽内，通过履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型，按照预设尺寸进行切割，得到塑料管道。对上述实施例所得管道进行性能测试，耐磨性（砂浆磨损）测试标准参考gb/t18743-2002；抗冲击性测试标准参考gb/t1843-2008；抗生物污损性测试标准参考gb/t21353-2008；hdpe的性能数据以吉林石化的gc100s高密度聚乙烯为依据，对上述通过实施例得到的塑料管道进行性能测试，测试结果如表1所示。从测试结果可以看出，本发明塑料管道抗冲击性、抗生物附着性及耐磨性远优于常规hdpe，这些优异的性能使其可替代钢、铜质等管道应用于苛刻的工作环境中，不只局限于船舶领域。表1制备得到的船用塑料管道的性能测试测试项目砂浆磨损指数缺口冲击强度（kj/m2）藻类生长面积（％）摩擦系数实施例13.293300.17实施例22.797220.16实施例31.1138310.11实施例42.4101190.18实施例51.3137340.12实施例62.8104250.15实施例71.2135320.12实施例83.1113290.14实施例91.7121210.11实施例101.4127160.09hdpe1052560.2以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的主要优点。除此之外，所设计的产品配方流动性好，易于挤出，克服了以往超高分子量聚乙烯粘度大难加工等问题，为超高分子量聚乙烯的广泛应用提供了更好的支持。当前第1页1 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技术特征：1.一种高抗冲击、高抗生物污损及高耐磨的船用塑料管道，其特征在于，所述船用塑料管道包含下述重量份的原料：超高分子量聚乙烯（uhmwpe）100份，复合流动改性剂15-33份，含氟树脂3-6份；抗氧剂0.5-1份，无卤阻燃剂5-10份；所述复合流动改性剂包括聚丙烯（pp）10-20份、低分子量线性聚硅烷（pmps）3-8份、聚乙二醇（peg）0.5-2份、聚乳酸（pla）1-2份和硬脂酸盐0.5-1份。
2.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，所述的uhmwpe的黏均分子量在150-500万之间。
3.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，pp选自均聚聚丙烯（pp-h）、无规共聚聚丙烯（pp-r）和嵌段共聚聚丙烯（pp-b）中的一种，分子量在6-15万之间。
4.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，pmps的分子量在500-10000之间。
5.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，peg的分子量在4000-20000之间。
6.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，pla的分子量在8000-20000万之间。
7.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，硬脂酸盐为硬脂酸钙（cast2）或硬脂酸锌（znst2）。
8.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，含氟树脂分子量在5-10万之间，含氟树脂为二氟乙烯-六氟乙烯共聚物（ppa）、乙烯-四氟乙烯共聚物（efep）或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（fep）。
9.如权利要求1所述的一种船用塑料管道，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂330或抗氧剂1010；无卤阻燃剂为聚氨酯阻燃剂或高温尼龙阻燃剂。
10.一种如权利要求1所述的船用塑料管道的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）混炼造粒：按照配比将制备原料混合成均匀的物料，然后将混合均匀的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度为210-240℃，机头温度为210-240℃，熔体温度≤240℃；
2）挤出成型：将经过步骤1）得到的造粒再加入到单螺杆挤出机中挤出制得管坯，机筒温度为220-250℃，机头温度为220-250℃，熔体温度≤250℃；
3）冷却定型：将经过步骤2）制成的管坯导入真空冷却定型槽内，采用履带式牵引机牵引，并打开喷淋泵，冷却定型；
4）切割：按照预设尺寸进行管道切割，得到塑料管道。
技术总结本发明公开了一种高抗冲击、高抗生物污损及高耐磨的船用塑料管道及其制备方法，属于塑料管道制备技术领域。船用塑料管道包含下述原料：超高分子量聚乙烯（UHMWPE），复合流动改性剂，含氟树脂；抗氧剂，无卤阻燃剂；所述复合流动改性剂包括聚丙烯（PP）、低分子量线性聚硅烷（PMPS）、聚乙二醇（PEG）、聚乳酸（PLA）和硬脂酸盐。将上述配方混合后采用双螺杆挤出机进行造粒，然后将粒料加入单螺杆挤出机挤出成型后冷却定型并切割得到船用塑料管道。本发明的船用塑料管道具有优异的抗冲击、抗生物污损及耐磨性能，适用于大部分环境苛刻的场合；产品配方流动性好，易于挤出；本发明工艺流程简单、安全系数高、生产成本低，便于进行大规模生产。
技术研发人员：曹世雄;陆国强;黄咸伟
受保护的技术使用者：临海伟星新型建材有限公司
技术研发日：2020.12.28
技术公布日：2021.03.12
