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為什么研發超高分子量聚乙烯耐磨管

2022-03-05 已有人瀏覽

為什么研發超高分子量聚乙烯耐磨管

超高管基本概述

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)發展始于二十世紀六十年代,它的分子結構和普通聚乙烯(PE)完全相同,其分子量一般在1×106以上,比普通PE高2個數量級,因此它具有普通PE所沒有的性能,比如耐磨性是鋼鐵的8~9倍,耐沖擊性是聚碳酸酯(PC)的2倍、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)的5倍、聚甲醛(POM)的15倍;耐化學藥品性和消音性優良,摩擦系數小等優良特性??捎糜谝苯?、礦山、煤炭、石油、天然氣、化工、電力、紡織、造紙、海湖鹽化工、排水等行業[1],用于固體顆粒、粉狀物料、漿體、固液混合物和氣體等介質的輸送,解決管道輸送系統中的難題,包括超高分子量聚乙烯耐磨襯板,在解決料倉結垢、堵倉、磨損嚴重的問題起到了關鍵性的突破作用。

UHMWPE由于其具有多種優異性能而受到廣泛的關注。超高分子量聚乙烯擠出管材生產工藝,實現了超高分子量聚乙烯的工業化連續生產,使超高分子量聚乙烯的加工技術有了新的突破。工藝技術日趨成熟,但是,隨著UHMWPE應用領域的不斷擴大也逐漸發現了它的不足之處:

a、維卡軟化點低、剛性小、易變形,影響其美觀并且不適宜架空敷設。

b、超高分子量聚乙烯管材膨脹系數大(1.465×10-4℃-1),是鋼管的十倍多,受溫度影響明顯,不易用在溫差變化大的區域。

c、超高分子量聚乙烯管承受壓力相對鋼管低,一般不超過1.5MPa。

為此,筆者在UHMWPE中填加填料進行共混改性提高其耐熱性能和力學性能,從而制備出機構性能優良的UHMWPE材料。

在此基礎上研制開發了超高分子量聚乙烯復合管材,該塑鋼復合管充分發揮了UHMWPE管材和鋼管各自的優異性能,同時提高了管材的使用壓力和剛性,使之取長補短,擴大了超高分子量聚乙烯產品的應用領域,是一種更為理想的超高管材。


超高分子耐磨管研發結論

超高分子量聚乙烯塑料管材擠出

特殊設計擠出設備、成型模具,解決三大技術難題,作為熱塑性工程塑料,UHMW-PE在固態時具有優良的綜合性能,但其熔體特性和普通聚乙烯等一般熱塑性塑料又截然不同,給加工帶來極大的困難,主要表現在以下三個方面。

.1 熔融粘度高

超高分子量聚乙烯特有的彈性體狀態,其熔體流動速率近似為0,流動性極差,使用普通擠出設備容易形成“塞流”,物料容易堵塞在壓縮段,無法擠出。

.2 摩擦因數小

UHMW-PE摩擦因數極低,因此在進料過程中容易在進料段發生打滑,無法向前推進,這是螺桿擠出加工時遇到的第二大難題。

.3 臨界剪切速率低

相對分子質量極高的UHMW-PE在剪切速率很低(10-2/s)時就可能產生熔體破裂現象,因此擠出加工時常會遇到由于熔體破裂而引起的裂紋現象,這是加工超高分子量聚乙烯管材的又一大難題。

筆者通過改造單螺桿擠出設備,依據超高擠出特性設計特殊成型模具,設計特殊擠出工藝,且在生產實際中采用自循環冷卻系統,充分應用了電子壓力跟蹤系統,徹底解決了超高分子量聚乙烯擠出過程中上述三大難題,真正實現了超高分子量聚乙烯管材的工業化擠出。

超高分子量聚乙烯復合管材研制

超高分子量聚乙烯復合管材是在超高分子量聚乙烯管材的各工藝基礎上開發研制,它成功的解決了超高分子量聚乙烯管材易變形、伸縮性難控制的缺點,并且大大提高了超高管材的使用壓力和剛性。超高分子量聚乙烯復合管材內層是超高分子量聚乙烯薄壁管道,外層是螺旋焊管或直縫焊管,通過過盈配合而成.

在超高分子量聚乙烯復合管材的開發研制過程中,應注意以下方面技術問題:

.1 依據鋼管規格開發內襯超高薄壁管道

薄壁管外徑尺寸的大小以國產螺旋焊管或直縫焊管為參考,保證超高管與鋼管的成功復合,并且控制兩者間隙盡可能的小。應用了“工藝參數動態顯示”技術,實行了自循環冷卻定型工藝,改變了某些生產工藝參數,并使其趨于穩定,生產出質量合格的產品。

.2 使用特制設備,完成機械化復合操作。

復合是勞動量比較大的一個過程,為了降低勞動強度,提高生產效率,通過多次研究和反復實驗,成功研制出了復合設備,并且制作了一些配套的附屬設施,完善了復合工藝,達到了工藝獨創,技術領先。

.3 開發復合管道新型翻邊連接工藝

復合管的連接及其密封性能是能否被用戶所接受的主要因素之一,其中鋼管的連接以法蘭連接最為便捷,而復合管又外套鋼管,因此采用外套鋼法蘭翻邊對接作為超高分子量聚乙烯復合管材的連接工藝,通過對翻邊設備進行技術改造,采用復合管道新型翻邊連接工藝。

公司名稱:洛陽梓哲管材科技有限公司

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