超高分子量聚乙烯管生产工艺的发展

单螺杆挤出机挤出超高分子量聚乙烯管技术是通过螺杆的塑化和推进作用，真正实现了管道的连续挤出，效率显著提高，使超高分子量聚乙烯管的加工技术上了一个新的台阶。 北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所于1994年成功的研制出Φ45型超高专用单螺杆挤出机挤出了棒材小管材片材及线材，从设备根本上解决了单螺杆挤出的难题，并进行了系统的试验及理论研究，充分掌握了超高分子量聚乙烯管的螺杆输送机理，为工业化生产奠定了理论基础。 （一）工艺路线 以UG系列超高分子量聚乙烯管单螺杆挤出管材技术为例，其工艺路线为：原料配混-挤出机内熔塑化-模具成型-冷却定型-牵引-定长切割-自动堆放。 混料 使用高速混合机，将超高树脂、加工助剂等物料通过高速搅浑得到均匀 分散，并通过摩擦生热除去所含的水分。 （二)塑化挤出 混合完毕的物料从料斗喂入挤出机，经加料、压缩、熔融、均化等过程，在外加热和螺杆剪切作用下，由粉状固体逐步变化为高粘弹性体，并连续经机头挤出。 (三) 模具成型 在适宜的设定温度下，从挤出机挤出来的超高熔体通过过滤板由旋转运动变为直线运动进入管材模具，经过分流筋后逐步在成型段融合为管状型胚。 （四）冷却定型 从模具挤出的热管胚进入冷却定径装置，物料的温度逐渐下降，直至降到室温为止，这时管胚在始终保证外部形状的情况下固定定型。 （五)牵引 已成型的管材在牵引装置的作用下均匀地向前移动。 （六）切割 在光电信号的控制下，通过旋转飞刀式切割机来完成管材的定长切断，并使断面平整。 （七)堆放 （八)被切断的管材前移，在光电信号的控制下被机构推到侧边码放在来，在由 工人搬走。 上述生产过程实行挤出、定型、牵引、切割的联动控制，保证了生产的连续 化和 自动化，操作简单，过程稳定，管材长度可任意设定。 2 工艺条件 为了使超高分子量聚乙烯管能够在普通挤出机上进行挤出加工，人们通过共混改性的方法改善管道的流动性能，如中相对分子质量聚乙烯共混改性、液晶聚合物改性。 将超高分子量聚乙烯管与一定比例的中相对分子质量聚乙烯进行混合，该中相对分子质量聚乙烯在超过其熔点时，行为极像液体，因此当把管道与中相对分子质量聚乙烯的混合物加热到中相对分子质量聚乙烯的熔点以上时，超高粉料悬浮在中相对分子质量聚乙烯的液相中，形成一种可泵送的浆液物质。 添加中相对分子质量聚乙烯可改进超高树脂的加工性能，但同时也使超高的某些物理性能下降，如冲击强度，耐腐蚀性等，如果加入低于百分之一的质量分数的成核剂，热解硅石，即可减少中相对分子质量聚乙烯对超高物理性能的影响。采用的成核剂颗粒要小，表面积大，粒径尺寸为5-10μm表面积为100-400平方米。 液晶共混改性 清华大学化工系高分子系研究所采用液晶高分子对超高进行共混改性，获得流动性较好的超高合金，从而可采用单螺杆挤出机加工管材。 LCP是20世纪80年代中期才工业化的一种高性能工程材料，是指定在一定条件下形成液晶态的高分子。LCP的分子链为棒状刚性链或半刚性链的独特结构，熔体粘度低，成型加工流动性好，采用原位复合技术，对超高的加工性能进行改性。 在保证品质性能的前提下为了尽量减小挤出阻力和功率消耗，添加价格低廉的复合型流动改性助剂，以内润滑和外润滑的方式降低熔体粘度和对设备的粘附，并提高熔体强度以保证管胚的顺利牵引。 研究表明如果螺杆、管机头。工艺配方某一方面设计不合理，将无法实现挤出的连续化和稳定化，甚至得不到完整的管胚，可能出现下列现象: 管胚在模具口处发生开裂 管胚在圆周方向的不同局部处无规律的交替出料而不能形成完整的管胚。 虽然形成完整管胚但时停时出。 管胚熔体强度不足而被牵引力拉断。 一但出现上述现象，虽年能挤出却根本无法实现稳定的连续生产，这时单纯的改善超高加工流动性的工艺配方，虽通过了实验却在实际挤出管材时尤其是挤出较大的直径管材时所常常遇到的难题。UG系列单螺杆挤出技术从设备和工艺配方两方面着手，克服了这些现象，从而实现了超高稳定连续挤出的工业化生产。

超高分子量聚乙烯管的应用优势分析

超高分子量聚乙烯管作为一种不结垢、高耐磨、高抗冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、重量轻的新型管道，是固体、液体、气体三态物质均可输送的高性能工程塑料管材。 工矿企业的各种固体颗粒、粉体、浆体输送来说，由于工况条件恶劣，经常会遇到磨损严重、结垢严重、氧化腐蚀严重等实际问题 ，传统的钢管难以满足使用要求。超高分子量聚乙烯管作为一种不结垢、高耐磨、高抗冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、重量轻的新型管道，在固体颗粒、粉末的耐磨耗气力输送，浆体的耐磨蚀水利输送以及各种腐蚀性流体、气体的输送方面，具有 的优越性，是固体、液体、气体三态物质均可输送的高性能工程塑料管材。现已被工矿企业广泛采用。 1.煤炭行业：（1）煤矿用通风、排水、抽瓦斯管使用抗静电、阻燃超高分子量聚乙烯管有三大优势：（一）抗冲击性好：不怕摔，不怕砸。（二）接头不会断裂，不会破碎，使用寿命长。（三）耐压高，可用于高压管路。（2）注浆管压力高磨损大，采用超高分子量聚乙烯复合管，可很好解决磨损问题。（3）选煤厂磁铁粉输送、煤泥水输送以及其他重介质悬浮液输送都存在严重磨损问题，如某选煤厂用钢管输送磁铁粉，每年要翻转180度，两年报废，而使用超高分子量聚乙烯管三年后拆开检查，磨损轻微。（4）水煤浆厂水煤浆输送：水煤浆是一种高粘度固液混合物，由70%煤粉和30%水组成，用超高分子量聚乙烯管输送是理想选择。 2.冶金、矿山行业：超高分子量聚乙烯管已在国内金矿、银矿、铜矿、铁矿、钼矿、镍矿等矿山企业的选矿厂广泛使用，超高分子量聚乙烯管特别适合矿粉、磁铁粉、泥沙等粉状物料输送，耐磨性目前是其他材料无可比拟的。有色金属矿的矿渣充填管压力高、磨损大、工况条件恶劣，管道选材要求高，超高分子量聚乙烯钢塑复合管是理想的选择，其造价可比双金属管低30%。 3.电厂：2000年超高分子量聚乙烯管 在国内电厂使用，现在电厂的粉煤灰、循环水、化学水、消防水输送已经大量采用超高分子量聚乙烯管，特别是电厂灰浆管道，结垢问题严重，有的一年时间结垢厚度可达50-80mm,每两年就要酸洗一次，运行费用高、耽误生产。冲灰管道除了结垢外，磨损也严重，普通钢弯头寿命仅三个月，如果用超高分子量聚乙烯管可使用9个月到1年。超高分子量聚乙烯管还可用作赤泥输送。 4.盐业及盐化工：精致盐厂原盐气力输送、盐化工输卤管道都存在腐蚀磨损问题，盐化工的地下输卤管道，用碳钢管几个月就坏，用石棉水泥管1-3年就报废了，超高分子量聚乙烯管不但耐磨又耐腐蚀，完全可用于制盐业。 5.其他行业：海水利用、化工厂各种酸碱的输送、造纸业、粮食加工等行业，超高分子量聚乙烯管是佳选择。