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相比其他管道的应用优势

东莞博瑞华实业有限公司研发生产的超高分子量聚乙烯管，是以超高分子量聚乙烯为原料，经过特殊的挤出机挤出成型的。超高分子量聚乙烯管所用的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是粘均分子量大于250万以上的线性结构聚乙烯，它集中了各种塑料的优点，具有其他塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温、不粘附等综合性能，与普通矿用PE管材相比，各项性能均具有优势，尤其是冲击强度是普通聚乙烯管材的4倍以上，性价比较高。 1、 的冲击性能，更适合煤矿井下的恶劣环境： 煤矿超高分子量聚乙烯管的抗冲击性居塑料之首，无论是外力强冲击，还是内部压力波动，都难以使其开裂。其冲击强度是尼龙66的10倍，聚氯乙烯的20倍，聚四氟乙烯的8倍；比普通聚乙烯冲击强度高4倍，特别是在低温环境，其冲击强度反而达到高值，其柔韧性能为输送系统提供了极为安全可靠的保障。 2、耐磨性： 在目前所有的工程塑料中煤矿超高分子量聚乙烯管的耐磨性居塑料之冠，分子量越高材料就越耐磨，在强腐蚀和高磨损条件下使用寿命是钢管的4-6倍，是普通聚乙烯的9倍；而且提高输送效率20％。 3、拉伸性能好： 煤矿超高分子量聚乙烯管拉伸强度达到22～28MPa，断裂伸长率400%以上。 4、耐腐蚀： 煤矿超高分子量聚乙烯管的化学稳定性很高，除了某些强氧化性酸在高温下能轻微腐蚀外，其他的酸碱液不易腐蚀、耐老化。 5、极低的摩擦系数，流体阻力小： 煤矿超高分子量聚乙烯管管壁光洁度高、摩擦系数小。 6、不结垢：煤矿超高分子量聚乙烯管材的表面吸附力非常微弱，抗粘附能力强，因而管材内外表面不粘附、不结垢。 7、连接方便： 煤矿超高分子量聚乙烯管，可直接在母体上翻边用法兰连接，不用再焊接管件，避免了因管件焊接不好而断裂的现象，节省了管件的费用。而普通PE管法兰托连接头容易断裂。 8、阻燃、抗静电性能稳定：煤矿超高分子量聚乙烯管，阻燃、抗静电性能良好，均达到煤安标准要求。 9、煤矿超高分子量聚乙烯管材，寿命长：井下使用寿命超过20年。