一种耐高压尾矿管件材料及其制备方法与流程

本发明属于管件材料，涉及一种耐高压尾矿管件材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前大多数塑料管材或金属管材在输送介质时，主要以水作为输送物质的载体，而各种固体颗粒、粉体、浆体的输送因输送量大、各种固体粉料与管壁的接触面积大，其磨损和腐蚀比水作为载体时更为严重，传统的金属管道难以满足使用要求，普通塑料管道更无法胜任和承受。

2、超高分子量聚乙烯一般指相对分子质量超过150万的聚乙烯，而普通聚乙烯的相对分子质量一般仅为2万～30万。超高分子量聚乙烯有极好的耐环境应力开裂性，是普通高密度聚乙烯的200倍、普通塑料的5～10倍；极强的耐磨性，居塑料首位，是普通塑料的5～7倍、钢管的7～10倍；极高的耐冲击性，冲击强度在现有塑料中最高，即使在－70℃条件下仍保持相当高的冲击强度；优异的自润滑性与聚四氟乙烯相当；优良的化学稳定性、电绝缘性、耐疲劳性和耐候性；无毒、不吸水、密度小、不粘附、抗静电、吸噪音，并且易于机械加工、可着色。因此用其制成的管材与其它塑料管材和金属管材相比，在许多方面都具有明显的优势。

技术实现思路

1、本发明涉及一种耐高压尾矿管件材料及其制备方法，属于管件材料技术领域。本发明公开了耐高压尾矿管件材料以复合超高分子量聚乙烯作为内层和外层，夹层为高韧层，形成三层复合层的耐高压尾矿管件材料。复合超高分子量聚乙烯含有纳米碳化硅，其具有耐磨性和抗冲击性能，夹层为改性聚丙烯，具有高韧性。管道在使用时，物料产生压力会挤压管道内层，内层管壁将产生向外扩张的形变趋势，而夹层具有高韧性起到缓冲和给予一定形变空间的作用，外层管壁进一步保护管道的形变并防止发生破裂，同时可抵挡外壁的摩擦和冲击。因此本发明通过三层复合层制备的尾矿管件材料具备耐高压及耐磨性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐高压尾矿管件材料，所述耐高压尾矿管件材料的结构为内层、夹层和外层，所述内层和外层为复合超高分子量聚乙烯，夹层为改性聚丙烯。

4、进一步地，所述复合超高分子量聚乙烯由以下重量份原料组成：超高分子量聚乙烯粉末80-100份、线性低密度聚乙烯5-10份、硬脂酸钙2-3份、抗氧化剂1-3份、硅烷偶联剂0.1-0.2份、纳米碳化硅1-2份。

5、进一步地，所述复合超高分子量聚乙烯的制备方法为：将超高分子量聚乙烯粉末与抗氧化剂在高速混合机中混合，然后加入线性低密度聚乙烯、硬脂酸钙、硅烷偶联剂、纳米碳化硅进一步混合，得到复合超高分子量聚乙烯。

6、进一步地，所述改性聚丙烯的制备方法包括以下步骤：

7、a1：将聚丙烯、聚烯烃弹性体熔融混合，形成混合物a；

8、a2：天然纤维增韧剂与玻璃纤维混合形成固体混合物，将固体混合物和纳米碳酸钙加入混合物a中，得到改性聚丙烯。

9、进一步地，所述步骤a1中聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2-3:1，所述熔融温度为150-170℃。

10、进一步地，所述步骤a2中天然纤维增韧剂为纳米甘蔗渣粉末，所述天然纤维增韧剂占混合物a质量的15-20％，所述天然纤维增韧剂、玻璃纤维和纳米碳酸钙的质量比为1:1:1.2。

11、一种耐高压尾矿管件材料的制备方法，所述耐高压尾矿管件材料的制备方法包括以下步骤：

12、a1：复合超高分子量聚乙烯进行加热，采用双螺旋杆挤出机挤出并在模具中定型、切断，形成管件内层；

13、a2：改性聚丙烯加热在双螺旋杆挤出机挤出，使用复合模具挤出成型，与管件内层复合在一起，形成内层、夹层的双层结构；

14、a3：复合超高分子量聚乙烯加热在双螺旋杆挤出机挤出，使用复合模具挤出成型，与夹层复合在一起，定型，冷却得到耐高压尾矿管件材料。

15、进一步地，所述步骤a1和步骤a3中加热的温度都为150-180℃，所述步骤a2中加热的温度为180-190℃。

16、进一步地，所述耐高压尾矿管件材料的管壁厚度为10-20mm，其中管壁厚度与管壁内径的比值为1:12，所述内层、夹层和外层的厚度之比为2:1:2或1:1:2。

17、本发明的有益效果：

18、1.天然纤维增韧剂与玻璃纤维进行复配，复合材料中可以形成桥梁和支撑结构，加强结合力从而提高聚丙烯材料的韧性，作为尾矿管中的夹层提高材料的缓冲能力和形变空间，从而提高尾矿管的抗压性能。

19、2.本发明采用复合超高分子量聚乙烯作为内层和外层，夹层为改性聚丙烯的三层尾矿管结构，内层和外层具有耐磨性和抗冲击性能，同时夹层具有高韧性，三层结构的配合使尾矿管具有较高的抗压性能，另外纳米碳化钙的加入增强了尾矿管的耐磨性。

技术特征：

1.一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述耐高压尾矿管件材料的结构为内层、夹层和外层，所述内层和外层为复合超高分子量聚乙烯，夹层为改性聚丙烯。

2.根据权利要求1所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述复合超高分子量聚乙烯由以下重量份原料组成：超高分子量聚乙烯粉末80-100份、线性低密度聚乙烯5-10份、硬脂酸钙2-3份、抗氧化剂1-3份、硅烷偶联剂0.1-0.2份、纳米碳化硅1-2份。

3.根据权利要求2所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述复合超高分子量聚乙烯的制备方法为：将超高分子量聚乙烯粉末与抗氧化剂在高速混合机中混合，然后加入线性低密度聚乙烯、硬脂酸钙、硅烷偶联剂、纳米碳化硅进一步混合，得到复合超高分子量聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述改性聚丙烯的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述步骤a1中聚丙烯和聚烯烃弹性体的质量比为2-3:1，所述熔融温度为150-170℃。

6.根据权利要求4所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述步骤a2中天然纤维增韧剂为纳米甘蔗渣粉末，所述天然纤维增韧剂占混合物a质量的15-20％，所述天然纤维增韧剂、玻璃纤维和纳米碳酸钙的质量比为1:1:1.2。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的耐高压尾矿管件材料的制备方法，其特征在于，所述耐高压尾矿管件材料的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种耐高压尾矿管件材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a1和步骤a3中加热的温度都为150-180℃，所述步骤a2中加热的温度为180-190℃。

9.根据权利要求1所述的一种耐高压尾矿管件材料，其特征在于，所述耐高压尾矿管件材料的管壁厚度为10-20mm，其中管壁厚度与管壁内径的比值为1:12，所述内层、夹层和外层的厚度之比为2:1:2或1:1:2。

技术总结本发明涉及一种耐高压尾矿管件材料及其制备方法，属于管件材料技术领域。本发明公开了耐高压尾矿管件材料以复合超高分子量聚乙烯作为内层和外层，夹层为高韧层，形成三层复合层的耐高压尾矿管件材料。复合超高分子量聚乙烯含有纳米碳化硅，其具有耐磨性和抗冲击性能，夹层为改性聚丙烯，具有高韧性。管道在使用时，物料产生压力会挤压管道内层，内层管壁将产生向外扩张的形变趋势，而夹层具有高韧性起到缓冲和给予一定形变空间的作用，外层管壁进一步保护管道的形变并防止发生破裂，同时可抵挡外壁的摩擦和冲击。因此本发明通过三层复合层制备的尾矿管件材料具备耐高压及耐磨性。技术研发人员：林津强受保护的技术使用者：广东东方管业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9