[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管及其制备方法。

[0002] 钢骨架聚乙烯复合管指在聚乙烯管上交叉缠绕经过热熔胶涂覆的高强度钢丝，并挤出一层高强度热熔胶，形成增强层，外层包覆聚乙烯保护套的一种新型复合管材。因为有了高强度钢丝增强体被包覆在连续热塑性塑料之中，因此这种复合管克服了钢管和塑料管各自的缺点，而又保持了钢管和塑料管各自的优点。钢丝网骨架塑料复合管，具有更高的耐压性能。同时，该复合管具有优良的柔性，适用于长距离埋地用供水、输气管道系统。

[0003] 钢骨架聚乙烯复合管的外壁一般采用高密度聚乙烯材料，与低密度聚乙烯相比其硬度、拉伸强度和蠕变性较好，但是高密度耐老化性能差，耐环境应力开裂性不如低密度聚乙烯。此外聚乙烯材料为易燃材料，遇明火会持续燃烧，且燃烧迅速、发热发烟、易滴落，为了提高聚乙烯材料阻燃性，通常在原料中添加阻燃剂，其中最常见的是卤基阻燃剂、无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂。卤基阻燃剂具有优良的阻燃性，但燃烧时会产生毒性气体，对环境危害较大。无机阻燃剂具有稳定性好、低毒、无腐蚀性气体、阻燃时效长等特点，但其缺点是一般需要较大的添加量，从而大幅劣化了LDPE的力学性能。膨胀型阻燃系统（IFR）通常由碳源、酸源和气源三部分组成，热稳定性好、烟雾低、无毒，然而，IFR与聚合物的相容性较差，且容易吸收空气中的水分，从而导致聚合物的力学性能和阻燃效率降低。

[0014] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例

[0015] 一种改性埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：（1）将1.6g氯化镁、1.05g硝酸铝、5.2g氢氧化钠和1.9g氟化铵逐步溶解在100ml去离子水中，搅拌20min形成均匀的悬浮液，将悬浮液转移到高压釜中升温至120℃保温反应
8h，自然冷却至室温后离心、洗涤，然后将样品进行冷冻干燥研磨成粉末，得到镁铝双氢氧化物；
（2）分别将6.6g埃洛石纳米管加入100ml无水乙醇中，先搅拌40min得到均匀的悬浊液，称取2.3g镁铝双氢氧化物粉末加入埃洛石纳米管悬浊液中，将混合物搅拌 5min，再超声处理30min，最后将体系过滤，产物烘干干燥，得到镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管；
（3）将镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管粉末加入无水乙醇中先搅拌20min得到均匀的悬浊液，向悬浊液中缓慢加入硅烷偶联剂HK570的乙醇溶液，滴加完毕后搅拌加热至
65℃，再超声处理2h，最后将体系过滤，产物烘干干燥得到所述改性埃洛石纳米管。
实施例

[0016] 一种改性埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：（1）将1.9g氯化镁、1.3g硝酸铝、6.1g氢氧化钠和2.3g氟化铵逐步溶解在120ml去离子水中，搅拌40min形成均匀的悬浮液，将悬浮液转移到高压釜中升温至100℃保温反应
12h，自然冷却至室温后离心、洗涤，然后将样品进行冷冻干燥研磨成粉末，得到镁铝双氢氧化物；
（2）分别将5.4g埃洛石纳米管加入80ml无水乙醇中，先搅拌20min得到均匀的悬浊液，称取1.8g镁铝双氢氧化物粉末加入埃洛石纳米管悬浊液中，将混合物搅拌10min，再超声处理20min，最后将体系过滤，产物烘干干燥，得到镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管；
（3）将镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管粉末加入无水乙醇中先搅拌40min得到均匀的悬浊液，向悬浊液中缓慢加入硅烷偶联剂HK570的乙醇溶液，滴加完毕后搅拌加热至
55℃，再超声处理4h，最后将体系过滤，产物烘干干燥得到所述改性埃洛石纳米管。
实施例

[0017] 一种改性埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：（1）将2.4g氯化镁、1.6g硝酸铝、7.8g氢氧化钠和2.8g氟化铵逐步溶解在150ml去离子水中，搅拌30min形成均匀的悬浮液，将悬浮液转移到高压釜中升温至110℃保温反应
10h，自然冷却至室温后离心、洗涤，然后将样品进行冷冻干燥研磨成粉末，得到镁铝双氢氧化物；
（2）分别将13.0g埃洛石纳米管加入100ml无水乙醇中，先搅拌30min得到均匀的悬浊液，称取4.8g镁铝双氢氧化物粉末加入埃洛石纳米管悬浊液中，将混合物搅拌8min，再超声处理25min，最后将体系过滤，产物烘干干燥，得到镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管；
（3）将镁铝双氢氧化物负载埃洛石纳米管粉末加入无水乙醇中先搅拌30min得到均匀的悬浊液，向悬浊液中缓慢加入硅烷偶联剂HK570的乙醇溶液，滴加完毕后搅拌加热至
60℃，再超声处理3h，最后将体系过滤，产物烘干干燥得到所述改性埃洛石纳米管。
实施例

[0018] 一种耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管，由钢骨架和包覆在钢骨架外的聚乙烯管组成，所述聚乙烯管包括以下质量份组分：高密度聚乙烯60份、乙烯‑辛烯共聚物15份、改性埃洛石纳米管5份、聚磷酸铵3份、硬脂酸0.5份、2,4‑二氯过氧化苯甲酰0.5份、过氧化苯甲酰0.5份、抗氧剂1076 0.1份、颜料0.8份；所述改性埃洛石纳米管为实施例1中制备。

[0019] 上述耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管的制备方法，包括以下步骤：S1、将聚乙烯管各原料加入搅拌机内，高速搅拌得到混合料；
S2、将混合料由料斗加入挤出机，在高效螺杆的作用下将混合物输送到加料段，经塑化、挤出成型、定型冷却得到芯管；
S3、将芯管通过牵引机进入缠绕机，在芯管外表面缠绕至少两层钢丝骨架，形成钢丝骨架增强层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝骨架增强层与芯管粘接在一起；
S3、再次通过挤出机挤出聚乙烯进入外层聚乙烯管模具，在钢丝骨架增强层外表面成型外层聚乙烯管，向外层连续喷水冷却，得到耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管。
实施例

[0020] 一种耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管，由钢骨架和包覆在钢骨架外的聚乙烯管组成，所述聚乙烯管包括以下质量份组分：高密度聚乙烯80份、乙烯‑辛烯共聚物10份、改性埃洛石纳米管8份、聚磷酸铵1份、石蜡1.5份、过氧化二异丙苯0.1份、2,5‑二甲基‑2,5‑二叔丁基过氧化己烷0.2份、抗氧剂3114 0.5份、颜料0.1份；所述改性埃洛石纳米管为实施例2中制备。上述耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管的制备方法同实施例4。实施例

[0021] 一种耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管，由钢骨架和包覆在钢骨架外的聚乙烯管组成，所述聚乙烯管包括以下质量份组分：高密度聚乙烯70份、乙烯‑辛烯共聚物12份、改性埃洛石纳米管6份、聚磷酸铵2份、聚乙烯蜡1.2份、2,4‑二氯过氧化苯甲酰0.2份、二叔丁过氧化物0.5份、抗氧剂CA 0.3份、颜料0.5份；所述改性埃洛石纳米管为实施例3中制备。上述耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管的制备方法同实施例4。

[0022] 对比例1一种耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管，由钢骨架和包覆在钢骨架外的聚乙烯管组成，所述聚乙烯管包括以下质量份组分：高密度聚乙烯70份、乙烯‑辛烯共聚物12份、聚磷酸铵2份、聚乙烯蜡1.2份、2,4‑二氯过氧化苯甲酰0.2份、二叔丁过氧化物0.5份、抗氧剂CA 0.3份、颜料0.5份；上述耐疲劳钢骨架聚乙烯复合管的制备方法同实施例4。

[0023] 性能检测（1）阻燃性能测试
将实施例4 6及对比例1中的聚乙烯管材料切割成测试试样，分别进行以下阻燃性~
能测试：极限氧指数测试，按GB/T 2406.2—2009进行测试，试样尺寸为120 mm×6.5 mm×3 mm；UL94测试，按GB/T 2408—2021进行测试，试样尺寸为125 mm×13 mm×3.3 mm。测试结果如下表1所示：
表1 超高分子量聚乙烯管阻燃性能测试结果

[0024] 由表1中数据可以看出，实施例4 6中制备的聚乙烯材料阻燃性能明显高于对比例~1，对比例1中未添加改性埃洛石纳米管，但是由于还有聚磷酸铵，因此材料的极限氧指数较纯高密度聚乙烯高。

[0025] （2）力学性能测试将实施例3 5及对比例1 3中的超高分子量聚乙烯管材料切割成测试试样，使用万~ ~
能试验机进行力学性能测试，参照GB/ T 528‑2009，将模压试样裁剪成25 mm×4 mm的哑 铃型拉伸样条，拉伸速率为20 mm/min。测试结果如表2所示：
表2 超高分子量聚乙烯管力学性能测试结果

[0026] 由表2中数据可以看出，对比例1中未添加改性埃洛石纳米管，因此，力学性能较其他组差。

[0027] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0028] 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优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。