[0001] 本发明涉及一种管道,特别是涉及一种MUAP双峰超高分子聚乙烯缠绕合金管道及其制备方法。

[0002] 近几年随着社会各行业迅速发展，城市、乡村市政建设迎来大爆发。特别是城市内涝带来的极大困惑和农村排污管道的缺失，给城市市政排水行业带来前所未有的机遇。而提高城市排雨污管道的设计理念和排雨污产品的更新换代，是当前这个行业面临的最大课题。目前市政排雨污管道主要还是以PE原料为主生产的产品，其中分为纯PE原料生产的产品，还有以PE原料为主，复合钢板、钢丝和增强骨架而组成的管道。前者目前常用的产品有：HDPE双壁波纹管，HDPE结构壁(中空壁)缠绕管，埋地用内肋(含多肋)增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管等，此类产品优点是：纯HDPE原料，工艺制作简单，耐腐蚀型好，使用寿命长。缺点是：
环刚度偏低(与复合管比较)，成本偏高，而管道稍有带压排水时，产品没有防脱装置，容易脱开断裂造成漏水，地面塌陷不能正常使用。后者目前常用的产品有：聚乙烯塑钢缠绕排水管，埋地双平壁钢塑复合排水管，钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管，加筋聚乙烯(PE)复合管，中空壁塑钢聚乙烯管道等。此管道以PE原料为主复合了钢板、钢丝和增强骨架生产的排水管道，其优点是：环刚度高，生产成本低，能做大口径管道。缺点是：复合了钢板、钢丝和增强骨架与原有管道结构粘合不牢固，容易造成错位或松动，影响综合受力效果。再有钢材虽有防腐处理，但在管道使用过程中，难免有水侵入钢材中，日积月累造成钢材锈蚀，而锈蚀达到一定面积后，其承载能力会大为降低，造成管道垮塌地面沉陷，排水管路不能正常使用，影响人的正常生活，造成城市环境污染和经济损失。因此急需发明一种保留以上二种产品优点，克服缺点的新型管道产品。

[0032] 如图1‑图4所示，本发明所述MUAP双峰超高分子聚乙烯缠绕合金管道，自内至外包括管层1、缠绕增强层，所述缠绕增强层由呈螺旋设置的双峰梯形结构体2和双波增强载荷面结构体3依序相间隔设置而成，且双峰梯形结构体2的峰高要大于双波增强载荷面结构体3的波高。所述双峰梯形结构体2的各个单峰顶端为平面梯形，平面梯形的顶端平面与两侧边的连接处做成圆弧过渡，两个平面梯形组成双峰结构体，形成双平峰型承载体，双峰梯形结构体2的两个单峰之间内外壁压点处为圆形单臂21。圆形单臂的弧心角一般为24度左右。
所述双波增强载荷面结构体3为带两个上拱半圆波纹的波纹结构体。MUAP为Mod ified ll
UHMWPE A oy Pipe的缩写。

[0033] 优选是：双峰梯形结构体2中单峰间隔宽度b1为高度h的1/5，单峰底部宽度b为高度h相近，单峰顶部宽度b3为高度h的2/3。双峰与双峰之间间距b2为单峰底部宽度b的3倍；双波增强载荷面结构体3中双波的半径r1为2倍单峰间隔宽度b1。双峰顶部厚度h2为底部厚度的4/5，单峰梯形两侧厚度为底层厚度的1倍，两个单峰梯形之间压点厚度为梯形底层厚度的2倍，相邻双峰之间的半圆波纹结构体间距为1/3双峰间距，结构体底部h1为单峰梯形底部厚度1倍，半圆波纹壁厚度为单峰梯形两侧厚度的1.2倍。为防止本发明所述产品在使用时发生脱开断裂造成漏水及地面塌陷不能正常使用的现象，所述缠绕合金管的一端连接有圆台型自锁防脱扩口4，另一端连接有圆环形插头5，两根缠绕合金管相接时通过一根端部的圆环形插头5与另一根端部的圆台型自锁防脱扩口4配合插接实现可靠自锁连接；圆台型自锁防脱扩口4包括圆台型撑口及设于圆台型撑口上的自锁防脱装置。优选是自锁防脱装置由撑口凹槽和装置于撑口凹槽的增强膨胀胶圈6或倒钩防腐防脱增强胶圈组成，所述圆环形插头5为圆环形带密封圈7和沟槽的插头。圆环形插头上的沟槽可设置两条，前面那条供密封圈安装。后面那条与增强膨胀胶圈或倒钩防腐防脱增强胶圈配合卡置。增强膨胀胶圈为遇水膨胀的胶圈。本申请中的自锁防脱装置根据使用场景不同分为两种形式，一种当输送介质为雨水、污水时，采用带增强膨胀胶圈的自锁防脱装置，其增强膨胀胶圈遇水自然膨胀，充分与撑口中凹槽和插头外壁或插头上的后面沟槽紧密接触实现自锁，同时刚性、韧性增加，达到自锁防脱避水目的。另一种是当输送介质为化工液体时，采用带倒钩防腐防脱增强胶圈的自锁防脱装置，在管道安装时倒钩防腐防脱增强胶圈随插头平滑插入撑口中，当超过凹槽边界后自然弹起，反钩住撑口形成自锁。该防腐防脱增强胶圈与插头前面沟槽中的密封胶圈共同作用，达到密封管道防止泄露和自锁防脱的效果。以上胶圈其主要配方为优质橡胶为主要原料，加适量膨胀剂(需用时添加)、增韧剂、增刚剂、偶联剂、润滑剂等原料，经过密炼机、开炼机、压模硫化成型等工艺的加工，生产出高密封高强度的遇水膨胀自锁密封胶圈或防腐防脱自锁高强密封胶圈。

[0034] 本发明所述缠绕合金管道是以改性高密度聚乙烯纳米合金材料制作而成，所述改性高密度聚乙烯纳米合金材料是以高密度聚乙烯为主要原料，添加纳米增强材料改性生产的高强合金材料；

[0035] 所述改性高密度聚乙烯纳米合金材料的组成按照质量份数配比如下：

[0036] 高密度聚乙烯100份、

[0037] 超高分子聚乙烯6‑8份、

[0038] 纳米增钢材料8‑10份、

[0039] 偶联剂3‑5份、

[0040] 润滑剂5‑7份、

[0041] 超高分子相溶剂2‑3份。

[0042] 纳米增钢材料由纳米碳酸钙和纳米滑石粉按7：3的质量配比配制而成，纳米碳酸钙和纳米滑石粉的细度大于8000目。高密度聚乙烯可选用HDPE100级100S原料。偶联剂可选用硅烷偶联剂KH560。超高分子聚乙烯可选用UHMWPE，分子量大于150万小于400万。润滑剂可选用硬脂酸锌BS‑2818。超高分子相溶剂可选用烷基改性聚硅氧烷8601。

[0043] 本发明还涉及MUAP双峰超高分子聚乙烯缠绕合金管道的制备方法，其加工步骤是：先制备改性高密度聚乙烯纳米合金材料，再利用双壁波纹管设备上的单螺杆挤出机将改性高密度聚乙烯纳米合金材料加工成熔融状态，再通过机头和模具把熔融状态的改性高密度聚乙烯纳米合金材料进行出管材胎膜、抽真空压模成型，经过冷却、切割，得到MUAP双峰超高分子聚乙烯缠绕合金管道。

[0044] 本发明制备改性高密度聚乙烯纳米合金材料的方法包括以下步骤：

[0045] (1)、将按配方要求称取原料高密度聚乙烯、超高分子聚乙烯及助剂纳米增刚材料、偶联剂、润滑剂，然后将原料和各类助剂与适量超高分子相溶剂混合，在高速捏合机搅拌捏合作用下，使各种材料均匀分散，并在高速搅拌旋转捏合作用下各种材料分子相互紧密组合，形成捏合好的半成品原材料；

[0046] (2)、将半成品原材料投入双螺杆挤出机中塑化，物料在180‑210℃螺筒中，经过多组螺纹90度和60度剪切块反复挤压剪切，达到18MPa的高压力，使其物料充分塑化，分子结构重新组合，达到熔融状态，再用单螺杆挤出机挤出、切粒，经脱水、烘干、均化工序，最后制作成改性高密度聚乙烯纳米合金材料。

[0047] 本发明中的MUAP双峰超高分子聚乙烯缠绕合金管道，为生产线连续生产的螺旋状双峰梯形结构体和双波增强载荷面结构体依序相间隔设置而成，且双峰梯形结构体的峰高要大于双波增强载荷面结构体的波高。改变以往波纹管的波峰在同一个平面内的状态，有利于荷载的分布与传导。

[0048] 本发明所述缠绕合金管道的合金材料由于超高分子量聚烯烃与纳米增强剂的相融结合，将各原材料分子打破，重新组合分子结构形式，从而形成稳定的分子链结构体，获得超高强度、抗冲击强度，并增大韧性和材料的稳定性。该材料较为明显的是材料的弯曲模量和抗冲击强度大大提高，所以生产的防腐排污管道环刚度和环柔度提高显著，特别适合地形、地质复杂，输送液体腐蚀高的场所和介质工程，为国家和社会贡献一种新型防腐排污管道。

[0049] 在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

[0050] 尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。