楊寶生

(沈陽福隆興管業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110142)

地面輻射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的制備與性能研究

楊寶生

(沈陽福隆興管業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110142)

以尼龍6(PA6)作為內(nèi)層，以線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐(LLDPE-g-MAH)粘結(jié)樹脂作為中間層，與耐熱聚乙烯(PE-RT)通過共擠機(jī)頭采用三層共擠工藝來制備地面輻射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材，介紹了共擠復(fù)合管材的原料和設(shè)備選擇及工藝設(shè)定，表征了復(fù)合管材的物理力學(xué)性能。經(jīng)產(chǎn)品試制和檢驗(yàn)表明：PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的表面光滑平整，流體阻力降低了25.8%，拉伸強(qiáng)度提高了15%，95℃爆破壓力提高了37.8%，改善了耐熱聚乙烯(PE-RT)單層管道易結(jié)垢堵塞和耐熱強(qiáng)度不足的問題，而且該復(fù)合管材工藝簡單易于生產(chǎn)。

尼龍6;耐熱聚乙烯;共擠;復(fù)合管材;性能

地面輻射采暖是一種舒適、衛(wèi)生的采暖方式，而且不占用室內(nèi)空間,其中低溫?zé)崴孛孑椛涔┡紦?jù)地面輻射采暖市場的主導(dǎo)地位，PE-RT管材以其具有較高的耐溫性(與普通聚乙烯相比)、柔韌性好、可熱熔連接、可回收利用、工藝簡單等優(yōu)勢而被廣泛使用。但是管道要經(jīng)常清洗，否則易堵塞造成室內(nèi)溫度不達(dá)標(biāo)，加之受整個供熱管網(wǎng)溫度和壓力波動的影響，當(dāng)溫度過高、壓力過大時易造成管路破裂滲漏。PA6是目前聚酰胺塑料中產(chǎn)量最大的品種之一，它具有彈性好、力學(xué)強(qiáng)度高、韌性好、耐磨和自潤滑性能優(yōu)良、耐油性和化學(xué)穩(wěn)定性好、易于成型加工等優(yōu)良的綜合性能[1]，而且耐溫120℃[2]，屈服強(qiáng)度高，安全衛(wèi)生，用于地?zé)峁艿膬?nèi)層可大大減小流體阻力，提高管材的耐熱和承壓性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料選擇

1.1.1 內(nèi)層PA6的選擇

管材的內(nèi)層較薄，而且要求光滑，易于擠出，因此我們選擇擠出級高黏度的PA6樹脂，牌號為BL1340H，相對黏度3.35，中石化巴陵分公司。

1.1.2 耐熱聚乙烯的選擇

耐熱聚乙烯(PE-RT)為管材的主體層，要求耐熱性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、長期耐水壓性能好，選擇市場上常用的XP9000，熔體流動速率(MFR)0.6g/10min(190℃，2.16kg)，韓國大林。

1.1.3 粘結(jié)樹脂的選擇

粘結(jié)樹脂要求與聚乙烯和尼龍都要有很好的粘附性，在PE分子鏈上引入MAH后再與PE熔融共混，這些活性基團(tuán)可與PA6末端的氨基實(shí)現(xiàn)反應(yīng)增容，提高兩相界面的粘結(jié)力[1]，因此選擇LLDPE-g-MAH作為PA6層和PE-RT層的中間粘結(jié)層，牌號為NF308H，熔體流動速率(MFR)1.3g/10min(190℃，2.16kg)，三井化學(xué)。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備選擇

生產(chǎn)設(shè)備選擇寧波方力生產(chǎn)的三層共擠管材生產(chǎn)線，擠出機(jī)參數(shù)如下：PA6層螺桿直徑45mm，長徑比L/D=30。粘結(jié)樹脂層螺桿直徑30mm，長徑比L/D=30。PE-RT層螺桿直徑60mm，長徑比L/D=33。機(jī)頭采用三層共擠螺旋式復(fù)合機(jī)頭。

1.3 生產(chǎn)工藝

PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的工藝流程圖和工藝參數(shù)如圖1和表1。

圖1 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠 復(fù)合管材的工藝流程圖表1 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT 共擠復(fù)合管材的工藝參數(shù)

工藝要求內(nèi)層PA6中間層粘結(jié)樹脂外層PE-RT干燥溫度/℃時間/h908806--加工溫度/℃機(jī)筒1機(jī)筒2機(jī)筒3機(jī)筒4連接體210220230240245180190190200210180190200200210機(jī)頭1機(jī)頭2機(jī)頭3機(jī)頭4230230220210螺桿轉(zhuǎn)數(shù)/(r·min-1)24．939．328．2牽引速度/(m·min-1)10

1.4 測試儀器

管材靜液壓試驗(yàn)機(jī)，XGY-10，承德市德盛檢測設(shè)備有限公司；電子萬能試驗(yàn)機(jī)，DWD-20，承德市德盛檢測設(shè)備有限公司；熔體流動速率儀，XNR400B，承德市德盛檢測設(shè)備有限公司；分析天平，TG328A，承德市德盛檢測設(shè)備有限公司；沖片機(jī)，JC-1025，江都市精誠測試儀器廠。

1.5 試樣制備

(1)管材制備，用1.1～1.3所述的原料、設(shè)備和工藝制備dn20S4的管材，內(nèi)層PA6厚度0.2mm，粘結(jié)樹脂層0.2mm，PE-RT外層2.0mm。

(2)拉伸試樣的制備，從做好的管材試樣上取樣，用沖片機(jī)制成GB/T8804.3-2003標(biāo)準(zhǔn)要求的類型2啞鈴型試樣。

(3)耐壓試樣，從做好的管材試樣中取樣。

1.6 性能測試

(1)水力損失測試，各取100m長的PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材和普通單層PE-RT管材，向管材內(nèi)通入20℃的水，水流速為0.1L·s-1，用壓差計測量管材兩端的壓差。

(2)拉伸性能按GB/T8804.3-2003測試，試驗(yàn)溫度25℃，拉伸速率50mm/min。

(3)管材耐壓性能按GB/T 6111-2003測試，試驗(yàn)溫度95℃，靜液壓應(yīng)力4.0MPa，試驗(yàn)介質(zhì)為水。爆破壓力試驗(yàn)按GB/T15560-1995測試，試驗(yàn)溫度95℃，試驗(yàn)介質(zhì)為水。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合管材表面光潔度及流體阻力性能指標(biāo)

由圖2可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的內(nèi)壁光亮平滑，由于PA6具有良好的自潤滑性和加工性，而且合適的芯模溫度可提高管材內(nèi)壁的光滑度。由表2也可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的流體阻力較普通PE-RT管材降低了25.8%。光滑的內(nèi)表面可在一定程度上減少結(jié)垢，降低了管道堵塞的幾率。

圖2 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材圖片表2 管材水力損失

管材測試條件水利損失/kPa復(fù)合管材流量0．1L·s-1，管長100m23普通單層管材流量0．1L·s-1，管長100m31

2.2 復(fù)合管材力學(xué)性能

由表3可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的拉伸強(qiáng)度較單層PE-RT管材提高了15%，主要因?yàn)镻A6的拉伸強(qiáng)度比PE的高，所以PA6層在一定程度上對管材起到了增強(qiáng)作用。復(fù)合管材的斷裂伸長率沒有太大變化，是因?yàn)閺?fù)合管材的主體材料為PE，即便是PA6層產(chǎn)生斷裂，但PE具有較高的韌性，可在外力作用下繼續(xù)形變。

表3 管材的拉伸性能

2.3 復(fù)合管材的耐壓性能

由表4可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的耐壓性能復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T28799.2-2012的要求，未破裂，未滲漏。95℃的爆破壓力比普通單層PE-RT管材提高了37.8%，主要由于PA6的耐熱性和強(qiáng)度高于PE，而且處于最內(nèi)層，直接與介質(zhì)接觸，影響了管材的高溫耐壓性能，大幅度提升了管材的高溫耐壓強(qiáng)度。

表4 管材的耐壓性能

3 結(jié)論

(1)PA6作為復(fù)合管材的內(nèi)層，明顯改善了管材內(nèi)壁的光滑度，流體阻力降低了34.8%，可在一定程度上防止管材結(jié)垢堵塞。

(2)在總壁厚相同的情況下，PA6層提高了管材的力學(xué)強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度提高了15%，而斷裂伸長率損失不大，并未對管材的柔韌性造成影響。

(3)PA6作為復(fù)合管材的內(nèi)層，提高了管材的耐溫性和耐內(nèi)壓性，95℃爆破壓力提高了37.8%，提高了管材使用的安全系數(shù)。

[1] 劉 歌，曹新鑫，羅四海，等.尼龍6共混改性研究進(jìn)展[J].塑料包裝，2013,23(4):15-20.

[2] 梁多平，嚴(yán)志強(qiáng). 尼龍6/粘接聚乙烯/聚乙烯共擠出復(fù)合薄膜的研制[J]. 塑料工業(yè)》, 1998(6):36-37.

(本文文獻(xiàn)格式：楊寶生.地面輻射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共擠復(fù)合管材的制備與性能研究[J].山東化工，2017，46(10)：43-44,49.)

Preparation and Properties of PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RTCo-extrusion Composite Pipe for Radiant Floor Heating

YangBaosheng

(Shenyang Fulong Xing Pipe Industry Co., Ltd.,Shenyang 110142,China)

The three-layer co-extrusion process was used to prepare PA6 / LLDPE-g-MAH / PE-RT co-extrusion composite pipe for radiant floor heating, heat-resistant polyethylene (PE-RT) was co-extruded with nylon 6 (PA6) as the inner layer,and linear low density polyethylene grafted maleic anhydride (LLDPE-g-MAH) adhesive resin was used as the intermediate layer. The raw material and equipment selection and process setting of co-extruded composite pipe were introduced, the physical and mechanical properties of composite pipe were investigated by physical and mechanical test. The results show that the surface of PA6 / LLDPE-g-MAH / PE-RT co-extruded composite pipe is smooth, the fluid resistance is reduced by 25.8%, the tensile strength is increased by 15%, the burst pressure at 95 ℃ is increased by 37.8% , To improve the PE-RT pipe easy to clogging and heat-resistant strength of the problem, and the composite pipe process is simple and easy to produce.

PA6; PE-RT;co-extrusion;composite pipe;properties

2017-03-23

楊寶生(1978—)，遼寧沈陽人，工程師，主要從事塑料加工和改性研究。

TQ320.721

A

1008-021X(2017)10-0043-02