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共擠POE增強(qiáng)塑料復(fù)合耐磨管道

耐磨管道是管道行業(yè)中一個(gè)十分重要的細(xì)分市場(chǎng)，耐磨管道主要用于氣力、泵送漿體等物料的輸送管道。由于輸送介質(zhì)具有硬度高，流速快，流量大等特點(diǎn)，耐磨管能有效降低輸送介質(zhì)長(zhǎng)期持續(xù)對(duì)管壁產(chǎn)生沖擊、磨損、腐蝕等使管道產(chǎn)生疲勞致使?jié)u漸被磨穿的速度。耐磨管道廣泛應(yīng)用于化工：如煤粉、硅粉、鹽漿、堿漿等固液混合物輸送管道；電力：如火電廠除灰、排渣、送粉、回粉、脫硫用工藝管道；冶金：如精礦漿、尾礦長(zhǎng)距離管道輸送，選礦廠礦物及溶劑工藝管道；水泥：如旋窯濕法生產(chǎn)線的生料漿輸送、煤粉輸送、提升機(jī)的下料、成品水泥氣力輸送裝卸、混凝土輸送管道；糧食：如小麥、谷粒、谷殼等的風(fēng)送管道等等。

由于鋼管的耐腐蝕性能和耐磨性能都較差，耐磨管道行業(yè)一直以來(lái)都在尋求新的化學(xué)管道以解決對(duì)耐磨性能的要求。國(guó)外主要采用鋼管內(nèi)襯橡膠或聚氨酯彈性體（TPU）的辦法來(lái)生產(chǎn)耐磨管，其工藝流程較復(fù)雜，工藝要求較高，成本也較高，主要原因是交聯(lián)橡膠或交聯(lián)TPU與鋼管表面的粘接強(qiáng)度必須依靠非常嚴(yán)格的材料選擇和工藝要求來(lái)保證。這種鋼襯橡膠/TPU的耐磨管道在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用過(guò)程中，常因質(zhì)量不穩(wěn)定而發(fā)生膠層與鋼管脫層進(jìn)而造成管道堵塞的問(wèn)題，這一問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了襯膠鋼管在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)研發(fā)了多種材質(zhì)的耐磨管道，如：合金鋼管、合金雙金屬?gòu)?fù)合管、內(nèi)襯陶瓷復(fù)合管、鑄石復(fù)合管等，而發(fā)展最為迅速的是超高分子量聚乙烯（UHMWPE）管道。

UHMWPE是由乙烯、丁二烯單體在催化劑的作用下，聚合而成的平均分子量大于150萬(wàn)的熱塑性工程塑料。該材料綜合性能優(yōu)越，具有自潤(rùn)滑性、抗沖擊性、耐低溫、耐腐蝕，耐磨性能優(yōu)于聚四氟乙烯、尼龍、碳鋼等材料，能適應(yīng)水質(zhì)流體、固體顆粒、粉體、漿體等的輸送。但是，由于UHMWPE的分子量極高，本身幾乎不具備流動(dòng)性能，加工極為困難，用于管道生產(chǎn)的UHMWPE原料實(shí)際上都是經(jīng)過(guò)改性處理后的超高改性材料，而在改性過(guò)程中加入的各種不同種類(lèi)和不同用量的添加劑，使市售的UHMWPE管不論是性能還是價(jià)格都相去甚遠(yuǎn)。

瑞鈦管道公司開(kāi)發(fā)了一種新型的聚烯烴彈性體復(fù)合耐磨管道，其特點(diǎn)是共擠聚烯烴熱塑性彈性體（POE）為內(nèi)層，與鋼絲（或璃玻纖維繩）增強(qiáng)高密度聚乙烯（HDPE）復(fù)合成型的復(fù)合管道。這種管道既保持了HDPE管的易加工性和優(yōu)良的物理機(jī)械性能，又具有很好的耐磨性能。這種管道的問(wèn)世為耐磨管道行業(yè)提供了一種高性價(jià)比的新選擇。

新型熱塑性彈性體(POE)

聚烯烴彈性體(Polyolefin elastomer)簡(jiǎn)稱(chēng)POE是指兼具橡膠彈性和塑料可加工性的一大類(lèi)材料。POE是具有乙烯、丙烯、硅氧烷三元結(jié)構(gòu)的一種新型熱塑性彈性體材料。表1是POE的物性指標(biāo)及典型值。

表1 POE物理性能

POE作為一種新型耐磨材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

· 具有優(yōu)異的抗磨耗性能，特別適用于砂漿、水泥、礦渣等輸送管道。

· 流動(dòng)性好，適用于各種通用擠出機(jī)。

·與聚乙烯、聚丙烯等管道料的相容性好，擠出速度匹配，適用于雙層或多層共擠。

·具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能。

·衛(wèi)生安全，不含任何有毒有害添加劑，符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

固體物料特征：

粒徑和粒級(jí)組成、顆粒形狀、硬度、密度；

流動(dòng)情況、流態(tài)、濃度、流速；

管道材料類(lèi)型。

從上述各種對(duì)比試驗(yàn)中，不難看出以下結(jié)果：

1、砂漿中的固體顆粒越大、硬度越高、形狀越尖銳，則對(duì)材料的磨蝕越大。

2、砂漿沖刷的線速度越大，材料磨耗越大。

3、與塑料相比，橡膠和彈性體材料（耐磨橡膠、TPU和POE）耐沖擊磨損的能力更強(qiáng)，所以表現(xiàn)出更好的耐磨性能，而POE是所有試驗(yàn)樣品中耐磨性能最好的一種彈性體材料。

4、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一種具有自潤(rùn)滑性能的耐磨塑料，但由于其抗沖擊性能不及橡膠和彈性體材料，所以在對(duì)抗沖擊磨損要求較高的砂漿管道輸送相關(guān)試驗(yàn)中，雖然其耐磨性能優(yōu)于HDPE和普通鋼材，但不及耐磨橡膠、TPU和POE。UHMWPE更適用于在以滑動(dòng)磨擦為主要受力方式的應(yīng)用場(chǎng)所。

5、普通HDPE材料與鋼材相比其耐磨性能并無(wú)優(yōu)勢(shì)，但由于HDPE對(duì)水及酸堿鹽的抗腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋼材，所以HDPE管表現(xiàn)出比鋼管更好的耐磨性能，這是因?yàn)殇摬牡哪透g性能差所致。

6、POE是一種耐磨性能優(yōu)異的熱塑性彈性體材料，其耐磨機(jī)理與耐磨橡膠和TPU彈性體相似，一方面通過(guò)彈性形變化解固體顆粒的沖擊能量，另一方面，當(dāng)尖銳顆粒劃傷材料表面后，彈性體能有效地阻止裂紋的延伸。

7、POE比耐磨橡膠和TPU表現(xiàn)出更優(yōu)秀的耐磨性能，是因?yàn)镻OE的強(qiáng)度（≥20）和伸長(zhǎng)率（≥600%）遠(yuǎn)高于耐磨橡膠，也略高于TPU所致。

8、TPU是一種耐磨性能優(yōu)良的彈性體材料，但因分子極性較強(qiáng)，其吸水率較高，抗水解性能也不好，所以在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)工藝要求較高，產(chǎn)品質(zhì)量控制難度較大。POE是聚烯烴類(lèi)彈性體材料，是非極性材料，與HDPE、PP化學(xué)性質(zhì)相近，更適合應(yīng)用于水介質(zhì)的輸送管道，而且POE可方便地使用普通擠出機(jī)與HDPE、PP實(shí)現(xiàn)復(fù)合共擠，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量保證可靠。所以與TPU相比，POE具有更高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。