杨宝生

(沈阳福隆兴管业有限公司，辽宁 沈阳 110142)

地面辐射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的制备与性能研究

杨宝生

(沈阳福隆兴管业有限公司，辽宁 沈阳 110142)

以尼龙6(PA6)作为内层，以线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LLDPE-g-MAH)粘结树脂作为中间层，与耐热聚乙烯(PE-RT)通过共挤机头采用三层共挤工艺来制备地面辐射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材，介绍了共挤复合管材的原料和设备选择及工艺设定，表征了复合管材的物理力学性能。经产品试制和检验表明：PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的表面光滑平整，流体阻力降低了25.8%，拉伸强度提高了15%，95℃爆破压力提高了37.8%，改善了耐热聚乙烯(PE-RT)单层管道易结垢堵塞和耐热强度不足的问题，而且该复合管材工艺简单易于生产。

尼龙6;耐热聚乙烯;共挤;复合管材;性能

地面辐射采暖是一种舒适、卫生的采暖方式，而且不占用室内空间,其中低温热水地面辐射供暖占据地面辐射采暖市场的主导地位，PE-RT管材以其具有较高的耐温性(与普通聚乙烯相比)、柔韧性好、可热熔连接、可回收利用、工艺简单等优势而被广泛使用。但是管道要经常清洗，否则易堵塞造成室内温度不达标，加之受整个供热管网温度和压力波动的影响，当温度过高、压力过大时易造成管路破裂渗漏。PA6是目前聚酰胺塑料中产量最大的品种之一，它具有弹性好、力学强度高、韧性好、耐磨和自润滑性能优良、耐油性和化学稳定性好、易于成型加工等优良的综合性能[1]，而且耐温120℃[2]，屈服强度高，安全卫生，用于地热管的内层可大大减小流体阻力，提高管材的耐热和承压性能。

1 实验部分

1.1 原材料选择

1.1.1 内层PA6的选择

管材的内层较薄，而且要求光滑，易于挤出，因此我们选择挤出级高黏度的PA6树脂，牌号为BL1340H，相对黏度3.35，中石化巴陵分公司。

1.1.2 耐热聚乙烯的选择

耐热聚乙烯(PE-RT)为管材的主体层，要求耐热性好、导热系数高、长期耐水压性能好，选择市场上常用的XP9000，熔体流动速率(MFR)0.6g/10min(190℃，2.16kg)，韩国大林。

1.1.3 粘结树脂的选择

粘结树脂要求与聚乙烯和尼龙都要有很好的粘附性，在PE分子链上引入MAH后再与PE熔融共混，这些活性基团可与PA6末端的氨基实现反应增容，提高两相界面的粘结力[1]，因此选择LLDPE-g-MAH作为PA6层和PE-RT层的中间粘结层，牌号为NF308H，熔体流动速率(MFR)1.3g/10min(190℃，2.16kg)，三井化学。

1.2 生产设备选择

生产设备选择宁波方力生产的三层共挤管材生产线，挤出机参数如下：PA6层螺杆直径45mm，长径比L/D=30。粘结树脂层螺杆直径30mm，长径比L/D=30。PE-RT层螺杆直径60mm，长径比L/D=33。机头采用三层共挤螺旋式复合机头。

1.3 生产工艺

PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的工艺流程图和工艺参数如图1和表1。

图1 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤 复合管材的工艺流程图表1 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT 共挤复合管材的工艺参数

工艺要求内层PA6中间层粘结树脂外层PE-RT干燥温度/℃时间/h908806--加工温度/℃机筒1机筒2机筒3机筒4连接体210220230240245180190190200210180190200200210机头1机头2机头3机头4230230220210螺杆转数/(r·min-1)24．939．328．2牵引速度/(m·min-1)10

1.4 测试仪器

管材静液压试验机，XGY-10，承德市德盛检测设备有限公司；电子万能试验机，DWD-20，承德市德盛检测设备有限公司；熔体流动速率仪，XNR400B，承德市德盛检测设备有限公司；分析天平，TG328A，承德市德盛检测设备有限公司；冲片机，JC-1025，江都市精诚测试仪器厂。

1.5 试样制备

(1)管材制备，用1.1～1.3所述的原料、设备和工艺制备dn20S4的管材，内层PA6厚度0.2mm，粘结树脂层0.2mm，PE-RT外层2.0mm。

(2)拉伸试样的制备，从做好的管材试样上取样，用冲片机制成GB/T8804.3-2003标准要求的类型2哑铃型试样。

(3)耐压试样，从做好的管材试样中取样。

1.6 性能测试

(1)水力损失测试，各取100m长的PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材和普通单层PE-RT管材，向管材内通入20℃的水，水流速为0.1L·s-1，用压差计测量管材两端的压差。

(2)拉伸性能按GB/T8804.3-2003测试，试验温度25℃，拉伸速率50mm/min。

(3)管材耐压性能按GB/T 6111-2003测试，试验温度95℃，静液压应力4.0MPa，试验介质为水。爆破压力试验按GB/T15560-1995测试，试验温度95℃，试验介质为水。

2 结果与讨论

2.1 复合管材表面光洁度及流体阻力性能指标

由图2可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的内壁光亮平滑，由于PA6具有良好的自润滑性和加工性，而且合适的芯模温度可提高管材内壁的光滑度。由表2也可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的流体阻力较普通PE-RT管材降低了25.8%。光滑的内表面可在一定程度上减少结垢，降低了管道堵塞的几率。

图2 PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材图片表2 管材水力损失

管材测试条件水利损失/kPa复合管材流量0．1L·s-1，管长100m23普通单层管材流量0．1L·s-1，管长100m31

2.2 复合管材力学性能

由表3可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的拉伸强度较单层PE-RT管材提高了15%，主要因为PA6的拉伸强度比PE的高，所以PA6层在一定程度上对管材起到了增强作用。复合管材的断裂伸长率没有太大变化，是因为复合管材的主体材料为PE，即便是PA6层产生断裂，但PE具有较高的韧性，可在外力作用下继续形变。

表3 管材的拉伸性能

2.3 复合管材的耐压性能

由表4可以看出，PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的耐压性能复合标准GB/T28799.2-2012的要求，未破裂，未渗漏。95℃的爆破压力比普通单层PE-RT管材提高了37.8%，主要由于PA6的耐热性和强度高于PE，而且处于最内层，直接与介质接触，影响了管材的高温耐压性能，大幅度提升了管材的高温耐压强度。

表4 管材的耐压性能

3 结论

(1)PA6作为复合管材的内层，明显改善了管材内壁的光滑度，流体阻力降低了34.8%，可在一定程度上防止管材结垢堵塞。

(2)在总壁厚相同的情况下，PA6层提高了管材的力学强度，拉伸强度提高了15%，而断裂伸长率损失不大，并未对管材的柔韧性造成影响。

(3)PA6作为复合管材的内层，提高了管材的耐温性和耐内压性，95℃爆破压力提高了37.8%，提高了管材使用的安全系数。

[1] 刘 歌，曹新鑫，罗四海，等.尼龙6共混改性研究进展[J].塑料包装，2013,23(4):15-20.

[2] 梁多平，严志强. 尼龙6/粘接聚乙烯/聚乙烯共挤出复合薄膜的研制[J]. 塑料工业》, 1998(6):36-37.

(本文文献格式：杨宝生.地面辐射采暖用PA6 / LLDPE-g-MAH/PE-RT共挤复合管材的制备与性能研究[J].山东化工，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

杨宝生(1978—)，辽宁沈阳人，工程师，主要从事塑料加工和改性研究。

TQ320.721

A

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