استاتیک میکسر با متریال پلی اتیلن (PE): اصول کار، ویژگی‌ها و کاربردها

对于大尺寸，我们通常使用静态聚乙烯 PE 混合器进行一般应用。这种材料比 PVC 便宜，大尺寸时会很明显。

介绍

静态混合器是各种工业过程中用于混合液体、气体和固体颗粒的重要工具。这些搅拌器由于其简单、高效的设计而被广泛应用于许多行业。聚乙烯（PE）材料由于其独特的性能，是静态混合器制造中最广泛使用的材料之一。在本文中，我们研究了聚乙烯材料静态混合器的工作原理、特点和应用。

静态混合器的工作原理

静态混合器的定义

静态混合器是一种无需移动部件即可混合材料的混合装置。这些装置由位于管或室内的一组固定混合元件组成。当材料通过这些元素时，由于方向和分支的无数变化，它们会均匀混合。

静态混合器性能

搅拌器的静态操作基于流体动力学和流体流动的原理。搅拌器内的混合元件旨在将材料流有序地分成几股较小的流，然后将这些流合并在一起。该过程使材料混合均匀。静态混合器通常不需要外部动力，仅利用物料流的能量进行操作。

聚乙烯（PE）材质

什么是聚乙烯？

聚乙烯是一种热塑性聚合物，由于其独特的性能而被用于许多工业应用。聚乙烯是一种具有高耐化学性、耐热性和抗冲击性的塑料材料。该材料具有优异的机械和化学性能，使其成为静态混合器构造的主要选择之一。

聚乙烯（PE）的特性

高耐化学性：聚乙烯对多种化学品和溶剂具有很高的抵抗力，这有助于提高搅拌器的使用寿命。
耐热性：聚乙烯具有良好的耐热性，能够在不同温度下发挥作用。
重量轻：由于重量轻，聚乙烯有助于减轻搅拌器的整体重量，使其更易于运输和安装。
机械强度：聚乙烯具有良好的机械强度和抗冲击性，有助于提高搅拌器的耐用性和效率。
不吸湿：聚乙烯具有防水性能，不吸收水分，有助于提高搅拌机的性能和使用寿命。

聚乙烯（PE）材质混合机静态特性

1.耐腐蚀

聚乙烯材料制成的静态混合器的突出特点之一是其具有很强的耐腐蚀性。这些搅拌器可以承受各种材料的化学作用，并防止因腐蚀造成的降解和损坏。

2. 高精度

采用聚乙烯材料制成的静态混合器，混合物料的精度高。这些搅拌机可以均匀、一致地混合材料，有助于提高工艺的效率和准确性。

3.使用寿命长

由于聚乙烯具有优异的机械和化学性能，由这种材料制成的静态混合器使用寿命很长。此功能有助于减少搅拌器的维修和更换需求并降低维护成本。

4.性能稳定

采用聚乙烯材质的静态混合器性能稳定可靠。这些搅拌器可以在恶劣的工作条件和不同的温度下表现良好，提供均匀的材料流。

5. 与各种化学品的相容性

聚乙烯与各种化学品有很高的相容性。此特性使得静态混合器能够很好地混合各种化学品，甚至是腐蚀性和敏感性材料。

采用聚乙烯（PE）材料的静态混合器应用

1.化学工业

在化学工业中，聚乙烯材质的静态混合器用于混合各种化学品，包括酸、碱和溶剂。这些搅拌器的高耐化学性和混合精度有助于提高化学过程的效率和质量。

2. 石化行业

在石化行业中，聚乙烯材质的静态混合器用于在生产和精炼过程中混合化学品和添加剂。这些搅拌器由于其具有很强的耐化学性和在恶劣条件下运行的能力，在该行业中得到了广泛的应用。

3.制药行业

在制药行业中，采用聚乙烯材质的静态混合器用于混合药品和敏感溶液。这些混合器的高精度和化学兼容性有助于提高药品的质量和安全性。

4.食品饮料行业

在食品和饮料行业中，聚乙烯材质的静态混合器用于将添加剂和防腐剂混合到生产过程中。这些搅拌器由于其具有很强的耐化学性并且能够在各种温度下运行，因此在该行业中非常有用。

5.水和废水处理

在水和废水处理系统中，采用聚乙烯材料的静态混合器用于混合氯、阻垢剂和防污剂等化学物质。这些搅拌器有助于改善水质并减少沉积物和腐蚀引起的问题。

使用聚乙烯（PE）材质静态混合器的优势

1.提高效率和准确性

使用聚乙烯材料的静态混合器有助于提高材料混合过程的效率和准确性。这些搅拌机可以均匀、一致地混合材料，从而提高性能并减少材料浪费。

2.降低维护和维修成本

由于聚乙烯材质的搅拌器具有较高的阻力和较长的静态寿命，因此减少了搅拌器的维修和更换需求。此功能有助于降低维护和维修成本并提高经济效率。

3. 提高安全性和可靠性

采用聚乙烯材料制成的静态混合器具有很强的耐腐蚀性和化学相容性，因此非常安全可靠。此功能有助于降低化学品泄漏和搅拌器故障的风险，提供稳定可靠的性能。

4.环境兼容性

聚乙烯作为一种耐用且耐磨的塑料材料，具有很高的环境兼容性。使用聚乙烯材质的静态混合器有助于减少有害化学物质的使用，减少环境污染。

聚乙烯（PE）

聚乙烯材料采用源自天然气的原材料，通过两种主要的聚合工艺生产而成。

低压聚合过程产生具有短侧支的线性聚合物链。通过在聚合过程中改变与乙烯一起使用的共聚单体的量来实现所得聚合物的密度变化。

高压聚合过程会产生具有高度发达侧支的聚合物链。通过改变聚合过程中的温度和压力来实现所得聚合物的密度变化。

聚乙烯材料的物理特性因等级或类型而异，可以通过改变密度和分子量分布来改变。一般物理性质如下表所列。

管道和配件系统中使用大量等级的聚乙烯材料，并且针对特定应用设计特定的性能。您可以从 Vinidex 获得有关每次安装最有效选择的指导。最常见的聚乙烯材料类型如下：

低密度聚乙烯（LDPE）

LDPE 具有高度支化的链结构，其中混合了小侧链和大侧链。 LDPE的密度在910-940 kg/m3之间，且LDPE在低温下表现出高柔韧性和性能保持性。

LDPE 在管道中的主要应用是直径最大为 32 毫米的微灌管或滴灌管。

LDPE 材料可以用弹性体（改性橡胶）进行改性，以在管道在开放环境中运行并输送农用化学品的精细灌溉应用中提供抗环境应力开裂 (ESCR) 值。

线性低密度聚乙烯（LLDPE）

LLDPE 的链结构侧支较少，分子量分布较窄，因此与 LDPE 材料相比，其 ESCR 和拉伸性能有所改善。 LLDPE 材料可以作为单一聚合物或与 LDPE 的混合物使用，在微灌溉应用中充分利用该材料的灵活性。

PE80和PE100

最早在工程应用中的聚乙烯管道材料是50型高密度聚乙烯（HDPE），其长期拉伸应力为50MPa。随后，中密度聚乙烯（MDPE）材料因其柔韧性、延展性、抗缓慢裂纹增长性和抗裂纹扩展性而被用于管道，与以前的高密度材料相比，其管道性能有所改善。

目前使用的第二代和第三代聚乙烯管道材料可能是中密度或高密度材料，现在被称为最低要求强度（MRS）。 PE80 管材的 MRS 为 8.0 MPa，PE100 管材的 MRS 为 10.0 MPa。聚乙烯管道广泛应用于供水、污水、燃气管网、小直径盘管、可移动灌溉盘管、电气和通信管道以及采矿和工业应用等压力和非压力应用。

材料分类和应力回归

静水设计应力

允许的静水设计应力基于最低要求强度 (MRS)，而最低要求强度又是从应力回归曲线中获得的。

应力回归曲线是通过对管道样本进行短期和长期压力测试生成的。由于施加应力的对数和失效时间的对数之间存在线性关系，因此绘制测试点并推断到任意选择的 50 年点。

在某些情况下，特别是在较高温度下，回归曲线的斜率会发生突然变化，称为“膝盖”。如下图所示，膝盖代表了从延性破坏模式到脆性破坏模式的转变。

不同测试温度下的曲线之间的关系使得可以根据已知的高温位置预测 20°C 时的膝盖位置。这反过来又可以预测 20°C 时的延展寿命。

预测的环应力值（97.5% 预测下限）在第 50 年时确定。因此，根据材料的最低要求强度 (MRS)，即 8.0 或 10.0 MPa，将 PE 化合物分类为 PE 80 或 PE 100。

静水设计应力是通过将不小于 1.25 的系数应用于 MRS 值而获得的。需要强调的是，应力回归曲线仅构成设计的基础，不能预测系统寿命。

应力回归曲线

例如，要设计具有给定压力和直径所需厚度的管道，可应用以下公式：

σ=MRS/C

σ = P(De)/2e

聚乙烯材料的性能方面

耐磨性

聚乙烯管道中液体或气体载体输送固体会导致管道内壁磨损，特别是在弯头或接头等高流量点。 Vinidex 聚乙烯管道具有高耐磨性、柔韧性、轻质性和强度，广泛应用于输送泥浆和矿山尾矿等应用。磨损是由于管壁和输送颗粒之间的摩擦而发生的。管道壁磨损的实际数量和速度由以下因素综合决定：

固体的比重
浆料中固体含量
固体颗粒的形状、硬度和大小
流体速度
聚乙烯管材材质等级

这些参数的相互作用意味着只有在规定的操作条件下对特定浆料进行磨损率测试时，才能进行磨损率的任何预测。在不同的试验条件下，不同管道材料的相对等级可能会发生变化，应尽可能进行试验。

一般来说，聚乙烯管道比钢、球墨铸铁、玻璃钢、石棉和纤维增强水泥管道具有更高的耐磨性，为磨料浆安装提供了更具成本效益的解决方案。英国、德国和美国已经开展了实验室测试计划，使用滑动和旋转管表面对不同材料进行相对磨损比较。图中显示了使用达姆施塔特 (德国) Kirchmer 方法并由 Meldt (Hoechst AG) 报告的实验程序的结果，该程序针对的是固体含量为体积 46%、流速为 0.36 m/s 的石英砂水浆。如图2.2所示。

这些试验是在多种材料上进行的，证明了聚乙烯管材料优异的耐磨性。同样，Boothroyde 和 Jacobs (BHRA PR 1448)1 使用浓度范围为 5–10% 的铁矿石浆进行了闭环测试，发现 PE 在耐磨性方面优于低碳钢和石棉水泥。对于大多数等级而言，MDPE 和 HDPE 之间的耐磨性差异并不显著。

涉及浆料管线流动方向改变的配件的设计非常重要。方向变化的速度越慢，磨损量越少。弯曲时应采用较大的中心线半径。如果可能的话，应使用至少为管道直径 20 倍的半径，以及长而直的无缝长度。

实际上，通过使用可拆卸接头定期旋转聚乙烯管道段以使磨损均匀分布在管道圆周上，可以延长聚乙烯管道的有效寿命。

风化

当管道存放在暴露的地方时，由于紫外线辐射、温度升高和湿度的共同作用，塑料的表面会因降解或氧化而发生风化。

所有 Vinidex 聚乙烯管道系统都含有抗氧化剂、稳定剂和颜料，以在澳大利亚的建筑条件下提供保护。黑色聚乙烯管道含有炭黑，它既可作为颜料，又可作为紫外线稳定剂，这些管道在储存和外部使用时不需要额外的保护。

白色、蓝色、黄色或紫色等其他颜色不具有与黑色颜料系统相同的稳定性，并且为了最佳地保留性能，暴露期应限制为两年。采用这些涂料体系，外表面氧化层的形成速度比炭黑稳定的 PE 管道更快。对于超过两年的暴露时间，应采取覆盖等额外保护措施。

如果需要使用非黑色管道进行长期暴露服务，请联系 Vinidex 寻求建议。有关聚乙烯管道风化的更多信息，请参阅技术说明 VX-TN-6C《聚乙烯管道风化》。

影响

当周围土壤受到严重污染时，聚乙烯管道系统可能会受到外部污染源的渗透。渗透很复杂，取决于土壤类型、污染物浓度、温度、扩散、管道直径和壁厚以及管道内的流速等因素。非极性、低分子有机化合物是渗透聚乙烯管壁最快的化合物。因此，当遇到浓度足够高的脂肪族烃、氯化烃和烷基苯等物质时，应考虑使用不透水管道。如果怀疑有污染，应进行土壤采样，对于饮用水输送管线，在发现大量污染的地方应实施聚乙烯管道保护。

生物抗性

聚乙烯管道可能会受到蚂蚁或啮齿动物等生物的损害。抗攻击性取决于所用聚乙烯的硬度、聚乙烯表面的几何形状和安装条件。由于 LDPE 的壁相对较薄且硬度较高，使用 LDPE 材料的小直径灌溉应用可能会受到蚂蚁或白蚁的侵袭。在这些情况下，应使用常规杀虫技术处理蚂蚁源头。 MDPE 和 HDPE 材料的硬度值均高于 LDPE，并且与 PE63、PE80 和 PE100 应用中使用的更厚的管壁部分相结合，可提供整体坚固的解决方案。在小直径管道中，薄壁部分严重时会被白蚁破坏。然而，PE 不是食物来源，并且 PE 中通常归因于白蚁侵蚀的损害随后又归因于其他来源的机械损害。聚乙烯管道系统通常不会受到陆地和海洋应用中生物体的影响，并且聚乙烯管道表面的石蜡性质可以延缓使用过程中的海洋生长。

电导率

Vinidex 聚乙烯管道不导电，不能用于电接地或静电放电目的。

当使用聚乙烯管道替代现有的金属水管时，设计人员应考虑用于接地或腐蚀控制目的的现有系统。在这些情况下，应咨询适当的电力供应部门以确定他们的需求。

静电

由于搬运、气流、压缩和吹扫过程中的摩擦，聚乙烯管道表面可能会积聚静电。

在干燥、多尘或爆炸性环境中，必须评估电位的产生，并采取安全的静电耗散措施，以防止任何爆炸的可能性。

防火等级

聚乙烯管道系统支持燃烧，因此不适合在没有足够保护的建筑物的防火区域使用。聚乙烯材料的单独防火等级指数可根据 AS1530 的要求通过测试确定。