一種複合給水管及其製備工藝的製作方法

2023-04-27 08:25:26 1

本發明涉及管材領域，特別涉及一種複合給水管及其製備工藝。
背景技術：
：在建築材料中，塑料管作為鍍鋅鋼管替代品的新一代給水管，在給水質量上發生了一次巨大的飛躍。現有的市售的塑料給水管種類繁多，塑料給水管材主要有：聚丁烯管(PB)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)、氯化聚氯乙烯管(CPVC)、硬聚氯乙烯管(UPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)、交聯聚乙烯管(PEX)、聚內烯管(PP-R，PP-C)等。這些新型材料的各種優點，在施工和使用中的優越性遠遠超過鍍鋅鋼管，為工程建設的給水管材的使用提供了更多的選擇。設計施工單位在選擇給水管材的時候，可以根據建築物的功能、性質及規格檔次等方面來考慮，最終選擇一種可利用的合適管材。然而隨著人們生活水平的提高，單純的用於給水的管道已經不能滿足人們的生活需求，而需要一種功能性更加豐富的給水管。技術實現要素：針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種複合給水管，該複合給水管使用時功能性豐富。本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種複合給水管，包括本體，所述本體由內至外依次包括有抗菌層、靜音層、耐衝擊層和抗紫外層；所述抗菌層、靜音層、耐衝擊層、抗紫外層均包括如下重量份數的組分，50～90份均聚聚丙烯，20～40份嵌段共聚聚丙烯，1～5份茂金屬，1～5份穩定劑，1～5份潤滑劑，40～50份填料，3～4份改性助劑，1～2份稀土鋁酸酯偶聯劑；所述抗菌層中還包括有5～10份抗菌劑，5～10份沸石；所述靜音層還包括有1～5份碳黑，1～5份硫酸鋇母料，1～2份淺色母；所述耐衝擊層還包括有1～5份碳纖維，1～5份碳黑，10～15份增韌劑，1～2份深色母，1～3份硼酸鋁晶須；所述抗紫外層還包括有1～2份紫外線穩定劑，1～2份淺色母，1～5份抗氧劑，1～5份炭黑。通過上述技術方案，設置的複合給水管的由內至外的抗菌層、靜音層、耐衝擊層、抗紫外層能夠分別起到抗菌、靜音、耐衝擊、抗紫外、抗氧化的作用效果，與一層的水管起到同樣作用效果比較，設置的複合的水管能夠使得抗菌、靜音、耐衝擊和抗氧化的作用效果更加優良；設置的抗菌層、靜音層、耐衝擊層和抗紫外層中的均聚聚丙烯有單一的丙烯單體聚合而成，分子鏈中不含乙烯單體，因此分子鏈的規整度很高，因此材料的結晶度高、輕度比較好，但是衝擊性能較差，所以在材料中加入嵌段共聚聚丙烯，嵌段共聚聚丙烯(PPB)大多採用丙烯和少量乙烯共聚而成，分子鏈上有一定長度的乙烯鏈段，這種結構使PPB的韌性大幅度提高，但是材料的力學強度和耐熱性有所下降，將均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯混合後共混體系的結晶溫度和結晶度都有所下降，球晶尺寸明顯減小，界面模糊，兩相結合力更好，衝擊強度大幅度提高，斷裂伸長率和耐衝擊強度也有明顯的增加；加入的茂金屬能夠增強材料的成型性，使得加工更加方便；加入的穩定劑能夠使得材料的加工穩定性更加優良；然後加入的潤滑劑能夠使得各組分間混合均勻，則利用材料生成的給水管材質就會比較均勻；加入的填料能夠減小主要成分的加入量，降低經濟成本；加入的改性助劑能夠使得組分間的交聯性更加優良；加入的偶聯劑也能夠使得各組分間的交聯性優良，粘結性較強，則利用該組分生成的給水管質量優質；在抗菌層中加入的抗菌劑還能夠起到抑菌和殺死微生物的作用效果，減少水管中細菌的滋生，則通過該給水管輸送的水質就會比較優良；加入的沸石其表面具有較多的空腔，則能夠在空腔中吸附大量的抗菌劑和聚丙烯的混合物，一方面材料的穩定性高，另一方面抗菌劑吸附的牢固，不易被水衝走，則抗菌性能持久且優良；然後靜音層中加入的炭黑能夠增強材料的耐老化性，然後加入的硫酸鋇母料具有優良的降噪效果，其與炭黑共同作用能夠使得降噪的效果更加優良；然後加入的淺色母就能夠將抗菌層與靜音層區別開；然後耐衝擊層中加入的碳纖維能夠增強材料的結構強度，然後加入的炭黑能夠增強抗老化性，還能使得材料分散更均勻，加入的增韌劑能增強材料的韌性，韌性優良，則抗衝擊性能也就比較優良，然後加入的深色母能夠將靜音層與耐衝擊層區別開；然後加入的硼酸鋁晶須性能穩定、機械性能優越、可適用性強，能增強給水管的拉伸強度；最後在抗紫外層中加入的紫外線穩定劑能夠使得材料的抗紫外線能力增強，然後加入的淺色母一方面淺色母抗紫外線的能力更強則抗氧化效果更加優良；然後加入的抗氧劑能夠增加抗氧化性能；加入的炭黑同樣能夠增強抗老化性，而且使得材料分散更均勻。本發明進一步設置為：所述穩定劑選擇硬脂酸與水溶性稀土無機鹽經過混合加工而成的稀土複合穩定劑。通過上述技術方案，稀土熱穩定劑具有無毒、無味、加工性能好的優點，混合的硬脂酸酯和水溶性稀土無機鹽組成的稀土複合穩定劑較之單獨的稀土穩定劑複合穩定劑的熱穩定性更加優良。本發明進一步設置為：所述潤滑劑選擇脂肪酸鈣，微晶蠟和聚乙烯蠟中的至少一種。通過上述技術方案，脂肪酸鈣具有良好的抗水性，通水不易乳化變質，而且能夠起到增稠的作用效果；微晶蠟是從石油蒸餾後留下的渣油中分離出來的，具有光澤好，熔點高，色澤淺的特點，結構緊密，堅而滑潤，用作潤滑劑不僅能使得各組分間分布均勻，而且能夠使得材料比較光滑，亮度好；聚乙烯蠟具有優良的耐寒性、耐熱性、耐化學性和耐磨性，粘度低，軟化點高，硬度好，對色母的分散性而具有優良的作用效果，而且耐光和化學型能好。本發明進一步設置為：所述填料選擇滑石粉、納米二氧化鈦、納米氧化鋁和硫酸鋇中的至少一種。通過上述技術方案，加入的滑石粉能夠增強材料的剛性、硬度、耐熱性和尺寸穩定性；加入的納米二氧化鈦屏蔽紫外線的作用效果強，有良好的分散性和耐候性，還具有抗菌、自潔淨、抗老化性能；納米氧化鋁可增加材料的耐磨性、韌性，而且還能提高材料的光潔度，冷熱疲勞性；加入的硫酸鋇不溶於水，化學惰性強，穩定性好，耐酸鹼，比重高，白度高，能吸收有害射線。本發明進一步設置為：所述改性助劑為甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物。通過上述技術方案，甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物的加入能夠使得聚聚聚丙烯材質的給水管的結構強度，耐化學腐蝕性，易老化性能均得到有效的改善，形成的給水管的綜合性能明顯增強。本發明進一步設置為：所述抗菌劑選擇納米二氧化鈦光催化性抗菌劑。通過上述技術方案，納米二氧化鈦光催化性抗菌劑抗菌能力強，具有優良的抗菌效果，其本身不會向其他抗菌劑那樣隨著抗菌劑的使用逐漸消耗而降低抗菌效果，具有持久的抗菌性能。本發明進一步設置為：所述增韌劑選擇MBS增韌劑。通過上述技術方案，MBS增韌劑常溫增韌效果和低溫增韌效果均很優異，既使在-40-50℃下，也能使被增韌材料保持韌性；且對其它力學性能影響很小，綜合性能優異，增韌的給水管著色能力極佳，可減少色粉的加入量，利用MBS增韌劑增韌的材料耐應力開裂性好。本發明進一步設置為：所述紫外線穩定劑為光穩定劑LQ-292、光穩定劑765兩者任意比例的組合。通過上述技術方案，光穩定劑LQ-2922是一種受阻胺光穩定劑，添加了該組分的抗紫外層能夠使得材料在暴曬的條件下，較難產生龜裂、斑點、爆裂和表面剝離，融合性好；光穩定劑765能夠有效的避免材料變色，光穩定劑LQ-292和光穩定劑765配合使用能夠對熱氧降解及紫外線光照提供有效保護。本發明進一步設置為：所述抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸雙十八醇酯中的至少一種。通過上述技術方案，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚能夠用作抗氧劑和穩定劑，用於淺色的抗紫外層其抗氧化效果更加優良；硫代二丙酸雙十八醇酯用作抗氧劑使用時能保護材料的不易發生變色，不汙染，而且硫代二丙酸雙十八醇酯與2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚具有協同的作用效果，使得抗氧化性能更加優良。本發明又一發明目的，一種複合給水管的製備工藝，其特徵是：包括如下的製備步驟，步驟1：按照重量份稱取抗菌層、靜音層、耐衝擊層和抗紫外層物料；步驟2：將抗菌層、靜音層、耐衝擊層和抗紫外層物料分別加入至四個高低速混合機組的高混鍋中，高速熱混10～15分鐘，熱混到100℃～125℃時取出；步驟3：將抗菌層物料、靜音層物料、耐衝擊層物料、抗紫外層物料混合後的原料分別放入冷拌鍋中，冷混到45～55℃時出料，分別得抗菌層混配料、靜音層混配料、耐衝擊層混配料、抗紫外層混配料；步驟4：步驟4：擠出管材：分別將抗菌層混配料、靜音層混配料、耐衝擊層混配料、抗紫外層混配料加入至四複合擠出機的四個加料鬥中，同時擠出抗菌層、靜音層、耐衝擊層、抗紫外層，其中擠出機各區溫度設置為160～220℃；步驟5：將將擠出的包含抗菌層、靜音層、耐衝擊層、抗紫外層四層的複合給水管送入真空定型機中定型；步驟6：將定型後的複合給水管放在冷卻水中冷卻至25℃以下；步驟7：將複合給水管放入牽引機中牽引。通過上述技術方案，步驟2中的物料經過高溫混合能夠使得個組分間混合均勻，再經過步驟3中的冷混能夠使得材料的韌性增強，然後利用四複合擠出機擠出形成符合給水管，各層之間交聯性能優良，之後經過冷卻水冷卻的複合給水管冷卻速度快，則定型也就比較快，不易發生變形，最後經過牽引機牽引能夠使得材料的韌性更加優良。綜上所述，本發明對比於現有技術的有益效果為：1、設置的四層的複合給水管較之一層的給水管在使用性能上更加優良，組分間的配合效果比較優良，能夠避免多種材料同時混合形成拮抗的作用給水管使用性能受到影響；2、沸石與抗菌劑共同作用，抗菌性能持久；3、抗紫外層中加入的淺色母、炭黑共同作用，使得抗氧化效果更強。附圖說明圖1為實施例的整體結構圖。附圖標記：1、抗菌層；2、靜音層；3、耐衝擊層；4、抗紫外層。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1：一種複合給水管，包括本體，本體由內至外依次包括有抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3和抗紫外層4；抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，50份均聚聚丙烯，20份嵌段共聚聚丙烯，1份茂金屬，1份稀土複合穩定劑，1份脂肪酸鈣，40份滑石粉，3份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有5份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，5份沸石；靜音層2還包括有1份碳黑，30份硫酸鋇母料，1份淺色母；耐衝擊層3還包括1份碳纖維，1份碳黑，10份MBS增韌劑，1份深色母，1份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有0.2份光穩定劑LQ-292，0.8份光穩定劑765，1份淺色母，1份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，1份炭黑。實施例2一種複合給水管，實施例2與實施例1的區別在於各組分的重量份數及組分的不同，抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，60份均聚聚丙烯，25份嵌段共聚聚丙烯，2份茂金屬，2份稀土複合穩定劑，2份微晶蠟，42份納米二氧化鈦，4份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有6份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，6份沸石；靜音層2還包括有2份碳黑，32份硫酸鋇母料，2份淺色母；耐衝擊層3還包括2份碳纖維，2份碳黑，11份MBS增韌劑，2份深色母，2份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有1份光穩定劑LQ-292，1份光穩定劑765，2份淺色母，2份硫代二丙酸雙十八醇酯，2份炭黑。實施例3一種複合給水管，實施例3與實施例1的區別在於各組分的重量份數及組分的不同，抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，65份均聚聚丙烯，30份嵌段共聚聚丙烯，3份茂金屬，3份稀土複合穩定劑，3份聚乙烯蠟，44份納米氧化鋁，3份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有7份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，7份沸石；靜音層2還包括有3份碳黑，34份硫酸鋇母料，1份淺色母；耐衝擊層3還包括3份碳纖維，3份碳黑，12份MBS增韌劑，1份深色母，3份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有0.3份光穩定劑LQ-292，0.7份光穩定劑765，1份淺色母，3份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，3份炭黑。實施例4一種複合給水管，實施例4與實施例1的區別在於各組分的重量份數及組分的不同，抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，70份均聚聚丙烯，33份嵌段共聚聚丙烯，4份茂金屬，4份稀土複合穩定劑，2份聚乙烯蠟，2份微晶蠟，46份硫酸鋇，4份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有8份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，8份沸石；靜音層2還包括有4份碳黑，36份硫酸鋇母料，2份淺色母；耐衝擊層3還包括4份碳纖維，4份碳黑，13份MBS增韌劑，2份深色母，1份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有0.5份光穩定劑LQ-292，1.5份光穩定劑765，2份淺色母，4份硫代二丙酸雙十八醇酯，4份炭黑。實施例5一種複合給水管，實施例5與實施例1的區別在於各組分的重量份數及組分的不同，抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，80份均聚聚丙烯，35份嵌段共聚聚丙烯，5份茂金屬，5份稀土複合穩定劑，3份脂肪酸鈣，2份微晶蠟，25份硫酸鋇，23份納米二氧化鈦，3份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有9份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，9份沸石；靜音層2還包括有5份碳黑，38份硫酸鋇母料，1份淺色母；耐衝擊層3還包括5份碳纖維，5份碳黑，14份MBS增韌劑，1份深色母，2份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有0.5份光穩定劑LQ-292，0.5份光穩定劑765，1份淺色母，2份硫代二丙酸雙十八醇酯，3份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，5份炭黑。實施例6一種複合給水管，實施例6與實施例1的區別在於各組分的重量份數及組分的不同，抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4均包括如下重量份數的組分，90份均聚聚丙烯，40份嵌段共聚聚丙烯，5份茂金屬，5份稀土複合穩定劑，3份脂肪酸鈣，2份聚乙烯蠟，25份納米氧化鋁，25份納米二氧化鈦，4份甲基丙烯酸甲酯與2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土鋁酸酯偶聯劑；抗菌層1中還包括有10份納米二氧化鈦光催化性抗菌劑，10份沸石；靜音層2還包括有5份碳黑，40份硫酸鋇母料，2份淺色母；耐衝擊層3還包括5份碳纖維，5份碳黑，15份MBS增韌劑，2份深色母，3份硼酸鋁晶須；抗紫外層4還包括有1.2份光穩定劑LQ-292，0.8份光穩定劑765，2份淺色母，3份硫代二丙酸雙十八醇酯，4份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，5份炭黑。實施例7一種複合給水管的製備工藝步驟1：按照重量份稱取實施例1～6中的抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3和抗紫外層4物料；步驟2：將抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3和抗紫外層4物料分別加入至四個高低速混合機組的高混鍋中，高速熱混12分鐘，熱混到110℃時取出；步驟3：將抗菌層物料、靜音層物料、耐衝擊層物料、抗紫外層物料混合後的原料分別放入冷拌鍋中，冷混到50℃時出料，分別得抗菌層混配料、靜音層混配料、耐衝擊層混配料、抗紫外層混配料；步驟4：擠出管材：分別將抗菌層混配料、靜音層混配料、耐衝擊層混配料、抗紫外層混配料加入至四複合擠出機中將抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層、抗紫外層4共同擠出成型，其中擠出機各區溫度設置為210℃；步驟5：將將擠出的包含抗菌層1、靜音層2、耐衝擊層3、抗紫外層4四層的複合給水管送入真空定型機中定型；步驟6：將定型後的複合給水管放在冷卻水中冷卻至25℃以下；步驟7：將複合給水管放入牽引機中牽引。實驗檢測外觀：光滑、顏色均勻一致、沒有凹陷、氣孔、水紋、雜質的缺陷；靜置綠苔檢測：在自來水管中裝滿自來水，自然光照15天，然後降水倒出，觀察水管內壁是否有綠苔產生；降噪效果：參照標準CJ/T312-2009《建築排水管道系統噪聲測試方法》進行測試，噪聲≤50/dB。液壓測試：20℃、環應力38Mpa、1h無破裂，無滲漏；高速衝擊測試：23℃，不發生脆性破壞；耐候性能：紫外老化測試，在高強紫外線下暴曬168h，無漏水。表1實施例1～6的實驗檢測結果通過比較實施例1～6的實驗檢測結果，從各項性能來看，實施例1～6的複合給水管均複合要求。其中選擇實施例3作為參考實施例。對比例1對比例1與實施例3的區別在於抗菌層中不含有沸石，其他均與實施例3保持一致。對比例2對比例2與實施例3的區別在於將抗菌層、靜音層、耐衝擊層和抗紫外層的組分集中混合，然後擠出形成1層的給水管。根據實施例1～6的檢測方式對對比例1和對比例2的給水管進行檢測表2對比例1和對比例2的實驗結果檢測項目對比例1對比例2外觀合格合格靜置綠苔檢測出現少量青苔出現少量青苔降噪效果4549液壓測試合格合格高速衝擊測試合格有微小裂紋耐候性能合格有微小裂紋通過對比對比例1與實施例3的實驗檢測結果，發現在對比例1的組分中不含有沸石時抗菌性能發生了明顯的降低，則說明沸石和抗菌劑共同作用時能增強抗菌性能，其中沸石上的孔隙能夠與抗菌劑交聯，則抗菌劑的粘連效果好，則抗菌劑就不易在長時間的使用後隨水流走，則抗菌效果就會比較持久；而對比對比例2與實施例3，發現將組分完全混合後形成的一種具有抗菌、靜音、耐衝擊和抗紫外功能的單層水管的各項性能較之四層的複合給水管都要弱，則說明分開的四層的水管材料間相互配合，而申請人推測單層的組分間可能個材料間存在拮抗的作用效果，影響到材料的使用性能。以上所述僅是本發明的示範性實施方式，而非用於限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍由所附的權利要求確定。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp